zemax怎么使用评价函数优化

6)玻璃数据约束

MNIN:指定Srfl到Srf2的最小d光折射率。 MXIN:指定Srfl到SrF2的最大d光折射率。

MNAB:指定Srfl到Sxf2的最小阿贝色散系数Vd。 MXAB:指定Srfl到Srf2的最大阿贝色散系数数Vd。

MNPD:指定Srfl到Srf2的最小部分色散系数△PgF 。

MXPD:指定Srfl到Srf2的最大部分色散系数△PgF

RGLA:指定Srf1到Srf2折射率、阿贝色散系数和部分色散系数在当前玻璃库的合理选 择约束。Wn,Wa和Wp分别表示折射率、阿贝色散系数和部分色散系数的权重因子。 GCOS:指定Surf的玻璃相对价格系数。 GTCE:指定Surf的温度系数TCE

INDX:指定Surf指定的Wave折射率。

表15. 2 ( h ) ZEMAX评价函数中的操作符说明

ACOS:Op#反余弦值。Flag = 0，为弧度值;Flag≠0，为角度值。 ASIN : Op#反正弦值。Flag=0，为弧度值;Flag≠0，为角度值。 ATAN:Op#反正切值。Flag=0，为弧度值;Flag≠0，为角度值。

COSI : Op

15. 2 ZEMAX评价函数

15. 2. 1 ZEMAX评价函数的构建

光学自动设计程序中评价函数的建立及构成元素的确定，是光学设计者参与的重要内 容之一。ZEMAX提供了近300种优化设计操作符(operator )，分别代表光学系统设计中所 要求光学特性、像差以及一些约束和目标，即上节所介绍的F。设计者根据设计需要，可选 用相应的操作符和权重作为构建评价函数元素。 ZEMAX中，评价函数由下式定义为像差目标值与当前系统像差实际值之差平方加权和 的平方根:

MF2??W(Viii?Ti)2??Wj(Vj?Tj)2j?Wi (15.16)

i式中:Vi——第i种操作符对应像差的实际值(Value ); Ti——第i种操作符对应像差的目标值(Target ) ; Wi——第i种操作符的权因子。

(Vj?Tj)称为拉格朗日乘子(Lagrangian Multiplier)，一般对应于透镜的边界条件。 式(15. 16)中，当Wi>0时，该操作符被当作“像差”，随着ZEMAX优化评价函数被最小化;当Wi=0时，该操作符在评价函数中不起作用，但该操

Operand Definitions

ZEMAX supports optimization operands which are used to define the merit function. Each operand may be assigned a weight which indicates the relative importance of that operand, as well as a target, which is the desired value for that operand. The operands are listed below.

ABSO: Absolute value 绝对值

ACOS: Arccosine

AMAG: Angular magnification 角放大率

ANAR: Angular aberration

ASIN: Arcsine

ASTI: Astigmatism 初级像散

ATAN: Arctangent

AXCL: Axial color

BLNK: Blank

BSER: Boresight Error

COGT:

Operand Definitions

ZEMAX supports optimization operands which are used to define the merit function. Each operand may be assigned a weight which indicates the relative importance of that operand, as well as a target, which is the desired value for that operand. The operands are listed below.

ABSO: Absolute value 绝对值

ACOS: Arccosine

AMAG: Angular magnification 角放大率

ANAR: Angular aberration

ASIN: Arcsine

ASTI: Astigmatism 初级像散

ATAN: Arctangent

AXCL: Axial color

BLNK: Blank

BSER: Boresight Error

COGT:

ZEMAX评价函数中的操作符

1、 基本光学特性参数控制操作符

EFFL: Effective focal length 的缩写，表示指定波长（Wave）的有效焦

距值（lens unit，毫米或英寸）为单位。Wave为指定波长编号。

EFXL: X平面上，指定编号范围（Srf1，Srf2）内的主波长的有效焦距，以

lens unit为单位。第一表面的编号Srf1，最后表面编号Srf2.

EFLY:Y平面上，指定（Srf1，Srf2）内的主波长的有效焦距。

（EFLX和EFLY对于旋转对称系统可以控制中间镜组的焦距值。）

POWR:指定表面（Surf）的指定Wave的光焦度?，

作符仅对标准表面有效。Surf为指定标准编号。

???n??n?r。该操

PIMH:指定Wave的像平面上的近轴像高，以lens unit为单位。 PMAG:指定Wave的近轴垂轴放大率??y?y，即主光线在像平面的近轴

高度y?与物高y的比率。仅适用于有限远共轭系统。如果有畸变，?与实际系统的垂轴放大率将有差别。

AMAG:角放大率，近轴向空间和物空间指定Wave的主光线角度之比。 LINV：系统的拉格朗日不变量。用指定Wave近轴边缘光线和主光线数据计

算。

ENPP：相对于

ZEMAX评价函数中的操作符

1、 基本光学特性参数控制操作符

EFFL: Effective focal length 的缩写，表示指定波长（Wave）的有效焦

距值（lens unit，毫米或英寸）为单位。Wave为指定波长编号。

EFXL: X平面上，指定编号范围（Srf1，Srf2）内的主波长的有效焦距，以

lens unit为单位。第一表面的编号Srf1，最后表面编号Srf2.

