### Zemax问题集5优化详解 #### 一、概述 本篇内容主要聚焦于光学设计软件Zemax在优化过程中的常见问题及解决方法。通过详细解答六个典型问题，旨在帮助用户更好地理解和掌握Zemax在光学系统优化方面的强大功能。本文不仅涵盖了如何调整透镜边缘厚度、减少Spot Diagram中的RMS和GEO误差、自定义Longitudinal Aberration曲线等实用技巧，还深入探讨了TVDistortion分析以及如何针对不同非球面系数项设置权重等内容。 #### 二、透镜边缘厚度调整 **问题1**：在固定透镜的孔径、厚度、曲率半径的情况下，如何将透镜边缘厚度调整为零？ **解答**：在不使用优化算法的情况下，可以通过设置厚度的方式实现边缘厚度的调整。具体操作是在透镜的厚度参数上点击右键，选择“Solve”选项来设定边缘厚度。另外，也可以尝试使用`ETVA`（Edge Thickness Value）操作数来直接指定边缘厚度的值。这样可以在不设置Merit Function的情况下完成边缘厚度的调整。 #### 三、减小Spot Diagram中的RMS和GEO误差 **问题2**：如何有效减小Spot Diagram中的RMS和GEO误差？ **解答**：可以通过在Merit Function中添加特定命令来优化Spot Size。常用的命令包括`RSCE`（Centroid RMS Spot Size）、`RSCH`（Chief Ray Spot Size）、`RSRE`（Ring RMS Spot Size）和`RSRH`（Ring Chief Ray Spot Size）。这些命令分别针对不同的参考依据进行Spot Size的优化，用户可以根据自己的需求选择合适的命令。例如，如果希望优化Centroid RMS Spot Size，则可以使用`RSCE`命令。 #### 四、自定义Longitudinal Aberration曲线 **问题3**：如何在优化过程中定义不同Pupil位置下的Longitudinal Aberration曲线？ **解答**：在使用`AXCL`和`LACL`等命令时，通常无法直接通过`Hx`、`Hy`、`Px`和`Py`参数来精确控制光线路径，而是采用一种默认的方式进行优化。然而，如果希望更精细地控制Pupil上某一点发出的光线的Longitudinal Aberration，可以使用`REAY`命令，并在`Py`参数中输入0到1之间的值来指定Pupil的具体位置，从而实现对该位置的Longitudinal Aberration的优化。 #### 五、分析镜头的TVDistortion **问题4**：如何使用ZEMAX分析镜头的TVDistortion？ **解答**：ZEMAX提供了强大的工具用于分析TVDistortion。可以在`Analysis -> Miscellaneous -> Field Curv/Dist`和`Grid Distortion`中找到相关功能。`Field Curv/Dist`图表的右半部分显示了Distortion的百分比曲线，与`Grid Distortion`图表相对应。如果想要设计满足特定TVDistortion规格的镜头，可以在Merit Function中选择相应的操作数（如`DISG`、`DIST`、`DIMX`等），并通过优化得到所需的结果。例如，如果希望镜头的最大场点失真不超过10%，可以使用`DISG`操作数来定义这一目标并进行优化。 #### 六、非球面系数项权重设置 **问题5**：在ZEMAX中，有哪些操作数可用于对不同非球面系数项设置不同的权重？ **解答**：为了对非球面系数项进行更灵活的控制，ZEMAX提供了多个操作数，包括但不限于： - `PMGT`：限制非球面系数项大于目标值，并可设置权重。 - `PMLT`：限制非球面系数项小于目标值，并可设置权重。 - `PMVA`：限制非球面系数项等于目标值，并可设置权重。 - `COGT`：限制Conic系数项大于目标值，并可设置权重。 - `COLT`：限制Conic系数项小于目标值，并可设置权重。 - `COVA`：限制Conic系数项等于目标值，并可设置权重。 这些操作数允许用户根据不同非球面系数项的需求设置特定的目标值和权重，从而实现更精准的优化。 #### 七、多表面Spot Size最小化 **问题6**：如何在ZEMAX中利用Default Merit Function同时对系统的两个表面进行Spot Size最小化优化？ **解答**：在设置Default Merit Function时，可以选择使用`RMS`（Root Mean Square）作为参考，这可以帮助同时优化多个表面的Spot Size。例如，在构建了一个包含20个表面的系统后，可以通过选择前10个表面来定义一个默认的Merit Function，并设置相应的操作数来最小化Spot Size。此外，还可以通过增加更多的操作数来进一步细化优化目标，确保每个表面都能达到最佳的性能表现。 通过上述解答，我们可以看到ZEMAX在光学设计优化方面提供了丰富的工具和操作数，能够帮助用户有效地解决各种复杂的设计挑战。无论是调整透镜边缘厚度、减小Spot Diagram误差、自定义Longitudinal Aberration曲线、分析TVDistortion，还是对非球面系数项进行精细控制，ZEMAX都能够提供强大的支持。

