Zemax教程：F/4单透镜设计与优化

"本资源是关于使用Zemax进行单透镜设计的学习教程，重点讲解了如何设置波长、透镜数据、产生光线图、相位差图、斑点图，以及定义厚度求解器和变量，进行简单的光学设计优化。教程以设计一个F/4的单镜片为例，其焦距为100mm，材料为BK7玻璃，适用于可见光谱。" 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。本教程以设计一个F/4单透镜为例，详细介绍了在Zemax中的操作步骤。 首先，启动Zemax并进入Lens Data Editor (LDE)。LDE是设计光学系统的主界面，你可以在这里定义镜片的数量、形状、厚度、尺寸和位置等参数。对于这个F/4的单镜片设计，你需要在LDE中设置一个镜片，并设定其基本属性。 接下来，设置光波波长。在System菜单下选择Wavelengths，输入所需的波长。在这个例子中，我们选择了可见光谱的三个典型值：0.486微米（蓝绿色），0.587微米（黄光）和0.656微米（红光）。Primary Wavelength用于近轴光学计算，这里设定为0.486微米。 然后，确定透镜的孔径。F/#是焦距与有效孔径直径的比例，对于F/4的透镜，其有效孔径直径应为100mm（焦距）除以4，即25mm。在General Data中设置Aperture Value为25，并选择Entrance Pupil Diameter作为Aperture Type。 接着，设定面型。在LDE中，OBJ表示光源，STO代表光阑，IMA则代表成像平面。STO通常设定为第一个镜片，但也可以根据设计需求改变位置。在本例中，我们有三个表面：OBJ、STO和IMA。每个表面可以有不同的曲率半径和厚度。 此外，还需要产生光线图（Ray Fan）、相位差图（OPD）和斑点图（Spot Diagrams）来分析光学性能。光线图显示光线通过系统的路径，OPD图显示光线在不同位置的相位差，斑点图则用于评估成像质量，显示光线聚焦后的点扩散。 最后，定义厚度求解器（Thickness Solve）和变量，以便进行光学设计优化。Thickness Solve允许你指定镜片厚度的变化，以优化光学性能。变量可以是任何影响系统性能的参数，如曲率半径或位置，通过调整这些变量，Zemax会自动寻找最佳设计方案。 总结来说，本教程涵盖了Zemax单透镜设计的基本流程，包括参数输入、光学性能分析和设计优化，对初学者来说是一个很好的起点。通过实际操作和理解这些步骤，你可以进一步掌握光学设计的基础知识，并逐步进行更复杂的光学系统设计。