ZEMAX光学设计基础教程

"ZEMAX初学宝典是针对光学设计初学者的教程，主要讲解如何使用ZEMAX软件进行透镜设计。课程涵盖了入门、设计规则和基本定律三个方面，适合有一定几何光学基础的研一学生。课程内容包括手工计算、薄透镜预设计、ZEMAX软件操作、评价函数构建与优化、设计分析等。此外，还涉及透镜设计的基本原则，如选择起点、制定设计计划等。课程要求掌握曲率、厚度、折射率等参数，并能运用近轴光线轨迹方程、塞德尔象差公式解决一级和三级象差问题。通过学习，学生应能理解和应用光学设计的各种概念，提升设计能力。" 本资源提供的知识点主要包括： 1. **透镜设计基础**：透镜设计的重要性日益凸显，不仅专业人员需要，普通光学工程师也需要掌握。课程旨在让学员了解透镜设计的基本技术，提升其在产品开发中的应用。 2. **课程内容**：分为入门、设计规则和基本定律三个部分。入门部分涉及手工计算和薄透镜预设计；设计规则涵盖ZEMAX软件的使用，包括命令输入、变量选择、优化和分析；基本定律则讲解如何理解设计规则，选择起点并制定计划。 3. **软件工具**：课程指定使用ZEMAX作为设计软件，学生需要具备使用该软件进行透镜设计的能力。 4. **所需知识**：学员应具备几何光学基础，熟悉基本的代数、三角学、几何和微积分知识。课程将使用照相透镜设计作为教学实例。 5. **技术要求**：设计中需要掌握的参数包括曲率半径、厚度、折射率、光瞳尺寸和位置、视场角等。一级象差涉及有效焦距、F数、像的位置和大小等，三级象差则涉及球差、彗差、象散等复杂光学现象。 6. **设计分析**：通过近轴光线轨迹方程和塞德尔象差公式，学习计算一级和三级象差，如轴向和横向色差。同时，了解如何评估透镜性能，如最小弥散斑、内部焦点、匹兹凡场曲、畸变、波前变化和斯托列尔比等。 7. **对比分析**：课程可能会通过实例比较不同设计的质量和效果，如图1.2所示，帮助学生理解透镜设计的细微差别和优化方法。 通过这些详细的知识点，学员可以系统地学习和掌握ZEMAX软件在透镜设计中的应用，为后续的光学工程实践打下坚实基础。