ZEMAX
關注創建者：李慶豐 創建時間：2015-11-12
ZEMAX的視頻教程
ZEMAX 成像設計線上培訓
疫情期間，為防止聚集所造成的病毒傳染，也為了滿足各位小伙伴對于 Zemax 成像設計的學習熱情，武漢宇熠特地開展了線上直播培訓活動——“ Zemax 成像設計線上培訓”?；顒又饕槍π蛄谐上裨O計，幫助學員掌握優化技巧、公差分析技巧、熱分析、像質評價、坐標變換等知識點。
￥1980 11小時14分鐘 184播放
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使用 ASAP Path eXplorer 進行成像系統設計
在 ZEMAX 和 SOLIDWORKS 中設計的成像系統，通過鏡頭實體轉換器導入 ASAP，并使用 ASAP Script 界面和 Path eXplorer 進行分析。
免費 25分鐘 147播放
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ZEMAX的實例教程
向陽教授團隊借助Zemax軟件的強大功能，完成了從初始結構搭建、像差優化到性能驗證的全流程仿真設計，確保了方案的可行性與先進性。
1.初始結構建模：精準匹配設計指標
設計之初，團隊依據行業標準與實際應用場景，確定了12項核心指標（如光學直徑≤0.8mm、F#≤30、像方分辨率≥90.8 lp·mm?1等）。在Zemax軟件中，團隊通過“專利庫結構調用+參數化建?！钡姆绞?，快速搭建了系統初始模型：
物鏡部分，選用膠合透鏡結構消除色差，結合Zemax的材料庫功能，篩選高折射率玻璃材料減少透鏡曲率，降低畸變等像差；傳像系統采用5組短棒鏡組成中繼系統，通過Zemax的多組元系統建模功能，精準控制每組棒鏡的間距與相對位置，避免傳統長棒鏡的偏心與斷裂問題；目鏡部分則通過雙膠合透鏡與單透鏡組合，利用Zemax的焦距匹配工具，確保放大倍率與CCD像高的完美適配。
圖1 光學系統結構圖
2. 像差優化：突破細徑系統性能瓶頸
細徑光學系統的像差控制是設計難點——入瞳直徑小、視場角大，易產生球差、彗差、場曲等多種像差。團隊借助Zemax的高級優化功能，實現了像差的精準抑制：
在物鏡優化中，通過Zemax的“DMVA、CTGT”等操作數嚴格控制透鏡尺寸，利用“RAID”操作數提高像方遠心度，確保與傳像系統的高效銜接；傳像系統優化中，針對棒鏡口徑超限問題，通過Zemax的玻璃替換模板工具，選用H-ZF73、LaF5等特種玻璃材料，提升光線偏折能力，將透鏡直徑控制在0.8mm以內；同時，利用“LONA、AXCL”操作數減小軸向像差，使系統成像質量達到衍射極限。
在整體優化階段，Zemax的多波長像差分析功能發揮關鍵作用——團隊針對486nm、588nm、656nm三個特征波長，同步優化像差，確保全可見光波段的成像穩定性。
展開 通過Zemax軟件模擬調整反射鏡位置，實現三重技術效果：
修正光軸同軸度誤差，減少角度偏差，提升光束準直性；縮短系統工作距離，助力測量設備小型化；降低裝配誤差對測量精度的影響，為后續優化提供基礎；
圖2 改進后測量系統原理圖
（三）Zemax仿真：從參數設定到系統優化
整個光學系統的設計與優化過程均基于Zemax軟件完成，確保了設計的科學性與可靠性：
參數設定與初始結構選擇：根據測量需求，設定系統性能指標，如表1所示。參考《實用光學技術手冊》[3]選擇初始結構，基于Zemax的縮放功能適配像面尺寸。物像方遠心光路優化：在Zemax中設置優化操作數，調整遠心度、瞳距、鏡片厚度及空氣間隔，分別完成物方與像方遠心光路設計。選擇重鑭火石玻璃作為鏡片材料（折射率1.81，阿貝數40.8），兼顧透光性、穩定性與加工性。優化后，物方遠心系統艾里斑半徑9.605μm，RMS半徑5.104μm；像方遠心系統艾里斑半徑6.405μm，RMS半徑2.343μm，均滿足設計要求。雙遠心系統集成優化：將物方與像方遠心系統組合，以鏡片曲率半徑、厚度、空氣間隔為優化變量，在Zemax中對遠心度、調制傳遞函數（MTF）、場曲、畸變等指標進行綜合優化。最終形成的雙遠心系統由8片透鏡組成，如圖3所示。結構總長度350mm，景深8.2mm，完全適配大型階梯軸測量的空間需求。
