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ZEMAX
手把手教程
课程
1
：单透镜（
a
singlet
）
你将要学到的：开
始
ZEMAX
，输入波长和镜片数据，生成
光线特性曲线
（
ray fan
）
，
光程差曲线
（
OPD
）
，
和点列图
（
Spot
diagram
）
，确定厚度求解方法和变量，进行简单的优化。
假
设你需要设计一个
F/4
的镜片，焦距为<
/p>
100mm
，在轴上可见光谱范围内，用
BK7
玻璃，
你该怎样开始呢？
首
先，运行
ZEMAX
。
ZEMAX
主屏幕会显示
镜片数据编辑（
LDE
）
。你可以对<
/p>
LDE
窗口进
行移动或重新调整尺寸，以
适合你自己的喜好。
LDE
由多行和多列组成，类似于电子表格
。半
径、
厚度、
玻璃和半口径等列是使
用得最多的，
其他的则只在某些特定类型的光学系统中才会用
到
。
L
DE
中的一小格会以“反白”方式高亮显示，即它会以与其他格子不同的背景颜色将字母
显示在屏幕上。如果没有一个格子是高亮的，则在任何一格上用鼠标点击，使之高亮。这个反
白
条在本教程中指的就是光标。你可以用鼠标在格子上点击来操纵
LDE
，使光标移动到你想要停
留的地方，或者你也可以只使
用光标键。
LDE
的操作是简单的，只要稍加练习，你就可以掌
握。
开
始
，我们先为我们的系统输入波长。这不一定要先完成，我们只不过现在选中了这一步。
在
主屏幕菜单条上，选择“系统（
System
）
”菜单下的“波长（
Wavelengths
）
”
。
屏
幕中间会弹出一个“波长数据（
Wavelen
gth
Data
）
”对话框。
ZEMAX
中有许多这样的对
话框，用来输入
数据和提供你选择。用鼠标在第二和第三行的“使用（
Use
）
”上单击一下，将会
增加两个波长使总数成为三。现在，在第一
个“波长”行中输入
486
，这是氢（
Hydrogen
）
F
谱
线的波长，单位为微米。
Z
EMAX
全部使用微米作为波长的单位。现在，在第二行的
波长列中输入
587
，最后在第三
行输
入
656
。这就是
ZEMAX
中所有有关输入数据的操作，转到适当的区域，然后键入数据。在
屏幕的
最右边，
你可以看到一列主波长指示器。
这个指示器指出了主要
的波长，
当前为
486
微米。
在主波长指示器的第二行上单击，
指示器下移到
587
的位置。
主波长用来计算近轴参数，
如焦距，
放大率等等。
ZEMAX
一般使用微米作为波长的单位
“权重（
Weight
）
”
这一列用在优化上，
以及计算波长权重数据如
RMS
点尺寸和
STREHL
率。现在让所有的权为
1.0
< br>，单击
OK
保存所做的改变，然后退出波长数据对话框。
现在我们需要为镜片定义一个孔径。这可以使
ZEMAX
在处理其他的事情上，知道每一个
镜片该被
定为多大。由于我们需要一个
F/4
镜头，我们需要一个
25mm
的孔径（
100mm
的焦距
除
F/4
）
。
设置这个孔径值，
选择
“系统”
中的
“通常
（
General
）
”
菜单项，
出现
“通常数据
（
General
Data
）
”对
话框，单击“孔径值（
Aper
Value
< br>）
”一格，输入一个值：
25
。
注意孔径类型缺省时为
“入瞳直径（
Entrance
Pupil
Diameter
）<
/p>
”
，也可选择其他类型的孔径设置。除此之外，还要加入
一些重要的表面数据。
ZEMAX
模型光学系统
使用一系列的表面，
每一个面有一个曲率半径，
厚
度（到下一个面的轴上距离）
，和玻璃。一些表面也可有其他的数据，我们以
后将会讨论到。注
意在
LDE
中显示的
有三个面。物平面，在左边以
OBJ
表示；光阑面，以
STO
表示；还有像平
面，以
< br>IMA
表示。对于我们的单透镜来说，我们共需要四个面：物平面，前镜面（同时
也是光
阑面）
