Zemax中文手册.docx
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Zemax中文手册
关于本说明书
ZEMAX有三种不同的版本：
ZEMAX-SE（标准版本），ZEMAX-XE（扩展版本）和ZEMAX—EE（工程版本）。
本手册包括了所有三个版本的使用说明，当然，如文中所述，某些特征只对其中一个或两个版本是适用的。
如果它的性能可以用在ZEMAX-XE和ZEMAX—EE中，但不能用于ZEMAX-SE，本手册中会在描述该特性时，给出如下的标识：
这一功能仅用在ZEMAX中的XE和EE版本。
如果一种功能能用在ZEMAX-EE，但不能用在ZEMAX-XE或ZEMAX—SE中，则会在手册中描述该特性的地方，给出如下的标识：
这一功能仅用在ZEMAX中的EE版本。
请注意XE比SE更为高级。
那就是说SE能完成的XE一定能完成，除此之外还有扩展功能。
EE也比XE要高级。
这本手册概括了ZEMAX在MicoroftWindows和WindowsNT操作系统中运行的三个版本。
ZEMAX能做什么？
ZEMAX是一个用来模拟、分析和辅助设计光学系统的程序。
ZEMAX的界面设计得比较容易被使用，稍加练习就能很快地进行交互设计。
大部分ZEMAX的功能都用选择弹出或下拉式菜单来实现。
键盘快捷键可以用来引导或略过菜单，直接运行。
本手册提供了ZEMAX中的有关约定的解释，使用步骤的说明以及功能的描述。
ZEMAX不能做什么？
ZEMAX程序或ZEMAX文件都不能教你如何去进行镜头或光学系统的设计。
虽然，ZEMAX程序在进行光学系统的设计和分析的时候，可以帮助你做许多事情，但是设计者仍然是你。
ZEMAX文件并不是关于光学设计、术语以及方法的教程。
ZEMAX的用户可以获得技术上的支持，包括在使用过程中的帮助，但不包括基本的光学设计原理的指导。
如果，你在光学设计方面只有很少甚至根本就没有经验，你就需要去熟读有关这方面的许多好书。
下表列出了一些（但并非全部）可以帮你学习的书。
最主要的，ZEMAX并不能完全代替工程实践。
在一个设计完成之前，必须要一个有资格的工程师对本软件所得的计算结果进行检查，以判断结果是否合理。
尤其是，当一个设计结果将被投产并需动用大量资金时，这一点就显得非常重要。
检查ZEMAX所得的结果，是工程师的职责，除此以外没有别的选择。
有关镜头设计的参考书
作者
书名
出版社
Bass
HandbookofOptics
McGraw-Hill
Bom＆Wolf
PrinciplesofOptics
PergamonPress
Hecht
Optics
AddisonWesley
Kingslake
LensDesignFundamentals
AcademicPress
Laikin
LensDesign，SecondEdition
MarcelDekker
Mahajan
AberrationTheoryMdaeSimple
SPIEOpticalEngineeringPress
O’Shea
ElementsofModernOpticalDesign
JohnWileyandSons
RuttenandvanVenrooij
TelescopeOptics
Willmann-Bell
Smith
ModernOpticalEngineering
McGraw-Hill
Smith
ModernLensDesign
McGraw-Hill
Welford
AberrationsofOpticalSystems
AdamHilgerLtd
Welford
UsefulOptics
UniversityofChicagoPress
获得技术支持
如果你在安装或使用ZEMAX的过程中，有任何的问题，请按照下面的建议寻找你所想要的信息：