表1 物像方雙遠心系統主要技術指標
圖3 雙遠心系統結構圖
基于Zemax的仿真驗證
（一）核心性能指標仿真結果
調制傳遞函數（MTF）：MTF是評價光學系統成像質量的核心指標，反映系統對細節的分辨能力。
展開 Zemax是一個分布均勻的光線追跡軟件。 VirtualLab Fusion允許從Zemax文件導入具有完整3D位置信息和玻璃的光學系統。 導入在兩個軟件包之間有著人性化的接口。 導入過程后，光學系統的結構數據將在VirtualLab Fusion中顯示為幾個組件。 VirtualLab允許將單個光學界面組合成組件。 將Zemax系統導入VirtualLab后，可以通過光線追跡和場追跡來分析光學裝置。
摘要
導入Zemax 文件的預處理
?用戶PC需要安裝Zemax（最低版本15.5 SP2）。
??需要Zemax的有效許可證（需要插入加密狗）。
?在VirtualLab Fusion的全局選項對話框（Global Options Dialog）中，請將Zemax用戶數據的路徑（Path for Zemax User Data）設置為Zemax的“Glasscat”文件夾所在的地址。
?文件(File)→導入(Import)→導入Zemax系統(Import Zemax System)
?然后打開Zemax鏡頭樣本文件，其擴展名為“.ZMX”，其中包含結構數據。
?或者，您可以將Zemax文件拖放到VirtualLab中并執行導入。
展開 摘要
Zemax是一個分布均勻的光線追跡軟件。 VirtualLab Fusion允許從Zemax文件導入具有完整3D位置信息和玻璃的光學系統。 導入在兩個軟件包之間有著人性化的接口。 導入過程后，光學系統的結構數據將在VirtualLab Fusion中顯示為幾個組件。 VirtualLab允許將單個光學界面組合成組件。 將Zemax系統導入VirtualLab后，可以通過光線追跡和場追跡來分析光學裝置。
導入Zemax 文件的預處理
?用戶PC需要安裝Zemax（最低版本15.5 SP2）。
??需要Zemax的有效許可證（需要插入加密狗）。
?在VirtualLab Fusion的全局選項對話框（Global Options Dialog）中，請將Zemax用戶數據的路徑（Path for Zemax User Data）設置為Zemax的“Glasscat”文件夾所在的地址。
導入Zemax鏡頭文件
在VirtualLab Fusion中，可以通過以下步驟導入Zemax文件：
?文件(File)→導入(Import)→導入Zemax系統(Import Zemax System)
?然后打開Zemax鏡頭樣本文件，其擴展名為“.ZMX”，其中包含結構數據。
?或者，您可以將Zemax文件拖放到VirtualLab中并執行導入。
?Zemax數據中的每個接口都對應于VirtualLab中的單個光學界面組件（Single Interface Components）。
展開 長春理工大學與東莞市宇瞳光學科技股份有限公司聯合團隊<sup>[1]</sup>，以<strong>Zemax OpticStudio</strong>為核心工具，通過光機熱集成仿真分析，成功實現安防鏡頭熱離焦的準確預估與高效補償，相關成果發表于《應用光學》期刊（2025年第46卷第5期）。本文將深度解析該研究的技術路徑，彰顯<strong>Zemax</strong>在光學系統無熱化設計中的核心賦能價值。</p><p><br></p><p><strong>極端環境下安防鏡頭的技術瓶頸</strong></p><p>隨著安防監控向戶外化、高清化升級，鏡頭需在嚴寒、酷暑等極端工況下保持高清成像。玻塑混合鏡頭因成本優勢與成像潛力被廣泛應用<sup>[2]</sup>，但塑膠與玻璃材質的熱膨脹系數差異、結構件與光學元件的熱變形耦合，易引發鏡片位移、面型畸變，最終導致適配像面偏移，產生熱離焦。</p><p>傳統光學設計僅考慮折射率隨溫度的變化，無法模擬結構熱脹冷縮帶來的擠壓應力與位移影響；單一有限元分析雖能獲取結構變形數據，卻難以轉化為光學性能評價指標。因此，構建“結構-光學-溫度”一體化仿真體系，成為突破行業技術瓶頸的關鍵——而<strong>Zemax OpticStudio及其STAR模塊</strong>，為跨領域數據耦合與性能分析提供了核心解決方案。</p><p><br></p><p><strong>基于Zemax的光機熱集成仿真流程</strong></p><p><strong>（1）鏡頭光學系統與熱離焦原理</strong></p><p>該鏡頭采用2枚玻璃鏡片（第1、4枚）與6枚塑膠鏡片的組合方案，如圖1 所示，總長度52.14mm，光學后焦距5.43mm，分辨率為2592×1440像素。