，后镜面，和像平面。要插入第四个面，只需移动
光标到像平面（最后一个面）的“无穷
20
（
Infinity
）
”之上
，按
INSERT
键。这将会在那一行插入一个新的面，并将像
平面往下移。新的
面被标为第
2
面。注
意物体所在面为第
0
面，然后才是第
1
（标上
STO
是因为它是光阑面）
，第
2
和第
3
面（标作
IMA
）
。
现在我们将要输入所要使用的玻璃。移动光标到第一面的“
玻璃（
Glass
）
”列，即在左边被
标作
STO
的面。输入“
BK7
”并敲回车键。
ZEMAX
< br>有一个非常广泛的玻璃目录可用。所有我
们需要做的仅仅是决定使用“
BK7
”
，
ZEMAX<
/p>
会去查找我们所定的玻璃并计算每一个波长的系
数。
由于我们需要的孔径是
25mm
< br>，合理的镜片厚度是
4mm
。移动光标到第
1
面（我们刚才输
入了
BK
7
的地方）的厚度列并输入“
4
”
。注意缺省的单位是毫米。其他的单位（分米，英寸，
和米）也可以
。
现在，
我们需要为镜
片输入每一面的曲率半
径值。让我们设想一下，
前面和后面的半径分别
是
100
和
-100
，在第
1
（
STO
）
和
2
面中分
别输
入这些值。符号约定为：
如果曲率中心在镜片的
右边为正，在左边为负。
这些符号（
+100
，
-100
< br>）
会产生一个等凸的镜片。
我们还需要在镜片焦点
处设置像平面的位置，
所
以要输入一个
100
的值，
作为第
2
面的厚度。
图
E1-1
我们怎样才能知道
这个镜片是否好呢？也
许在镜片设计中，
最有用的判断工具是光线特性曲线图。
要产生一幅光线特性曲线图，
先选择
“分
析（
Analysis
）
”菜单，然后选择“图（
Fan
）
”菜单，再选择“光线像差（
Ray
Aberration
）
”
。你
将会看到光线特性曲线图在一个小窗口显示出来
（如果看到任何出错信息，
退回并确认是否所有
你所输入的数据与所描述的是一致的）
。
光线特性曲线图如
图
E1-1
所示。
图形以光瞳坐标的函
数
形式表示了横向的光线像差（指的是以主光线为基准）
。左边
的图形中以“
EY
”代替
ε
Y
。这是
Y
方向的像差，
有时也叫做子午的，或
YZ
面的。右图以“
EX
”代替
ε
X
< br>，有时也叫做弧矢的，
或
XZ
面
的。此光学特性曲线表示出了一个明显的设计错误，光线特性曲线通过原点的倾斜表示
有
离焦现象存在。
21
为了纠正离焦，
我们用在镜
片
的
后
面
的
Solve
来
进
行
。
SOLVES
（参考
“
SOLVES
”
这一章）
动态地调整特定的镜片数据。
为
了将像平面设置在近轴焦点上
，
在第
2
面的厚度上双击，弹出
SOLVE
对话框，它只简单地显示
“固定（
Fixed
）
”
。在下拉框上
单击，
将
SOLVE<
/p>
类型改变为
“边
缘
光
高
（
Marginal
Ray
Height
）
”
，然后单击
OK
。用这<
/p>
样的求解办法将会调整厚度使
像面上的边缘光线高度为
0
，
即是近轴焦点。
注
意第
2
面的厚
图
E1-2
度会自动地调整到约
96
mm
。现
在，
我们需要更新光线特性曲
线
图看其变化。
从光线特性曲线窗口菜单，
单击
“更新
（
Update
）
”
（在窗口任何地方双击也可更新）
，
其光线特性曲线图如图
E1-2
所示。现在，离焦已消失，主要的像差是球差。注意图中比例的改
变。
这是不是所能得到的最佳的设计呢？我们下面就要用优化来完成本
设计的工作。
首先，
我们
将告诉
ZEMAX
，哪个参量在设计中是自由的（这些被称为变量）
，然后我们将告诉它设计的要
求（这些被称为目标（
Targets
）或操作数（
Operands
）
）
。有三个变量可以供我们利用，它门是：
镜片的前、后曲率，和第二面的厚度，这些变量可以
用离焦来补偿球
差
。将光标移到第
1
面的半
径这一列，然后按
Ctrl-Z
（如果你喜欢用菜
