ZEMAX常见问题总结

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1.Spot Diagram 图中，满足RMS光斑＞艾里斑的时候的相关
①RMS半径可视为分辨率，还是艾里斑大小？
②此时有3个RMS半径，取最大的就可以吧？
③此时可以知道系统的最大分辨率，但是MTF图中的竖轴（清晰度）应该是无法分析出来的吧？
④正常的是不是先光斑优化，通过光斑看分辨率，当分辨率满足要求的时候再进行波前优化，提高清晰度？
（设计的时候一般都会给要求，例如110lp/mm@0.3）

解答：1、RMS半径是指你优化好的各视场聚焦后光斑大小，用它来评估像元大小
2、有几个视场就有几个RMS半径，根据不同的镜头系统，评价标准不同。
3、此时分辨率与MTF都可一起查看数值大小
4、正确

2.Spot Diagram 图中相关问题讨论
①艾里斑相当于一个点成像的衍射成都最小的极限，这个极限应该是当前系统的吧？
②但RMS半径是也是一点产生的各波段光的衍射极限（也应该是是当前系统产生的衍射值）？
③我这么理解应该有误，因为这样的话两者是一个概念都是当前系统衍射极限，为什么会不同大小？
④1.22*波长*F数，是衍射极限，在spt图中，不能是艾里斑的大小，因为艾里斑就一个圈，是RMS半径大小？对否？

解答：1、一个系统对应一个艾里斑，它是描述系统在无像差时能达到的最小光斑大小
2、RMS半径是几何光斑半径，不是衍射形成的
3、参考1和2
4、这个数值就是图上黑圈的大小

3.ZEMAX中如何寻找入瞳
举例说明：GUASS 28的例子，在物面后加一面设负值，看第一面到第7面的3d图

① 此时3线在光阑后的焦点为入瞳位置？
② PY（-1到+1）值是不是就是在此位置（即实际入瞳处的高度值）？
③ 换句话说就是系统为了让此位置通过GEN设置的入瞳值大小的光斑，进而设计系统的，对吧？
④ 此时入瞳实际位置在参考面右侧，应该为正值吧？

解答：1、正确，就是指这三个视场没经过透镜时的延长线
2、入瞳处算是PY的一个描述，光阑和出瞳也符合
3、正确
4、参考面始终为第一面顶点，在参考面右为正，左为负

4.镜头中的光线瞄准的问题
DOUBLE GUASS 28的例子，运用光线瞄准功能后，现有成像面不聚焦，此例子应该是成熟的设计产品，为何如此不准确？（不光线瞄准，光阑未完全利用）

解答：1、这是几何算法的缺陷，虽有误差，但不用想像的那么夸大，这个误差影响非常小，一般小视场角情况可以忽略。不能说“如此不准确”

5.ZEMAX中如何寻找出瞳
DOUBLE GUASS 28例子，后截距处厚度---CHIEF RAY HEIGHT设为0
①3d图上新出现的竖线应该是出瞳吧？
②此时看3d图，竖线处，三光线并未汇聚，有一定离焦状态，为什么？
③得出的这个出瞳位置，与一般我们认为的出射面为出瞳，有什么区别？
④主光线（chief ray）指的是任意波段光线的中心线（py=0）么？
⑤为什么主光线在轴上交点为出瞳？

解答：1、最后出现的主光线在轴上的焦点就是出瞳位置
2、这是像差造成的，其实入瞳和出瞳都有像差，只不过入瞳的像差移到了光阑上你看不出来
3、出瞳指光阑在像空间成的像，不知道你所说的出射面指哪个？
4、主光线是指定波长的任意视场的主光线（py=0）
5、主光线在轴上交点指出瞳的位置所在，也即光阑在像空间的像

7.ZEMAX中后截距的厚度问题
① 设置边缘线高度PUPIL ZONE=0，此时表示所有通过PY=0处的光线形成焦平面？
PUPIL ZONE=1表示所有通过PY=1处光线形成的焦平面？这样理解对不对？
②为什么边缘光线在轴上焦点为焦距？不同口径处应该有着不同的焦距（球差），为什么不选择其他口径处焦点为焦距？