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Ansys Lumerical套件、Ansys Speos軟件和Ansys Zemax OpticStudio軟件都可以對衍射光學元件進行仿真。在Lumerical套件中，可以使用FDTD和RCWA求解器對單個組件進行設計，而在OpticStudio軟件中，可以對DOE的性能進行分析。這些軟件包使您能夠同時對單個透鏡或多個透鏡進行仿真。
</p><p><strong>內容簡介：</strong>介紹Zemax中用于分析光纖耦合效率的功能模塊，包括FICL和POP，并根據實際產品形態，介紹微透鏡陣列以及光纖陣列的建模方法，以及常用的公差分析方法及多物理場分析功能。</p><p><strong>本次活動現場還特別準備了互動有禮環節：Ansys 定制小熊、盲盒、杜邦紙袋等驚喜禮品等你解鎖！
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11/5 | Ansys高校系列專題：Zemax在《光學系統設計》課程中的應用
講師簡介：
呂瑋閣 | 浙江大學光電科學與工程學院 高級實驗師
主題簡介：Ansys特邀浙江大學光電科學與工程學院呂瑋閣老師，圍繞國家級一流本科課程《光學系統設計》，分享Zemax軟件在課程教學、光學仿真與工程實踐中的融合應用，助力高校光電類專業打造理論結合仿真
許多前照燈專家都使用Ansys Zemax OpticStudio軟件來優化每個組件和光學裝配體。該工具的參數化特性、直觀的用戶界面和快速求解時間，使用戶可以輕松查看自適應系統可能遇到的各種光學情況。
系統要求
要使用這一動態工作流程，Zemax OpticStudio 和 Lumerical 必須安裝在同一臺以 Windows 為操作系統的電腦上。
Zemax OpticStudio 的版本必須為 Ansys Zemax OpticStudio Premium 或 Ansys Zemax OpticStudio Enterprise。
今日16:00，Ansys官方『Ansys Zemax公差分析功能解析』研討會將介紹Ansys Zemax 公差分析新工具 NEST，并完整解析 Zemax 公差分析的核心流程。感興趣的下滑預約學習??
時間：5月14日（星期四），16:00-17:00
內容簡介：
1. Zemax公差分析新工具NEST介紹
2.
在第一部分文章：《Ansys Zemax | 在 OpticStudio 中將干涉儀數據附加到光學表面 – 第一部分中》，我們演示了如何根據表面形狀和方向將干涉測量數據導入 OpticStudio，本部分文章我們將引入更多的實例演示。
有關使用坐標間斷的進一步討論，請查看文章：ZEMAX | 如何傾斜和偏心序列光學元件。
基于此，在將測得的干涉儀數據附加到 OpticStudio 中的表面之前，需要執行以下準備步驟，具體取決于表面是反射的還是折射的，以及它是折射元件的前（左）還是后（右）表面。
圖7 真實環境下模塊在抗鋸齒處理前后的離焦MTF曲線
Zemax軟件在高端光學模組研發與量產中的核心價值
本研究從算法創新到工程落地，全程依托Zemax完成仿真驗證、誤差分析、算法迭代，充分彰顯Zemax在光學制造領域的廣泛適用性。
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5/14 | Ansys Zemax公差分析功能解析
主題簡介：本次直播將從兩個方面詳細介紹Ansys Zemax公差分析功能：1. Zemax公差分析新工具NEST；2. Zemax公差分析流程。