单界面，单击“半径”
，然后选择
SOLVES
，再从
LDE
菜单中选变量“
Variable toggle
”
；你也可以在“半径”上双
击，得到一个下拉的选择列，其中包
括了变量状态）
。注意，出
现“
V
”表示一个可变的参量。按
Ct
rl-Z
与菜单的功能相同。再在第
2
面半径以及第
2
面的厚度上设置变化的标志，
< br>。第
2
面的厚度变化时，它的值会复盖（
overrides
）
先前用求解定出的值
。
现在我们需要为镜片定义一个“评价函数（
Merit
Function
）
”
。评价函数从数学理念上指出
什么样的镜片是好的。评价函数就象是高尔夫球赛的得分
，分数越低越好。一个理想的镜头（对
于一个指定的应用）它的评价函数的值应为
0
。
为了定义评价
函数，从主菜单中选择“编辑（
Editors
）
”菜单下的“评价函数”
。出现一个
与
LDE
类似的电子表格。从这个新的窗口的菜单条上，选择“工具（
Tools
）
”菜单下的“缺省评
价函数”
。再在出现的对话框中，点击
Reset<
/p>
，然后
OK
。你最终将会明白这些操作的
功能，但现
在你只需接受缺省值。
ZEMAX
< br>很擅长于决定一个和合理的缺省评价函数。
ZEMAX
已经为你构建了一个缺省的评价函数，
它由一系列的可以使得<
/p>
RMS
波前差最小的追
迹光线组成。但这
并不够，因为除了使弥散斑尺寸最小外，我们还需要使镜头的焦距为
100mm
。
如不限定镜头的焦距，
ZEMAX
会很快地发现，设定焦距无穷大（镜片相当于一个窗玻璃）会得
到很好的波
前像差。
在第一行中的任何一处单击鼠标，使光标移动到评价
函数编辑的第一行，按下
INSERT
键插
入新的一行。现在，在“
TYPE
”列下，输入“
EFFL
”然后按回车。此操作数控制有效焦距。移
动光标到“
Target
”列，输入“
100
”然后按回车。其“权重（
Weight
）
”输入一个值：
1
。这
样
我们就完成了评价函数的定义，你可以在窗口的左上角双击，将评价函数编辑器从屏幕
中移走，
评价函数不会丢失，
ZEMAX
会自动将它保存。
22
现在从主菜单条中选择“工<
/p>
具
”
菜
单
下
的
“
最
佳
化
（
Optimiza
tion
）
”
，会显示最佳
化工具对话框。注意“自动更新
（
Auto Up
date
）
”复选框。如果
这个选项被
选中，屏幕上当前所
显示的窗口
（如光学特性曲线图）
会按最佳化过程中镜头的改变而
被自动更新。在该复选框中单击
选择自动更新，然后单击“自动
（
Automa
tic
）
”
，
ZEMAX
会很快
地减少评价函数。单击“退出
（
Exit
）
”关闭最佳化对
话框。
最佳化的结果是使镜片弯
图<
/p>
E1-3
曲。结果所得出的镜片曲率使
得
焦距大致为
100mm
，
并且使这个简单的系统具有了一个尽可能小的
RMS
波前差。
ZEMAX
也许不
会很确切
地将焦距优化到
100mm
，因为
EF
FL
限制是一个被看作与其他的像差一样的“权重”目
标。
我们现在可以用光线特性
曲线图来研究计算结果。最佳
化的设计结果的最大的像差约
为
200
微米，如图
E1-3
所示。
衡量光学性能的另一个方
法的是产生一个点列图。为了
得到点列图，选择“分析”菜
单下的“点列图”选项，然后
选其中
的“标准（
Standard
）
”
。
点列图将会显示在另一个窗口
中。<
/p>
此点列图的弥散大小是
400
微米。
作为比较，
< br>艾利
（
Airy
）
衍射斑的大小粗略地约为
6
微
米。
另一
个有用的判断工具是
图
E1-4
OPD
图。这是以光瞳坐标为函
数的光程差
（以主光线为基准）
分布图，它的光瞳坐标与光学特性曲线图中
相同。为了看
OPD
图，选择“分析”菜单下的“图”
，
再选择“光程（
Optical Path<
/p>
）
”
。你可以参考图
E1-4
中的
OPD
图。这个系统
