Zemax优化操作数详解：光学性能与像差分析

"Zemax操作数手册是针对光学设计软件Zemax中各项操作数的参考指南，涵盖了透镜单元的基本参数、像差分析以及MTF数据等关键指标。该手册适用于需要详细了解Zemax中各参数功能的用户，但不包含具体的操作步骤。" 在光学设计领域，Zemax是一款广泛使用的软件，用于模拟和优化光学系统。本手册重点讲解了Zemax中的优化操作数，这些操作数直接影响到光学系统的性能评估和优化过程。 一阶光学性能涉及的参数主要包括： 1. EFFL：有效焦距，衡量透镜单元焦距长度。 2. AXCL：轴向色差，表示不同波长下透镜单元的聚焦位置差异。 3. LACL：垂轴色差，描述色差在垂直方向上的表现。 4. PIMH：规定波长下的近轴像高，用于评估像的质量和位置。 5. PMAG：近轴放大率，衡量物体与像的大小关系。 6. AMAG：角放大率，表示视角放大情况。 7. ENPP：透镜单元入瞳位置，影响光线的入射角度。 8. EXPP：透镜单元出瞳位置，影响像的位置和形状。 9. PETZ：PETZVAL半径，反映透镜的像场弯曲。 10. PETC：反向透镜单元的PETZVAL半径，与像场弯曲相关。 11. LINV：拉格朗日不变量，衡量透镜的成像能力。 12. WFNO：像空间F/#，表示像的亮度和分辨率。 13. POWR：指定表面的权重，用于优化过程中调整不同表面的重要性。 14. EPDI：透镜单元的入瞳直径，决定光线的汇聚能力。 15. ISFN：像空间F/#（近轴），近轴区域的像场亮度。 16. OBSN：物空间数值孔径，决定了系统接受光的能力。 17. EFLX和EFLY：“X”和“Y”向的有效焦距，表示系统在两个正交方向的焦距。 18. SFNO：弧矢有效F/#，衡量系统在弧矢方向的分辨率。 像差部分涉及的参数包括： 1. SPHA：波球差，描述球面像差。 2. COMA：慧差，表示非对称像差。 3. ASTI：像散，影响像的清晰度。 4. FCUR：场曲，描述像面的曲率。 5. DIST：波畸变，表示非球面像差。 6. DIMX：畸变最大值，衡量图像的变形程度。 7. AXCL和LACL：轴向色差和垂轴色差，与色像差相关。 8. TRAR，TRAX和TRAY：径向像差，描述像相对于主光线的偏移。 9. TRAI，TRAC：径向像差相对于质心和主光线的偏移。 10. OPDC和OPDX：主光线光程差和衍射面心光程差，衡量光路差异。 11. RSCH，RSCE，RWCH和RWCE：不同参考下的RMS光斑尺寸和波前偏差。 12. ANAR：像差测试，用于评估像差的总体表现。 13. ZERN：Zernike系数，用以描述像差的多项式表达。 14. RSRE，RSRH，RWRE：基于不同参考点的RMS点尺寸。 15. TRAD，TRAE：像差比较，分析“X”和“Y”向的差异。 16. TRCX和TRCY：像面子午像差，描述像的非圆形特性。 17. DISG：广义畸变百分数，衡量整体畸变。 18. FCGS和DISC：弧矢和子午场曲，描述像场的曲率。 19. OPDM：限制光程差，类比TRAC，用于评估光路误差。 20. PWRH：与RSCH类似，衡量光斑尺寸。 21. BSER：对准偏差，分析系统组件的相对位置精度。 22. BIOC：集中对准，确保所有组件的中心一致。 23. BIOD：垂直对准偏差，关注组件在垂直方向的对齐。 MTF数据部分未在摘要中给出具体内容，但通常包括模态传递函数和空间频率响应，是评价光学系统分辨率和对比度的重要指标。 Zemax操作数手册是理解并优化光学系统不可或缺的工具，它提供了大量关键参数的定义和解释，帮助设计者更好地理解和控制光学设计的过程。