中文名: 光學設計軟件ZEMAX英文名: ZEMAX 2003 EE資源格式: 壓縮包版本: 專業版發行時間: 2003年制作發行: Focus Software Inc地區: 美國語言: 英文簡介:
ZEMAX 是一套綜合性的光學設計 仿真 軟件，它將實際光學系統的設計概念、優化、分析、公差 以及報表 整合在一起。 ZEMAX 不只是透鏡設計軟件而已，更是全功能的光學設計分析軟件， 具有直觀、功能強大、靈活、快速、容易使用等優點， 與其它軟件不同的是 ZEMAX 的 CAD 轉文件程序都是雙向的，如 IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可轉入及轉出。 而且 ZEMAX可 仿真 Sequential 和 Non-Sequential 的 成像系統和非成像系統， ZEMAX 目前有： DEMO、SE 及 EE 兩種版本。
ZEMAX簡介:
1.What is ZEMAX ?
　　ZEMAX是美國Focus Software Inc.所發展出的光學設計軟件，可做光學組件設計與照明系統的照度分析，
　也可建立反射，折射，繞射等光學模型，並結合優化，公差等分析功能，是套可以運算Seqential及Non-Seqential
的軟件．
　　　目前版本以日期為版本，每月更新版本數次，版本等級有SE：標准版，XE：完整版，EE：專業版（可運算Non-Sequential）.
2.ZEMAX的主要特色：
　(1)分析
　　提供多功能的分析圖形，對話窗式的參數選擇，方便分析，且可將分析圖形存成圖文件，例如：*.BMP, *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt．　
　(2)優化
　　表欄式merit function參數輸入，對話窗式預設merit function參數，方便使用者定義，且多種優化方式供使用者使用，諸如Local Optimization可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的參數。
(3)公差分析
　　表欄式Tolerance參數輸入和對話窗式預設Tolerance參數，方便使用者定義。 　　　
(4)報表輸出
　　多種圖形報表輸出，可將結果存成圖文件及文字文件。
3.市場應用領域：
　　　含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纖耦合，照明系統．．．等．
4.系統需求：
　(1)操作系統：Window 95/98，NT，2000，XP。
(2)內存： 64 MB（至少），256 MB（典型）。
(3)硬盤空間： 200 MB（至少）。
(4)顯示卡： 分辨率1024 x 768 pixels（至少）。
(5)其它：Parallel port or a USB port，CD-ROM，Internet and email access for technical support and program updates
ZEMAX功能說明 ：
　 序列性（ Sequential ）光線追跡
　 大多數的成像系統都可由一組的光學表面來描述，光線按照表面的順序進行追跡。如相機鏡頭、望遠鏡鏡頭、顯微鏡鏡頭等。 ZEMAX 擁有很多優點，如光線追跡速度快、可以直接優化並進行公差計算。 ZEMAX 中的光學表面可以是反射面、折射面或繞射面，也可以創建因光學薄膜造成不同穿透率的光學面特性；表面之間的介質可以是等向性的，如玻璃或空氣，也可以是任意的漸變折射率分布，折射率可以是位置、波長、溫度或其它特性參數的函數。同時也支持雙折射材料，其折射率是偏振態和光線角度的函數。在 ZEMAX 中所有描述表面的特性參數包括形狀、折射、反射、折射率、漸變折射率、溫度系數、穿透率和繞射階數都可以自行定義。
非序列性（ Non-Sequential ）光線追跡