中有大约
20
个波长的
波像差，大部分
为焦面上的，球差，色球差和轴上色差。
23
你大概会意识
到，当波像差约等
于或小于四分之一
波长时，镜片要考
虑
“衍射极限”
（可
参考有关此概念的
更为详细的讨论）
。
显然，我们的单透
镜并没有达到衍射
极限。为了提高此
光学系统（或任何
光学系统）
的性能，
设计者必须判断哪
一种像差限制了其
性能，以及什么操
图
E1-5
作可以用来改正。
从
光
线
图
（
图
E1-3
）中，可较明显地看出，色差（
Chromatic aberratio
n
）是其主要像差。
（另一方面，它可能
不明显，可再看其他的一些能够提供有关光线图的建议的好书。
）
ZEMAX
为一阶色差的大小提供了另外一种简便的工具
：多色光焦点漂移图。这种图形把焦
距作为一种波长的函数，它指出了近轴焦点的变化。
为了得到多色光焦点漂移图，选择“分析”
菜单中的“多方面（
Miscella-neous
）
”
，
然后再选“多色光焦点漂移（
Chromatic Focal
Shift
）
。
可以参考图
E1-5
。注意纵坐标表示波长范围，覆盖了所
定义的波长段，焦距的最大变化范
围约为
1540
微米。对于单透镜镜片来说，其曲线的单调变化类型是很典型的。
为了修正一阶多色差，
要求有另外一种玻璃材料。
这导出了我们的下一个例子，
即双透镜的
设计。
如果你想保存此镜片以用来作为以后的评估，
选择
“
文件
（
File
）
”
菜单下的
“另存为
（
Save
as
）
”
选项，
ZEMAX
会提醒你输入一个文件名
。
任何一个以这种方式保存的镜头都可以通过选择
“文件”菜单
下的“打开（
Open
）
”选项来调用
。要退出
ZEMAX
，请选择“文件”菜单下的“退
出（
Exit
）
”
。
课程
2
：双
透镜（
a doublet
）
你将要学到的：产生图层和视场曲率图，定义边缘厚度解，
定义视场角
。
一个
双透镜包括两片玻璃，通常（但不一定）是胶合的，因此它们有一个共同的曲率。
通
过使用两片具有不同色散特性的玻璃，
一阶色差可以被矫正。
也就是说，
我们需要得到抛物线形
的多色光焦
点漂移图，
而不是直线的。
这反过来会产生较好的像质。
现在，
我们保持先前
100mm
焦距和在轴上的设计要求，我们下面将会加入视场角。
24
如何选择这两片玻璃需要一些
技巧，参考
Smith
的《现代光学工程学（
< br>Modern
Optical
Engineerin
g
）
》里有关的例子。由于此例的目的是教你如何使用
ZEMAX
，而不是如何设计镜片，
我们这里只
建议选择
BK7
和
SF1
这两种玻璃。如果你已完成了刚才的例子，且单透镜镜片仍然被
装载着，你不
需要重新输入设计的波长。否则，请按照前面例子所述的方法输入波长和孔径。现
在必须
插入新的面，
直到你的
LDE
窗口看上
去象下面的表格。
不是所有的列都会被显示出来。
如
果你需要移动光阑的位置以使第一面成为光阑面，
可以通过双击你所要使之
成为光阑面的那一行
的表面类型列，然后选择“
Make
Surface Stop
”按钮。
因为在
B
K7
和
SF1
这两种介质中没有空隙，
这是一个胶合透镜。
ZEMAX
自己不会模拟胶合
镜片，它只能简单地模拟使两片玻璃相接触。
如果
你在先前的例子中，仍然保留了评价函数，那么，你就不需要重新创建评价函数。否
则，
请重新创建一个评价函数，包括
EFFL
操作数，如前一个例子
所描述的。
现在，
从主菜单下选择<
/p>
“工
具”
-
“最
佳化”
，单击“自动”
。
评价函数会开
始减小，
等它停止
后单击“退出”
。显
示多色光焦
点漂移图，
看看我们是否已有了
一些提高
（如果你的屏幕上还没
有准备好，选择“
Analysis
”
，
“
Miscellaneous
（各种
的）
”
，
“
C
hromatic
Focal
”
）<
/p>
。它应该
与图
E2-1
< br>类似。
我们现在已经减小了色差