Zemax 优化操作数是一组强大的工具，用于优化光学系统的设计和模拟。下面是 Zemax 优化操作数的详细知识点： 一、基本操作数 1. EFFL：透镜单元的有效焦距 2. PIMH：规定波长的近轴像高 3. PMAG：近轴放大率 4. AMAG：角放大率 5. ENPP：透镜单元入瞳位置 6. EXPP：透镜单元出瞳位置 7. PETZ：透镜单元的 PETZVAL 半径 8. PETC：反向透镜单元的 PETZVAL 半径 9. LINV：透镜单元的拉格朗日不变量 10. WFNO：像空间 F/# 这些操作数是 Zemax 优化操作数的基本组成部分，用于描述透镜单元的基本特性。 二、 aberration 优化操作数 1. SPHA：在规定面出的波球差分布（0 则计算全局） 2. AXCL：透镜单元的轴向色差 3. LACL：透镜单元的垂轴色差 4. COMA：透过面慧差（3 阶近轴） 5. ASTI：透过面像散（3 阶近轴） 6. FCUR：透过面场曲（3 阶近轴） 7. DIST：透过面波畸变（3 阶近轴） 8. DIMX：畸变最大值 这些操作数用于描述透镜单元的 aberration 特性。 三、立体像差优化操作数 1. TRAR：径像像对于主光线的横向像差 2. TRAX：“X”向横向色差 3. TRAY：“Y”向横向色差 4. TRAI：规定面上的径像横向像差 5. TRAC：径像像对于质心的横向像差 这些操作数用于描述立体像差的特性。 四、几何像点优化操作数 1. OPDC：主光线光程差 2. OPDX：衍射面心光程差 3. PETZ：透镜单元的 PETZVAL 半径 4. PETC：反向透镜单元的 PETZVAL 半径 5. RSCH：主光线的 RMS 光斑尺寸 这些操作数用于描述几何像点的特性。 五、MTF 数据优化操作数 1. MTFT：切向调制函数 2. MTFS：径向调制函数 3. MTFA：平均调制函数 4. MSWT：切向方波调制函数 5. MSWS：径向方波调制函数 6. MSWA：平均方波调制函数 这些操作数用于描述 MTF 数据的特性。 六、几何 MTF 优化操作数 1. GMTA：几何 MTF 切向径向响应 2. GMTS：几何 MTF 径向响应 3. GMTT：几何 MTF 切向响应 这些操作数用于描述几何 MTF 的特性。 七、衍射能级优化操作数 1. DENC：衍射包围圆能量 2. DENF：衍射能量 3. GENC：几何包围圆能量 这些操作数用于描述衍射能级的特性。 八、透镜数据约束优化操作数 1. TOTR：透镜单元的总长 2. CVVA：规定面的曲率=目标值 3. CVGT：规定面的曲率>目标值 4. CVLT：规定面的曲率<目标值 这些操作数用于描述透镜数据约束的特性。 九、其他优化操作数 1. ZTHI：控制复合结构厚度 2. SAGX：透镜在”XZ”面上的面弧矢 3. SAGY：透镜在”YZ”面上的面弧矢 4. COVL：柱形单元体积 这些操作数用于描述其他透镜特性。 Zemax 优化操作数提供了广泛的工具来描述和优化光学系统的设计和模拟。

Zemax优化函数探讨,希望对大家有帮助。

英文版怎么写优化函数，非常经典，是初学者必备

优化顺序：1.看Analysis——Aberration coefficients——Seidel coefficients/Seidel Diagram，找出对赛得和数影响大的面，将这些面的曲率半径设为变量，优先优化。 2.将剩余面的曲率半径设为变量进行优化。 3.将STOP光阑面的位置设为变量进行优化。 4.将透镜间距设为变量进行优化。 5.讲玻璃厚度设为变量进行优化

这个是关于zemax的操作数的一些个人见解，包括zemax优化函数的探讨，以及优化函数结构操作，基本像差控制与优化，适合一些对zemax中操作数不太明白的同学进行下载学习。

zemax光学基础和操作数手册.doc

zemax优化操作数详细分类及使用，方便人们使用