1）查找目录，看看是否有有关主题的章节。
2）查找索引（在本书的后面），看看有没有被提及。
3）参考“有关ZEMAX的常见问题”，在这一章中可以找到许多会经常性问到的问题。
4）参考“ZEMAX举例文件”，查找一种适合你要建立的镜头的类型。
如果你的问题关系到建立一个倾斜的组件系统，那么，在你安装ZEMAX的目录下，有好几个这样的例子可供你参考。
如果你仍然不能得到你所需要的信息，你就需要通过打电话、传真或写信的方式获得技术支持，电话号码和地址在本手册的扉页上。
如果你通过打电话的方式，最好是在打电话的时候就坐在计算机前。
请注意，免费技术支持的期限是在你买了ZEMAX后的90天以内，过了90天以后，你如果还想获得技术支持，就得支付每年度的升级和技术支持的服务费。
技术支持的定义是：
任何需要一个工程师去解决的问题。
它包括通过电话、电子邮件、传真或通信等方式所提出的关于如何使用ZEMAX，ZEMAX的性能，在打印或上网时遇到的问题以及报告可疑的错误。
如果你认为你已经发现了一个错误，请参阅本章中的“疵病矫正方法”。
系统要求
ZEMAX要求Windows或WindowsNT的现行版本（如Windows95），16兆的系统RAM（32M以上更好），和40兆的可用硬盘空间。
一个光盘驱动器，建筑在Intel或DEC阿尔法基础的计算机。
安装过程
在安装ZEMAX软件之前，请检查一下是否具备上一节所要求的硬件设备。
安装硬件锁
ZEMAX通过一个叫做硬件锁的硬件设备，对非法拷贝进行保护。
硬件锁在同一时间内只允许ZEMAX软件的一个拷贝进行工作。
试图同时在一台以上的计算机上运行ZEMAX，或者试图打开硬件锁，是对作者版权的侵权，将会受到严厉的刑事和民事制裁。
将程序所提供的硬件锁接到计算机后面的并行打印机端口上。
如果没有打印机，可将硬件锁直接接到端口上；有打印机的情况下，则先将打印机接线拔掉，将硬件锁接到该端口，再将打印机接线插到硬件锁上。
打印机以及其他所有的计算机运作都不会受到硬件锁的影响。
你不需要将打印机接在硬件锁上。
如果你要这样做，就必须打开打印机。
如果硬件锁没有被正确地安装，ZEMAX会显示一条错误信息，并限制程序的继续运行。
如果感到有困难，请参考“有关ZEMAX的常见问题”这一章。
运行ZEMAX
ZEMAX的安装程序将会创建一个新的程序组，为运行ZEMAX，只要双击该程序组中的ZEMAX图标即可。
硬件锁策略
ZEMAX通过硬件锁防止了被多机使用。
在ZEMAX运行的机子上，必须接上硬件锁。
硬件锁防止了ZEMAX的多个拷贝被同时使用。
ZEMAX软件的注册用户可以在多个计算机上安装ZEMAX，但却不能使这些软件同时运行。
例如，用户可以将ZEMAX安装在办公室的机子上，同时也可将ZEMAX安装在家中的机子上，只要这两个安装的ZEMAX软件不会同时被使用。
硬件锁必须在机子之间移动，这样在同一个时间内，就只有ZEMAX的一个拷贝可以运行。
ZEMAX软件所附带的硬件锁的价值就相当于是该软件的全价。
如果硬件锁丢失或被盗，就得重新支付全部的购买价，而不能以其他方式替代。
你可以将硬件锁投保，就象对其他具有相当价值的商用或个人资产进行投保一样。
如果硬件锁丢失或被盗，就得重新支付全部的购买价，不能以其他方式替代。
如果硬件锁不能正常地起作用，可以将它返还给FocusSoftware并给予免费调换。
在返还任何有缺陷的硬件锁之前，请先打电话或传真进行认可。
疵病矫正方法
所有有价值的计算程序都会有疵病。
尽管在新的版本问世前，为了发现并矫正疵病，我们做了种种努力。
但是，由于程序往往都非常复杂，以致于即使是一组天才程序测试员都不可能发现所有疵病。
因此，FocusSoftware提供了周期性的疵病矫正方案。
如果你发现很明显的疵病，请告诉我们，并隔离能引起或导致疵病的确切操作，看看这种错误是否仅仅发生在你所正在做的镜头文件中。