解答：1、可以这样理解，zone=0时指近轴焦点位置
2、近轴边缘光线在轴上的焦点到主面的距离通常就是我们所说的有效焦距，焦距只取一个作为标准，因为不同孔径会有无数个焦点位置。

8.ZEMAX中Zernik Fringe phase的问题

①设置完理想系统后，要单独设置一种像差，是在理想面后加一面，面型处选择Zernik Eriage phase处Z5，Z6为象散 Z7 Z8为慧差？
②我在面型出为找到Zernik Eriage phase,只有Zernik Fringe phase，且未有z7 z8之类的选项？

解答：1、是Zernik Fringe phase
2、它的数据要在附加数据栏中输入，因为数据项很多，所以需要自己指定项数。按快捷键F8打开。

9.ZEMAX中近轴焦平面的问题
① 是轴上点发出的近轴光线的焦平面么？近轴焦平面具体定义?

解答：是无限接近轴上的光束与光轴的焦点，也就是说这个接近程度没有限度，要多接近有多接近。近轴焦点位置处与光轴垂直的平面即为近轴焦平面。
10.ZEMAX中Zernik Fringe phase的问题
①FCD图中，场区彩线为近轴焦平面位置，应该就是发生弯曲的实际像面（yz面上弯曲程度），对吧？
②像面为所有点的集合，为什么只用近轴焦平面就能定义场区？
③波前也表示实际像面（像yz面的形状），我从定义上看与场区一样，他俩得区别是什么

解答：1、可以这样理解
2、近轴焦平面只是一个参考
3、波前面是单一物点聚焦在像面处的像点波前图形，场曲图是所有视场聚焦后焦点的轨迹图，这两者在本质上是完全不一样的概念。

11.放大镜的设计倍率问题
放大镜系统，计算倍率时要+1的空气倍率；

①目镜、物镜也用在人眼系统，为什么不加？
②这个+1的空气倍率具体的用法是什么？

解答：因为目镜系统在出瞳处（人眼接收位置）各物点视场光线基本上平行入射，而放大镜前的物体经过放大镜出射后各视场光线有一定的角度而非平行，这时便需+1来修正倍率。至于+1还是不加，判断的标准就是经镜头进入眼镜前的各视场光线是否为平行光。

12.目镜设计评价的问题
目镜为什么不用看波像差，如果不一定，那不考虑波像差的情况分哪几种？（此时就是像面一点不弯曲，是水平岀射光线的系统吧？）

解答：需不需要看光程差，取决于对镜头精度的要求，目镜由于是人眼视觉相关系统，只看几何像差就可以满足精度要求。

13.衍射极限的问题
① 极限分辨率？MTF中横坐标，很长，最大为极限分辨率，这个值很大，正常系统分辨率为100时，这个值可能为700，极限分辨率在什么情况下达到？此时对比度为0吧？
②细点问就是，系统只能达到110的分辨率，但MTF图上横坐标值很大，大于110部分如何达到？

解答：1、极限分辨率需要系统像差极小，光斑远远小于艾里斑时才会达到，请参考艾里斑的定义。
2、按要求的对比度控制，不需考虑之后的，后面范围大是说明这个系统极限值较大，跟F数与焦距有关。
14.ZEMAX温度分析的问题
后截距处，设TCE=21.6，此时光斑没什么变化（gen相应设置以打钩），但加上温度分析后，变化很大，这是正常现象吧？
（只做温度分析，后截距处不给21.6，变化是不是也不准确，变化似乎不大）
<1>.温度分析后进行温度优化，此步骤是系统设计优化完成后进行？还是输入初始结构后，直接温度分析，之后再优化？
解答：1、使用多重组态进行温度分析后，后焦变化是正常的。如果不给TCE值，表示元件放于空气中，空气膨胀是不考虑的,所以变化的只是玻璃厚度向空间的压缩。
2、最好初始结构优化完成后，有了一个很好的结果，再进行热分析。

<2>.温度分析、公差分析能同时用么？
如果同时用，是不是公差分析应该分析不同温度的公差？
温度分析、公差分析应用有没有顺序要求？
解答：公差分析可以对温度进行分析，但一次仅限于一个温度环境。也就是说对于有多重组态结构的系统进行公差分析时，一次只能分析一个组态。