的线性项，
，
二阶色差占了优势，
因
此如抛物线形状所示。
请注意
多色光焦点漂移量
减少为
74
微
米（单透镜为
1540
微米）
。
图
E2-1
< br>还有另外的玻璃选择可以
产生较好的设计。要看
ZEMA
X
玻璃目录中的其他玻璃类型，选择“
Tools
”
，
“
Glass Cat
alogs
”
。浏览完目录后单击“
E
xit
”
。
25
图
E2-2
现在，通过在光学特性<
/p>
曲线窗口中选择“
Update
”
更新光学特性曲线图（如果
光学特性曲线窗口没有显示
出
来
，
则
在
主
菜
单
中
选
择
“
An
alysis
”
，
“
< br>Fans
”
，
“
Ray
Aberration
”
）
。图如
E2-2
所示。最大的横
向光学
像
差
已
经
被减
小
到
约
20
微
米。
这
对于单透镜在
200
微米
处来说是一个
质的提高。注
意光学特性曲线图原点处的
斜率对于每一个波长是
大致
相同的，这表示每一个波长
相对离焦也是很小的，但是
斜率不为
0
。
这隐
含了
离焦被
用来平衡球差的意思
。
有
S
形
弯曲的光学
特性曲线是典型的用离焦平衡球面镜片的例子。
现在我们已经设计了一个具有
较好的性能特征的镜片，
镜片看上去
怎
么
样
呢
？
选
择
“
Analysis
”
，
“
Layout
”
，
“
2D Layout
”
，
让我们来
看看一个简单的镜片的二维剖面图。
图形显示如图
E2-3
所示。图中显示
了从第一面到像平面
（缺省值，
也可<
/p>
设成其他值）
的镜片，
同时还有三条
（缺省情况下）
主波长光线从每个视
场到像平面。
这三条光线分别为入瞳
——
本例中也就是第
1
面
——
的上边
图
E2-3
缘、
中心和底部的光线。
很明显，
第
1
个镜片有较尖的边缘。根据图形很
难说出
边缘厚度是正的或负的。
而且，
如果镜片尺寸稍微大一点会更
好。
这样可使镜片的
实用清
晰孔径会比
口径要小
，会给诸如抛光和装配等提供边缘空间。
我们可以通过考虑这些因数来提高设计。为了决定实际的边缘厚度，可将光标移动到第一< p>
面的任意一列
（例如，
在
LDE
中有
“
BK7
< br>”
字样处单击）
。
现在选择
“
Reports
”
，
“
Surface Data
”<
/p>
，
将会出现一个窗口，告诉你该面的边缘厚度。所给出的值是
0.17
，稍偏小
。
在我们修整偏小的边缘厚度之前，我们将先将镜片放大。移动光标到第一面的半口径
“
Semi-Diameter
”
列，
键入
“
14
”
替代所显示的
12.5
，
ZEMAX
会消去
12.5
并显示
“
1
4.000000U
”
。
“
U
”标志着这个孔径是用户自定义的。如果“
U<
/p>
”没有显示，表示
ZEMAX
允许此孔径
可随要求
定义。
你可以键入
Ctrl-
Z
来取消
“
U
”
标志，
或在半口径上双击，
并为求解
类型选择
“
Automatic
”
。
作了这些改变后，选择“
System<
/p>
”
，
“
Upda
te
”更新孔径值。
14
这个值为半口
径，表示全口径为
28mm
。同样，在第二面和第三面中也输入
14
。
更新
图层。现在孔径已经被放大了，但第一个边缘厚度是负的！更新表面数据窗口查看新
的边
缘厚度，它会变成一个负数。为了得到一个更为合理的边缘厚度，我们可以增加中心厚度。
但是还有一个更有用的保持边缘厚度为一个特定值的方法。
26
图
E2-4
假设我们需要保持边缘厚
度在
3mm
，在第一面的厚度列中双击，会出现“
Solve Control
”
屏幕，从所显示的求
解列表中选择“
Edge
thickness
”
，两个值会被显示，一个是“厚度
（
Thickness
）
”
，一
个是“半径高（
Radial Height
）
”
。设厚度为
3
，半径高为<
/p>
0
（如果半径高是
0
，
ZEMAX
使用所定义的半口径）