EFLY:Y平面上，指定（Srf1，Srf2）内的主波长的有效焦距。

（EFLX和EFLY对于旋转对称系统可以控制中间镜组的焦距值。）

POWR:指定表面（Surf）的指定Wave的光焦度?，

作符仅对标准表面有效。Surf为指定标准编号。

???n??n?r。该操

PIMH:指定Wave的像平面上的近轴像高，以lens unit为单位。 PMAG:指定Wave的近轴垂轴放大率??y?y，即主光线在像平面的近轴

高度y?与物高y的比率。仅适用于有限远共轭系统。如果有畸变，?与实际系统的垂轴放大率将有差别。

AMAG:角放大率，近轴向空间和物空间指定Wave的主光线角度之比。 LINV：系统的拉格朗日不变量。用指定Wave近轴边缘光线和主光线数据计

算。

ENPP：相对于

ZEMAX优化函数结构浅探 许正光

各种光学自动软件最终都归结到优化函数结构和优化过程算法的问题。最近，本人在使用ZEMAX过程中，仔细分析了一下构成ZEMAX软件的优化函数构成以及优化过程算法，有些心得，留给入门的朋友们共享。 一、 优化函数结构

凡使用过SOD88软件(北京理工大学光电工程系开发)或者ZEMAX、CODEV的设计人员都知道，优化的参数包括以下几个种类：光学特性参数，例如焦距、入瞳距离、成像尺寸或者物高、物距，镜片间空气间距、镜片厚度等等；像质参数，例如畸变、场曲、彗差等等。ZEMAX将所有这些要求达到的目标都作为一个优化元附加一定的权重系数组成一个优化函数，并且通过改变结构参数使得这个优化函数趋向最小。 数学表达式为：

，其中 为各个优化元的权重系数， 为系统结构参数光学追迹出来的各个优化元，例如焦距、畸变、彗差等等， 为该优化元的目标值。 优化过程有局部优化和全局优化两种。局部优化是指，通过改变系统结构参数的数值(半径、厚度、光学玻璃材料)计算出各个优化元的数值，然后构成整个优化函数的值的计算过程。该过程的思路是解决当前状态已经处于“U”型中的某个位置，迫使其落到“U”中间的最小位置。

全局优化和局部优化不同的是，优

ZEMAX的基本像差控制与优化

ZEMAX已 经成为光学设计人员最常用的工具软件了。光学设计中，描述和控制一个光学系统的初级像差结构，通常使用轴上球差、轴向色差、彗差、场曲、畸变、垂轴色差、 像散等像差参数。当我们企图更为详细的描述和控制轴外指定视场、指定光束的像差结构时，常常会使用轴外宽光束球差、彗差和细光束场曲等三个像差参数。然 而，ZEMAX并不能像SOD88那样直接引用相对应的像差操作数来指定像差目标大小，更没有描述高级像差数的像差操作数，这些通常都需要设计者自行分析和定义。

描述和控制系统光束结构的方法因习惯而有一定的差异，由于某些像差变量之 间有某种相关性，而设置的优化权重又可以不同，因此常常都能够达到相同的效果，只是所计算的数学步骤不同而已。到底选择多少个参数来描述一个系统，虽无统 一规定，但是还是要因系统像差特性不同而区别选择。经验表明，最少最准确的参数描述量，能够尽可能的提高优化的效率，并且减少掉入效果较差的局部优化的次 数。经验丰富的工程师，轻车熟路，在这个环节上少走了很多的弯路，从而其设计效率和设计出来的产品品质要比通常的设计人员有些得多，成功率高的多。

笔者撰写本文的目的就是企图浅显的探讨光学设计中，ZEMAX中光

ZEMAX 优化操作数的中文含义

在很多次的成像及激光系统培训中，都有学员非常希望能够有一份ZEMAX中文的优化操作数说明。这样的确会对学习ZEMAX软件及控制光学系统有很好的帮助。

例如我们常用的EFFL控制焦距，PMAG控制近轴放大率，SPHA控制初级球差等。

尽管随着软件的不断升级，会有不断新增的操作数，但是下面的内容为您提供了一份比较全面的参考资料。

这里有比较完整的操作数ZEMAX优化操作数

一阶光学性能

1. EFFL 透镜单元的有效焦距 2. AXCL 透镜单元的轴向色差 3. LACL 透镜单元的垂轴色差 4. PIMH 规定波长的近轴像高 5. PMAG 近轴放大率 6. AMAG 角放大率

7. ENPP 透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 11. LINV 透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR 指定表面的权重 14. EPDI 透镜单元的入瞳直

ZEMAX 中文使用说明书

目 录

第1章 引言 第2章 用户界面 第3章 约定和定义

第4章 教程

教程1：单透镜 教程2：双透镜

教程3：牛顿望远镜

教程4：带有非球面矫正器的施密特—卡塞格林系统 教程5：多重结构配臵的激光束扩大器 教程6：折叠反射镜面和坐标断点 教程7：消色差单透镜

第5章

文件菜单........................................................................................7

第6章

编辑菜单......................................................................................14

第7章

系统菜单......................................................................................31

第8章

分析菜单......................................................................