通常，当疵病同时也出现在程序提供的例子中时，会比较容易被发现。
如果你在购买了该软件的60天内，发现一种会引起程序执行时严重出错的疵病，可以要求免费的疵病矫正。
FocusSoftware保留疵病是否会构成严重错误的决定权。
超过60天，则要求用户提供升级费用。
这种情况下，你可以得到最新版本的程序。
如果问题是由不相容，不标准或没有足够的硬件引起的，或你所使用的是一种用于过时的操作系统的版本，则疵病无法矫正。
ZEMAX只保证在Windows或WindowsNT下的操作。
请再阅读本章前面的“ZEMAX能做什么？
”
升级方针
你将会定期地收到升级通知书，通知中将列举所能获得的新的功能。
升级只包含在作为年度的技术支持和更新费用之中。
第二章用户界面
介绍
本章描述的是ZEMAX用户界面中的约定，并描述了一些常用窗口操作的快捷方式。
一旦你学会贯穿在整个软件中的简单约定，ZEMAX用起来就很方便。
为了一步一步地从例子中学会使用ZEMAX软件，请看教程这章。
窗口类型
ZEMAX软件有许多不同类型的窗口，每种窗口有不同的目的。
窗口类型有：
主窗口：
此窗口包含一块很大的空面积，其上方有标题框、菜单框、工具框等。
从菜单框中得到的命令一般来说可作用于当前光学系统的整体。
编辑窗口：
ZEMAX软件中有五个不同的编辑器：
镜头数据编辑器、评价函数编辑器、多重结构编辑器、公差数据编辑器、附加数据编辑器。
图形窗口：
这些窗口是用来显示图形数据，如轮廓图、像差曲线图、MFT曲线图。
文本窗口：
文本窗口是用来显示文本数据，如光学性能参数、像差系数及数值等。
对话框：
对话框是一个弹出窗口，其大小无法改变。
对话框是用来改变选项或数据，如视场角、波长、孔径、表面类型。
对话框还可用在图形窗口和文本窗口中，以改变选项，例如，在轮廓图上改变光线数目。
所有的窗口都可用鼠标或键盘命令来移动或改变大小（对话框除外）。
如果你不熟悉这些操作可参看一些关于Windows文档方面的书。
主窗口操作
主窗口框有几个菜单项，大多菜单项都与本手册中同名章节相联系。
为了得到应用各个菜单的特殊功能的详细指示，请看各专门章节。
以下是菜单的选项：
文件菜单项：
主要用于文件的打开、关闭、保存、重命名。
编辑菜单项：
主要用于打开或关闭编辑器。
分析菜单项：
分析菜单组特点是它不能改变镜头数据，只是从给定的镜头数据中计算出结果，用数字或图形表示。
这些结果包括轮廓图、像差曲线图、点列图、衍射计算等等。
工具菜单项：
工具菜单的特点是它可以改变镜头数据或对整个系统进行复杂的计算。
这些包括优化计算、公差、套样板、执行宏语言程序等等。
报告菜单项：
报告用文本方式记录镜头设计结果，这些特性包括系统数据汇总和各个表面数据汇总。
帮助菜单项：
提供在线帮助文本。
大多数常用菜单选项可用键盘快捷方式执行。
例如，按下“Ctrl+Q”键将退出ZEMAX。
快捷键的缩略字母列在相应的菜单选项边上。
在主窗口中，各窗口之间相互转换的快捷键是“Ctrl+Tab”，这可使ZEMAX所具有的主窗口自动向前切换。
在主窗口中菜单框下还显示了一排按钮，这一排按钮称为工具条，工具条可用来快速选择常用的操作命令。
所有这些按钮代表了菜单中可以得到的功能。
在“File”菜单中选择“Environment”子菜单，再选择“ButtonBar”子菜单，这样会改变工作条按钮所代表的操作命令。
在“Environment”窗口中可找到用三个字母表示的所有按钮名称。
如果屏幕分辨率不是足够高，就不会显示出所有的按钮。
推荐使用1024×768或更高的屏幕分辨率。
编辑窗口操作
编辑窗口主要用于输入镜头和评价函数的数据。
每个编辑器内同数字表格相同，由行列组成，每行每列相交形成一个单元。
如果编辑器是一个活动窗口，那么，其中一个单元会被高亮显示或相反颜色。