，
然后单击
“
OK
< br>”
。
在
LDE
< br>中，
第一面的厚度已被调整过，
字母
“
E
”
显示在框中，表示此参量为
一个活动的边缘厚度解。
再次更新表面数据窗口，边缘
厚
度
3
会
被
列
出
。
你
也
可
以
选
< br>择
“
System
”
，
“
Update
All
”
一次性更
新所有的窗口。
这将会刷新图层和光
学特性曲线图。
通过调整厚度，
我们<
/p>
已对镜片的焦距作了一点改变。
如果
你喜欢，
现在可以看一下光学特性曲
线图。然后，再进行最佳化（选择
“
Tools
”
，
“
Optimization
”
，然
后选
“
Automatic
”
）
。最佳化后，单击
“
Exit
”
，
然
后
选
择<
/p>
“
System
”
，
“
Update
All
”
，再一次刷新图形。
图
E2-5
现在我们来测试双透镜的
离轴
特性。
从主菜单选择
“
System
”
，
“
Field
”
得到
“
Field Data
”
对话框，<
/p>
单击第
2
和第
3
行的
“
Use
”
选择
3
个视场。在下面的
y
视场列的第
2
行，输入
7
（即
7
度）
，在第
3
行输入
10
。使对于轴上的第
1
行保持为<
/p>
0
，使
x
视场的
值也为
0
，因为一个旋转对称系统，其
x
视场的值很小。单击
OK
关闭对话<
/p>
框。
现在选择“
System
”
，
“
Update All
”
（
系统，更新）
，光学特性曲线（
ray
fan
）图显示在图
E2-4
中，你所
得的也许会有一点不同，还要看你在设置了求解（
SOLVE
）
后是如何重新优化的。
就如你从这些图中所看到的，镜头的轴
外特性是很差的，原因是我们只对轴上特性进行了
优化。
现在是
什么像差限制了我们呢？可以来分析光学特性曲线图，
判别出场曲是主要像差。
此
27
像差可以通
过场曲曲线图来估计。选择“
Analysis
”
，
“
Miscellaneous
< br>”
，
“
Field
Curv/Dist
”
，场
曲曲线如图
E2-5
所示。注意左图表示出了近轴焦点的漂移
为一个关于视场角的函数，而右图则
表示了有以近轴光线为基准的实际光线的畸变。
场曲曲线图上的所有信息都可从光学特性曲线图
中得到，场曲曲线与
光学特性曲线图中的斜率成比例。
在校正视场弯曲时是有技巧
的，实际上，球差和彗差也同样如此。这些技巧在
Smith
的
《
Modern Optical
Engineering
》中也有提及。
课程<
/p>
3
：牛顿望远镜（
a
Newtonian telescope
）
你将要学到的：使用反射镜，圆锥常量，坐标中断，
三
维图
形，暗化。
如果你已经通过了前面两个例子，你可以继续一个比较复杂的
设计了。
牛顿望远镜是最简单的用来矫正轴上像差的望远镜<
/p>
，
而且它对于阐明
ZEMAX
的一些基本操
作非常有用。首先，
牛顿望远镜是由
一个简单的抛物线形镜面组成的
，而且除此之外别无它物。
抛物
线很好地矫正了所有阶的球差
，
由于我们只将望远镜使用在轴上
系统，
所以根本就没有其他
的像差。为了重新开始，先关闭除了
LDE
外的所有窗口，选择“
File
”
，
“
New
”
。
假设我们需要一个
1000mm F/5
的望远镜，
这暗指需要一个曲率半径为
2000mm
的镜面，
和
一个
200
mm
的孔径。移动光标到第一面，即光阑面的曲率半径列，输入
-2000.0
，负号表示为凹
面。现在在同一个面上输入厚度
值
-1000
，这个负号表示通过镜面折射后，光线将往“后方
”传
递。现在在同一面的“
Glass
”列输入“
MIRROR
”
，选择“<
/p>
System
”
，
“
General
”
，然后在“通<
/p>
用数据对话框（
General Data Dialog Bo
x
）
”中输入一个
200
的孔径值，并单击“
OK
”
。