　 很多重要的光學系統不能用 Sequential 光線追跡的模式描述，例如復雜的稜鏡、光機、照明系統、微表面反射鏡、非成像系統或任意形狀的對象等，此外散射和雜散光也不能用序列性分析模式。這些系統要求用 Non-Sequential 模式，光線是以任意的順序打到對象上， Non-Sequential 模式可以對光線傳播進行更細節的分析，包括散射光或部分反射光。在進行 Non-Sequential 追跡時，用 ZEMAX 做的 3D 固體模型的光學組件，可以是任意形狀且支持散射、繞射、漸變折射率、偏振和薄膜，可用亮度學和輻射度學的單位。
Sequential 的光源
　 在 Sequential追跡中，光源由物面上的視場或Bitmap擴展光源定義。有常規的點光源，視場點可由角度、物高、實際像高或近軸像高來定義；點光源可以用不同權重定義，還可以分別指定每個光源的漸暈，進而調整不同視場的相對照度或F/＃。ZEMAX也支持像散或橢圓形狀的二極體光源及擴展光源，這些光源允許使用者用ASCII碼自行定義的，它類似於Bitmap圖形，或用標准的Windows BMP或JPG格式而且各個象素上的光強度可以是不同的。
Non-Sequential 光源
　 Non-Sequential 光源比 Sequential 光源復雜得多。 Non-Sequential 光源一般是三維的，可以定義其輸出的照度（單位為瓦或流明），它可用光源發出的光線數控制光源取樣，還可分開控制顯示的光線數及用於分析的光線數。它可以同時使用多個光源，它們可以是相干的（需定義相干長度）或非相干的，也可以是單色的或復色的。
支持的光源有： 點光源（ uniform, cosine, or Gaussian）、橢圓面或實體、矩形面或實體、圓柱面或實體、半導體激光或數組、燈絲、自行定義(可以是任意的) 、以Radiant Imaging的Radiant SourceTM讀取。
玻璃、鏡頭和樣板目錄
　 ZEMAX提供的玻璃包括有Schott, Hoya, Ohara, Corning, 和Sumita（當前不包括中國玻璃），和紅外材料、塑膠和自然材料（如硅）及雙折射材料。目錄裡包括色散、溫度分析、力度/酸、成本因子和其它數據，所有數據都可以看到或是進行更改，另外可很方便地增加數據。當前存放的鏡頭數據廠家有: Coherent, CVI, Edmund Industrial Optics, Esco, Geltech, JML, LightPath Technologies, Linos, Melles Griot, Newport, NSG America, Optics for Research, OptoSigma, Philips, Quantum, Rolyn Optics, Ross Optical, and Spindler和Hoyer等，ZEMAX支持自動進行樣板比對，使用者還可以自行創建玻璃和樣板庫或是針對已有的數據庫中添加數據。
優化
　 ZEMAX使用最小阻尼二乘法，可使用默認或自定義的優化函數，也可同時對任意數量的變量優化。在ZEMAX中有20個默認優化函數，包括使光點半徑或波像差的peak-to-valley或RMS最小，可以預先定義控制目標數，包括像差系數等。ZEMAX可以優化系統中任何參數，包括曲率半徑、厚度、玻璃、二次項系數和非球面系數、光機周期、孔徑、波長、視場等。Non-Sequential的位置和參數也可以進行優化。ZEMAX擁有全域優化的功能，可以給出一系列滿足目標和限制的設計，ZEMAX支持2種全域優化：(1)search：尋找新的設計形式，進行優化，然後找尋最佳的10個設計形式，直到使用者中斷計算為止。(2)hammer optimization：完全尋找當前設計形式中較好的形式，Hammer優化用在設計的最後階段，以確定最佳可能設計形式，此二種算法使用相同的優化函數。
公差分析