这些高亮显示的单元称为活动单元，它有一个输入“焦点”，相反颜色的单元称为光标，尽管它不是通常意义上的光标。
输入焦点意味着从键盘上输入的任何信息都可以被送到活动窗口。
但对控制命令例外，如光标键和复合控制键，它们将直接送入主窗口。
为更改活动单元中的数据，只要键入新的数据，然后按下“Enter”键即可。
为在活动窗口加入一个增加值，按下“+”号，再键入增加值，然后按下“Enter”即可。
例如，为将12改为17，先键入“+5”，然后按下“Enter”。
使用乘号“*”和除号“/”也同样有效。
为减去一个数，先按下负号“–”，接着键入空格号，再输入所减去的数值。
这里的空格号是用来区分减号和负号的。
如果要对小单元中一部分内容进行修改，而不打算重复输入全部内容，先将单元格变为高亮度，然后按下“Backspace”键。
“←”、“→”、“Home”、“End”键在编辑时能用来在小单元中移动。
鼠标也同样能选择、重改部分文本。
一旦小单元格中的数据被改好后，按下“Enter”键即可完成编辑，并使光标停留在该单元格中。
按下“↑”、“↓”键也可表示完成编辑，光标也会跟着移动。
按下“Tab”或“Shift+Tab”键也能左右移动光标。
如想放弃编辑，可按下“Esc”键。
“←”、“→”、“↑”、“↓”键也将光标作相应的移动，同时按下“Ctrl”和“←”、“→”、“↑”、“↓”键，一次可使编辑器在相应方向上每次移动一页。
按下“Tab”或“Shift+Tab”键也能左右移动光标。
按下“PageUp”和“PageDown”键，每次可移动一个屏幕，按下“Ctrl+PageUp”或
“Ctrl+PageDown”可移动光标到当前列的顶部或底部。
“Home”和“End”键可分别移动光标到第一列第一行或第一列最后一行，“Ctrl+Home”和“Ctrl+End”可分别移动光标到第一行第一列或最后一行最后一列。
单击任何一单元格，光标会移到该单元格，双击单元格会出现一个求解对话框（如果该对话框存在），单击鼠标右键，也会出现单元格的求解对话框。
图形窗口操作
图形窗口有以下菜单项：
1．更新（Update）：
将当前设置的显示在窗口中的数据重新进行计算。
2．设置（Setting）：
打开一个控制窗口选项的对话框。
3．打印（Print）：
打印窗口的内容。
4．窗口（Windows）：
在窗口菜单下有四个子菜单：
①剪贴板（CopyClipboard）：
将窗口文件的内容复制到剪贴板窗口中，详细看下面段落。
②输出图元文件（ExportMetafile）：
用于输出图形文件，该文件是Windows图元文件，即
WMF格式。
WMF格式是用于16位器件的，而32位器件则采用“增强型”图元文件格式，即EMF格式。
图元文件格式在Windows应用软件中交换图形文件信息时被广泛支持。
此选项尤其用于当剪贴板工作失败时将ZEMAX中的图形移动到其它应用程序中。
③锁定窗口（LockWindow）：
如果选择此选项，窗口将会转变为一个数据不可变动的静止窗口，被锁窗口的文件内容可以打印，复制到剪贴板中，或存为一个文件。
这种功能的用途是可以将不同镜头文件的数据的计算结果进行对比。
一旦窗口被锁住，它就不能更新，于是随后装载的任何新镜头文件将可同被锁定窗口的结果相比较和分析。
一旦窗口被锁定，就不能开启。
为重新计算窗口中的数据，此窗口必须被关闭，然后打开另一窗口。
④长宽比（AspectRatio）：
长宽比可以选择3×4（缺省值）、3×5、4×3、5×3。
后面两组值长比宽大。
缺省的长宽比可在“File”菜单下的“Environments”子菜单中选择“Graphics”对话框中设置。
5．注释（Annotate）：
详细可参见下节“注释设置用法”。
在此菜单下有四个子菜单：
①划线（Line）：