ZEMAX
使用的缺省值是波长<
/p>
550
，视场角
0
，这对于我们的目标来说是可接受的。现在打
开一个图层窗口，
光线显示了从第一面到象平面的轨迹，
此时象平面在镜面的左边。
如果你现在
演示一个标准的点列图（拉下“
Analysi
s
”菜单，选择“
Spot Diagrams
”
，再选“
Standard
”或
键入“
Ctrl-S
”
）
，你将会看到一幅
RMS
为
77.6
微米的点列图。评定像质的一种较为简便的方法
是将
艾利（
Airy
< br>）衍射斑加到点列图的顶部
。进行此操作，可从点列图的菜单条选择“
Setting
”
，
在“
Show
Scale
”选项中选择“
Airy Disk
”
，然后单击“
OK
”
，所得的点列图如图
E3-1
所示。
所列的
RMS
点的尺
寸是
77.6
微米，光线并没有达到衍射极限的原因是我们还没
有输入圆锥
常量。我们原先所输入的
2000
< br>这个曲率半径只是定义了一个球形，我们需要一个锥形常量
-
1
来
定义抛物线。在第一面的“
C
onic
”列输入
-
1
，敲回车，现在选“
System
”
< br>，
“
Update
”菜单项
刷新所有的窗口，在更新后的点列图上，你可以看到有一小簇的光线在六角环带的中心，
RMS
点尺寸是
0
。
很不幸，这个高像质的图象所处的位置并不好。由于像处在
入射光路的光程中，图象无法
接收。这通常在
主镜面后安放一个
转折光线
用的反射面来调整，
反射镜面以
45
度的角度倾斜
，
将像从光轴上往
外转出来。
为了使用转折面，
我们首先必须定下它该安放在哪儿
。
由于入射的光
束为
200mm
宽，
我们所需要的像平面至少要离开光轴
10
0mm
。
我们选择
200mm
，
因此折叠镜面
必须距主反射面有
800mm
。
28
图
E3-1
先从改变第一面的厚度着手，将之改为
-800mm
。现在移
动光标到像平面，按
Insert
在主面
与像平面之间插入一个虚构的面。
新的面很快会被转换为折叠面。
虚构面的作用只是简单地用来
安放折叠镜面。
在新的虚构面上输入一个
-
200
的厚度值，保持镜面到像平面的总距离为
-
1000.
0
。
现在单击“
Tools
”
，
“
Add Fold
Mirror
”
，然后设置“
Fold
Surface
”为
2
，单击“
OK
”
，所
得的电子
表格会被显示出来，而且会与下表相似（为了清楚起见，有些列已被省略）
。
现在我们可以看看我们的新的折叠式牛顿反射
镜系统。先前所使用的图将不再起作用（它
只对旋转对称系统有作用）
< br>，
取而代之的是
3
维图形，
可通过
“
Analysis
”
，
“
Layout
”
，
“
3D Layo
ut
”
菜单来得到。一旦三维图形显示出来，即可用左、右、上
、下、
Page Up
和
Page D
own
键来控制
图形的旋转。
ZEMA
X
允许图形的交互式旋转。图
E3-2
显示了一种可能的投影。
这个设计投影图可用多种方法完善。
首先，光线从物体到镜面可被显示出来。还有，落在
折叠镜面后面的光线应该被拦去，<
/p>
且不允许它落在像平面上。
这对于真正的系统来说，
是非常重
要的，因为光线在通常的光学系统中，不可能物理地穿过反射镜。<
/p>
首先，我们将光标停在第一面，在光阑前加入一个虚构的面。现
在使得虚构面的厚度为
900mm
，
双
击第
一面
的“
Standard
”
，在
对
话框中
为
孔径
类
型选
择圆
形遮
拦
（
“
Circular
Obscuration
”
）
，在
光束中安放一个“遮拦（
Obscuration
）
”
，这样就考虑到了折叠反射镜阻挡了
一些光束。
为“最大半径（
Max Radius
）
”输入
40
，然后单击
OK
，再更新
3
维图。系统现在如图
29
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