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引言 

      前面已经讲到,Zemax有六种方法来定义系统孔径,四种方法来定义视场,所以使用归一化坐标是很方便的方式。在进行光学系统初始设计时,应该选择最适当的孔径定义和最适当的视场定义,并输入这两者的数据。随后,所有的计算都使用归一单位,请看下面的详细说明。  


   归一化视场坐标Hx和Hy的使用贯穿整个ZEMAX,包括它的文档和其它更多的光学设计文献中。无论视场定义为角度还是高度,也不管视场的实际大小,归一化视场坐标(0,1)通常为Y视场最上端,同样视场坐标(0,0)通常为中心视场。

例如假设在(x,y)方向上使用物高为视场(透镜单位)定义了三个视场点,高度定为(0,0)、(10,0)和(0,3)。最大视场坐标为第二视场10mm。这个是一个旋转对称的系统,默认就会相当于在系统中也定义了(0,10)和(3,0),如下图所示:

  

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归一化坐标(Hx=0,Hy=1)指的是物体表面x=0,y=10mm的位置。归一化坐标(Hx=1,Hy=0)指的是物体表面(10,0)的位置,同理(Hx=0,Hy=-1)指的是物体表面x=0,y=-10mm

您也可以在透镜视场范围内定义任何点,使用(Hx,Hy)坐标,只要Hx2 + Hy2 ≤ 1。

这被称为视场归一化,归一化视场坐标在单位圆上描绘视场点。ZEMAX也支持在单位矩形上描绘视场点,即矩形视场的归一化。

注:用户手册第3章“术语和定义”阐述这些术语的详细内容和所有ZEMAX使用的基础定义。

 

 


 归一化光瞳坐标的使用也贯穿于ZEMAX。无论您使用什么样的系统孔径,我们都使用归一化光瞳坐标Px和Py来定义任何单位圆内的点。因此,无论系统孔径类型或值的大小,(Px, Py)(0,1)代表顶部的一条光线进入系统,(0,0)是光束中心的一条光线。

 这是一个练习实例,请尝试跟着我们一起操作。

重新打开双高斯28度视场实例文件来消除之前做出的任何改变。打开视场对话框并注意视场用角度表示,且最大视场点的值为14°这是一个半角,系统中最大的视场为28°。

注:ZEMAX所使用的各种定义通常都是很明确的,但是这些定义在光学产业并不是通用的。我们有时要不断和ZEMAX客户解释说明那些他们使用到工业规格中的定义与ZEMAX中所用的定义的不同之处,以避免大的误差!

例如在光纤耦合设计中用到NA,显微镜物镜中设置用到的NA等,这些你也可以在光科ZEMAX在线知识库中找到相关的文章:

如http://www.optotek.com.cn/knowledge-item-57-ZEMAX-NA-Definition.html

接下来打开通用对话框,在孔径选项下注意系统孔径定义为入瞳直径,值为33.33。转到单位选项查看透镜单位为毫米,所以EPD为33.33mm。 

 

透镜单位: 

 

最后,打开波长对话框,注意设计用到了三个波长,分别为0.4861、0.5876和0.6563微米。主波长设置和第二个一样,为0.5876微米。  

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现在单击“Analysis…Calculations…Ray Trace”.这是ZEMAX中最根本的运算:单一光线追踪。在窗口中点击鼠标右键弹出设置对话框: 

 

注意您可以使用归一化视场坐标(Hx,Hy)定义从物面发射的任一视场光束,使用归一化光瞳坐标(Px,Py)定义进入光瞳的任一条光线。试着追迹一些光线,然后查看这个功能提供的数据。您会得到系统每个表面的光线的(x,y,z)位置,光线的方向余弦和光线的光程长度。这是序列光线追迹的所有计算最为基础的基本数据。 

同样注意代替定义“任意”视场坐标(Hx,Hy)您也能够通过视场数定义光线的起点坐标:  

视场3定义了最大视场,它在归一化视场下的坐标为(0,1)。同样视场2为(0,0.714),视场1为(0,0)。根据所选分析功能不同,视场可以使用视场序号来定义(视场对话框中输入的视场),也可使用归一化视场(Hx,Hy)来定义。 

 

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