在图形窗口中划一条线。
②文本（Text）：
提示并在图形窗口中写入文本。
③框格（Box）：
在图形窗口划一个方框。
④编辑（Edit）：
允许注释进行编辑。
6．放大还原（Unzoom）：
将以前放大的图形恢复到正常尺寸。
参见“定位与放大的应用”。
此外，在使用图形窗口时，有两个鼠标键可用：
在图形窗口中双击任何一处将更新画面内容，这同“Update”选项的功能相同。
在图形窗口的任何位置，单击鼠标右键将打开设置对话框。
注释设置的应用
有几种方法可在图形窗口中添加注释（包括线、框、文本注释）。
最简单的方法是从图形窗口菜单项中选择注释选项，然后选择线、文本、框等子菜单。
为画一条线，先选择“Line”菜单项，然后在开始行的位置点一下，按住鼠标左键，然后拖一条线到终止行的位置，然后放开鼠标左键。
类似的方法，可在屏幕上画一个方框。
为在窗口中加入文本，选择“Text”菜单项，将会显示一个文本输入对话框。
键入要输入的文本，然后点击“OK”，再在窗口中要输入文本的位置单击一下。
为更精确控制线和文本的位置，除了控制文本字体外，还应加更多复杂的注解，这要从图形菜单中选择注释选项，编辑菜单项，会显示包含简单文字编辑和一些按钮的注释编辑器，还有一个单独的启动或关闭图形注释的对话框。
文本编辑域用来规定用于图形的注释，为插入一行，用键盘命令“Ctrl+Enter”。
在注释时还有一些支持命令，每个都有专用语法：
TEXT“string”xyanglefontxfonty
“TEXT”命令将位于双引号中的字符串写到由（x，y）确定的位置上，字符串排列的角度由angle确定（单位为度），字体大小由fontx和fonty值确定。
x和y坐标采用标准单位，即图形左边的坐标值x="0.0，右边x=100.0，底边的坐标值y=0.0，顶边y=100.0，坐标原点位于屏幕左下角。
角度的单位是度。
fontx和fonty的单位可以是任意的。
角度、fontx和fonty的值可以不定义，采用缺省值。
LINEx1y1x2y2
“LINE”命令是画一条从（x1，y1）到（x2，y2）的直线，它的单位和坐标系同“TEXT”命令中x与y的定义相同。
BOXx1y1x2y2
“BOX”命令是画一个对角线从（x1，y1）到（x2，y2）的方框，它的单位和坐标系同“TEXT”命令中x与y的定义相同。
ELLIPSExyrxry
“ELLIPSE”命令是画一个中心在（x，y）的椭圆，x方向的半轴长度为rx，y方向的半轴长度为ry，当ry=rx，或ry缺省时，得到半径为rx的圆。
在注释对话框中也有几个按钮：
确定（OK）：
接受注释并退出。
取消（Cancel）：
恢复到上一个注释并退出。
保存（Save）：
保存时打开“另存为”对话框，以便使文件能重新命名，注释内容就存在由
用户命名的文件中。
装载（Load）：
打开可选择被装载文件的装载对话框，被装载文件中包含着所要用的注释。
复位（Reset）：
清除编辑缓冲器中的内容。
帮助（Help）：
调用在线帮助功能。
全景扫描和放大的应用
任何图形窗口都可以全景扫描（即左右和上下滚动）和放大。
为激活全景扫描和放大，先选择任何ZEMAX图形窗口，然后点击鼠标左键，在窗口的任何一处按住鼠标左键约半秒，光标将会由箭头变为十字，然后往右下方拖动鼠标，定义一个你所需大小的矩形，然后放开鼠标左键。
被选区域将放大至整个窗口，同时保持原来的长宽比例。
为全景扫描，可沿着窗口边缘拖动滚动条，只有在图形被放大后才能进行全景扫描。
若将图形恢复到原来尺寸，只需从图形窗口菜单项中选择“Unzoom”选项。
文本窗口操作
文本窗口有以下选项：
1．更新（Update）：
将重新计算的数据显示在当前设置的窗口中。
2．设置（Setting）：
打开一个控制窗口选项的对话框。
3．打印（Print）：
打印窗口内容。
