Zemax界面和功能介绍（三）

书接上回，继续介绍学习Zemax操作界面。

二、系统选项卡

今天学习系统选项卡，这是对一个系统初始条件的设置，这个系统多大的入瞳，多大的视场，在什么样的波长情况下，用什么材料库，这些都是我们在系统选项卡要面对的问题。一般甲方指标会给出，所以系统选项卡还是比较好填的。但是有些优化最开始设置会比较难一些，例如指标要求你的入瞳是6mm，但是你直接放到6mm就会崩坏，连评价函数都走不通无法优化，常见的手段是先把入瞳放小点，放到4mm，然后优化，优化到一个还不错的结果后，再扩大入瞳，再优化，逐步扩大到6mm。

1、系统孔径

首先是在系统孔径这里，可以选择入瞳直径、F数、物像方NA数值孔径和锥角等等。选好孔径类型之后填写需要的值，系统默认单位是mm，如果有别的需求可以去“系统选项卡”的“单位”调整。

2、视场

“打开视场数据编辑器”，如果想要插入视场，选中一格按键盘上insert键就行。因为是球面坐标系，我们常用的是yz方向，x方向是垂直屏幕方向，所以一般x不管，y方向填写你想要的视场，是角度就填写角度，是高度就填写高度。一般我们要把视场细分，给你想要的视场乘上对应的因子，常用的是0、0.3、0.5、0.7、0.85、1，例如你要设置一个2w=50°的较大视场系统，那w就是25，你可以填的数值是0、7.5、12.5、17.5、21.25、25。后面的权重填1就好。

视场有多种类型，打开视场属性可以设置，如果物体在无限远，光按照和光轴一定的角度入射，也就是我们传统的视场角，那么就选择“角度”。如果是例如显微物镜这种物体不是无限远的，有一定物高，那么就选择“物高”类型。

3、波长

在这里你需要填写自己需要的波长，FDC是可见光波段，双击“波长1”可以进入波长编辑，在这里手动输入自己想要的波长和权重。

4、材料库

我自己常用的材料库就是下图中所示的，肖特公司SCHOTT的玻璃材料和成都光明CDGM的玻璃，在可用玻璃库中选择玻璃库然后点击左边的箭头就可以换到当前玻璃库中。也是在这里提醒大家在优化的过程中，尤其是将材料设置为变量的时候，一定不要让材料的折射率或者阿贝数过于夸张，要考虑实际制造可行性和成本。

三、操作区域

说操作区域其实很泛，在这里主要想和大家说下镜头数据编辑器和评价函数编辑器。

1、镜头数据编辑器

这里是一个李斯特物镜的模型，以这个模型为例简单介绍一下镜头数据编辑器的使用方法。

插入表面，和之前介绍视场插入一样，选定一个面按insert就会在那个表面的上面插入表面。一个表面我们要基础设置的是三个东西：曲率、和下一个面的中心距离、材料。曲率的话按照应用光学的定义，“半径”是从表面的中心到圆心拉一个箭头，如果指向右边就是正，指向左边就是负。厚度是和下一个表面的距离，尽量不要出现负。材料初学者就先收集常用的材料，或者在材料库中点开玻璃库选择合适的玻璃，最起码两个表面中间一个玻璃材料才是我们想要的基础透镜，没有材料的表面没有办法影响光。

你在镜头数据中给定一个初始值然后设置好评价函数，系统根据你的需求改变变量。那么变量的设置有两种方法，第一种是你点击框右边的小方格，选择“变量”；第二种是直接ctrl+z，可以多个表面一起框选然后ctrl+z，设置成功之后会在旁边的小方块中显示“V”。注意ctrl+z在Zemax中不是撤回的意思，而是把透镜表面设置为变量，撤回在整个页面的顶上有个向左的蓝色箭头。

还有一个小窍门，求解，可以看到我截图中最后一个表面半径旁边的小方块中写的是“M”，我设置的是边缘光线角度。很常见的是在系统设计指标中会给定焦距或者像方孔径角（本例中就是像方孔径角）。那么这个求解最后一个表面就给定了一个小技巧，以像方孔径角为例，我们一般的方法是在评价函数编辑器中设置操作数，而这里直接让最后一个表面满足边缘光线角度是-0.3，意思是不管系统是怎么分配偏折角度的，反正到最后一个表面你要给我达标，直接满足孔径角要求，当然前提是你的系统差的不太远，要不然会直接崩坏。

在设置那个面是光阑或者你要设置非标准面时，打开镜头数据的左上方属性进行设置。

2、评价函数编辑器

当然我这里的评价函数写的也不是很好，只是拿来说明一下评价函数编辑器的一些基本操作。评价函数编辑器的作用我在上一篇说“优化”的时候已经介绍过了，它就是设置一定的指标（操作数）然后让系统按照这个指标优化。

我们需要在“类型”这里填写操作数，然后不同的操作数有不一样的设置，现在屏幕中显示的是第四行操作数的设置，“RSCE”是点列图中均方半径的控制操作数，这里的“环”指你的网格精度，越高越费力越精准，“波”指的是波长，就是我们前面设置的几个波长你到底要针对哪一个进行优化；Hx和Hy是视场，这里填写的是我们前面讲过的视场因子，全都是进行过归一化的，所以全视场就是1，而且我们在前面视场说过了，只针对y方向的，所以一般不管x方向；Px和Py也是比较常见的设置，这里指的是孔径，也是归一化之后的，全孔径是1；“目标”是你想要这个操作数的值是多少，点列图的半径当然越小越好所以这里设置的是0；“权重”指的是你给这个命令赋予了多少的计算资源，权重越大表示你越重视这个，或者它本身的差值很小，如果你的权重给得太小很容易被系统忽视；“评估”指的是现在经过计算机评估这个操作数真实的值是多少；“贡献”指的是在你设置完之后，这个系统最终结合实际值和你想要的值之间的差值还有你赋予这个操作数的权重，给定的最终计算机资源分配。一定要在设置完刷新一下，要不然还是你更改之前的贡献分配。

总结一下，我们在这几篇主要介绍了Zemax的界面和功能，它包含菜单栏（功能区）、系统选项卡和操作区域。可能我们在很多点说的也不是很全面，简单带过一下知道有这个功能、这个功能在哪里就行了，后面的操作中再慢慢深入学习。