　 ZEMAX默認的公差分析項目包括：曲率半徑、厚度、條紋、位置、傾斜、離軸、局部誤差、折射率、Abbe數等，還可以自行定義公差，包括非球面系數、離心/傾斜、solve和參數公差等。定義的補償器包括：焦距、傾斜、任意組件或表面或組的位置，還可以選擇公差評價標准，有RMS spot radius、RMS wavefront error、MTF、 boresight error或是更復雜的自定義標准。 Sensitivity 分析
　 可 單獨考慮每個定義的公差，可將參數調整到公差范圍的極限，然後確定每補償器的最佳值，最後可將每個公差的貢獻列表輸出。
Inverse Sensitivity 分析
　 在定義系統最低效能後， inverse sensitivity分析迭代計算每個參數的公差容限。
Monte Carlo 分析
　 Monte Carlo分析非常有用，功能也非常強大，因為它同時考慮所有公差的影響。透過定義的公差生成一些隨機系統，取用適當的統計模型，調整所有的補償器，使每個參數隨機擾動，然後評估整個系統性能的影響。
變焦和多重結構
　 ZEMAX支持變焦鏡頭分析和設計，可設計變焦鏡頭、掃描鏡頭、多光路系統、透鏡數組、干涉儀、分光鏡等，可對多重結構同時進行優化，各結構是可有相同或不同的優化函數、變化和約束條件也可是相同或不同的。
物理光學傳播
　 Physical Optics Propagation (POP)不是用光線追跡而是用繞射計算的方法計算光線在光學系統中的傳播，並考慮透鏡孔徑的繞射和光束在透鏡之間的傳播情況，它 可用單位面積的能量來定義光束，輸出包括輻射和相位面的圖形、截面圖、能量分布和光纖耦合，也可計算不在光軸上的傾斜光束。
溫度分析
　 有些光學系統用在很廣的溫度范圍或不在常溫下使用時，需要考慮溫度和壓力的影響。 ZEMAX使用非線性溫度模型，而不是簡單的dn/dt近似。ZEMAX可以指定或優化溫度膨脹系統的透鏡或組件之間的間距，玻璃目錄包括溫度和壓力數據，以支持溫度效應分析計算，可以精確地仿真光學面的溫度膨脹特性。
巨集
　 ZEMAX支持巨集語言，稱為ZPL，其結構有點像BASIC，也支持函數調用、自定義數組、數字和字串、文本和圖形輸出等。針對更復雜的分析功能，ZEMAX支持延伸功能程序界面，叫Extensions，可在外部程序的控制下進行光線追跡、分析和優化，可用C或C++語言編寫。
偏振光追跡
　 ZEMAX具有全面的偏振光追跡和分析能力，可以任意定義輸入光線的偏振態，ZEMAX可考慮穿透、反射、吸收、偏振態、衰減和延遲。偏振光追跡可要求計算面和體材料的效應，面效應決定於面上的光學薄膜特性。
薄膜模型
　 ZEMAX具有薄膜的建模能力，可定義多層金屬或介電質膜。薄膜可以用在介電質或金屬基底上，可以由任意層數、任意材料組成，每種材料可以由復折射率定義。
擴展光源分析
　 在設計成像系統時，點光源能夠精確描述很多方面的成像質量，但是擴展光源對觀察畸變 (特別是非徑向畸變)很有用，用來檢查像的方向、分色及定量觀察整個系統的性能。ZEMAX支持二種擴展光源：ASCII格式的光源，是一些簡單的形狀，如字母、方塊等，也支持彩色的Windows BMP和JPG格式的光源，它可以對光源進行縮放、旋轉，也可以放在視場中的任何地方。
材料建模
　 ZEMAX中有詳細的體吸收模型，包括任意波長、任意厚度的玻璃穿透率，體吸收會使光線衰減，衰減的程度決定於光線的光程、材料特性和波長，所有材料都可以定義吸收或穿透特性。
偏振數據
　 ZEMAX可以定義偏振與非偏振入射光束，可在3D空間中追跡電場矢量，包括每個面的交點處之S和P分量，其偏振分析結果可以是表格數據或圖形數據。
雙折射材料
　 ZEMAX可仿真雙折射單軸晶體，如方解石。其介質的有效折射率是角度(與面法線及晶軸的夾角)的復函數，因此這些材料的光線追跡相當復雜，ZEMAX可全面地以3D處理傳播的光線，可正確計算任何入射角、任意晶軸方向的任何偏振態之相位，也可考慮偏振穿透率，另外o光和e光的路徑也可計算，其中還包含雙折射材料庫，任何色散的新材料都可以自定義。