4．窗口（Window）：
在此菜单下有三个子菜单选项：
①剪贴板（CopyClipboard）：
将窗口文件的内容复制到剪贴板窗口中，详细看下面段落。
②保存文件（SaveText）：
将显示在文本框中的文本数据保存为ASCII文件。
③锁定窗口（LockWindow）：
如果选择此选项，窗口将会转变为一个数据不可改变的静止窗口，被锁窗口的文件内容可以打印，复制到剪贴板中，或存为一个文件。
这种功能的用途是可以将不同镜头文件的数据相对比。
一旦窗口被锁住，它就不能修改，于是随后装载的新镜头文件就可同锁定窗口的结果相比较。
一旦窗口被锁，就不能开启。
为重新计算窗口中的数据，此窗口必须被关闭，打开另一窗口。
在用文本窗口时，还有两个鼠标键可用：
在文本窗口中双击任何一处将更新内容，这同“Update”选项的功能相同。
在文本窗口任何地方单击鼠标右键将打开窗口选项对话框。
对话框操作
大多对话框都有自己的说明，通常包含有在Windows对话框中常用的“确定”和“取消”按钮。
在分析功能中（如象差曲线图），都有一个允许选择不同选项的对话框，所有的对话框都有六个按钮：
确定（OK）：
此按钮使窗口在当前选项下重新计算和重新显示数据。
取消（Cancel）：
将所有选项恢复到对话框使用前的状态，不会重新计算数据。
保存（Save）：
保存当前选项，并在将来作为缺省值使用。
装载（Load）：
装前先前保存时的缺省数据。
复位（Reset）：
将选项恢复到软件出厂时的缺省状态。
帮助（Help）：
打开ZEMAX的帮助系统，所显示的帮助文件中将包含活动对话框中选
项的信息。
保存和装载按钮有双重功能，当按下保存按钮，当前镜头文件的设置被保存，同时该设置也将保存在所有的没有自己特定设置的镜头数据中。
例如，如果装入镜头A，在轮廓图上A的光线条数被设置为15，然后按下保存按钮，则A新的光线条数缺省值为15，其它新创建镜头或没有自己特殊设置的老镜头的光线条数缺省值也为15。
现在假设后来镜头B装入，光线的条数变为9，再次按下保存按钮，则镜头B和所有没有专门设置过光线条数的镜头，9就是它们光线条数新的缺省值，而镜头A由于已经设置了光线条数值，其值仍保持15。
装载按钮也有同样的功能。
当按下装载按钮，ZEMAX会检查此镜头以前是否保存过的设置，
如果有，则设置被装入，否则，ZEMAX将装入所有镜头中最后一次保存的设置。
同样前面例子，新镜头C将装入9条光线的设置，因为这是最后一次保存的设置，而镜头A和B保持原来的数值，因为它们有自己的设置。
保存和装载中的设置信息被保存在与镜头文件同名的另一个文件中，但是扩展名是CFG而不是ZMX。
在CFG文件中没有镜头数据，只是保存了用户为每个分析功能所定义的设置。
对话框中的其它选项既可用键盘又可用鼠标来选择。
在键盘控制时，用“Tab”和“Ctrl+Tab”键可以由一个选项移动到另一选项，空格键可用来选定当前选择的设置栏，光标键可用来在下拉菜单中选择条目，按下下拉菜单中条目的第一个字母也可选择那个条目。
放弃长时间计算
某些ZEMAX工具需要相对来说较长的计算时间，例如，优化、全局优化和误差分析需要运行几秒到几天。
为停止这些工具的运行，有一个可按下的停止键。
按下停止键后，将退出ZEMAX系统，回到主程序菜单。
此时通常不可得到计算的结果，而且不显示。
一些分析特性，如MTF和像特性分析，在某些情况下也需要运行很长一段时间。
例如，为计算MTF采用很密的光线网格和高密度光线分析像面需要很长的计算时间。
然而，分析时并不显示出一个特定框或停止按钮，而直接在窗口中输出，由于这个原因，键盘命令“Esc”常用于停止长时间的分析计算，鼠标无此功能，只能用“Esc”键。
“Esc
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