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ZEMAX

ZEMAX是美国 Radiant Zemax 公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。

ZEMAX可以用来设计和分析光学系统，包括执行标准序列光学元件光线追踪、非连续光学元件杂散光追踪及物理光学光束传播。ZEMAX还可以模拟射线通过光学元件和模拟元件表面光学薄膜的效果并产生各种标准分析图表。它包含丰富的镜头库。物理光学传输功能，可用于必须考虑衍射的问题。同时，ZEMAX具有强大的优化工具套件，可用于镜头自动优化调整参数以便最大限度的提高性能减小像差，并有丰富的公差性能。

ZEMAX有三种不同的版本：Standard、Professional和Premium。其中Standard是标准版，包含大部分工具，用于成像系统的序列光学系统的设计。Professional是专业版，包含非序列光学系统设计、偏振光线追迹、物理光学分析和Standard中所有的功能。Premium是旗舰版，包含所有的工具及资源，适用于更高级专业用户。包含ParkLink™、AssemblyLink™、光源模型库、高级光路分析以及快速追迹等。

发展沿革

美国Radiant Zemax于2013年1月在中国成立Zemax大中华区技术支持和销售中心。瑞淀曦脉贸易（上海）有限公司(Radiant ZemaxTrading (Shanghai) Co., Ltd)是美国Radiant Zemax公司在中国的子公司。

ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其它软件不同的是 ZEMAX 的 CAD 转文件程序都是双向的，如 IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可转入及转出。而且 ZEMAX可仿真 Sequential 和 Non-Sequential 的 成像系统和非成像系统。

ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。 ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。

ZEMAX 能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。 ZEMAX 的界面简单易用，只需稍加练习，就能够实现互动设计。ZEMAX 中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现。同时，也提供快捷键以便快速使用菜单命令。手册中对使 ZEMAX 时的一些惯用方法进行了解释，对设计过程和各种功能进行了描述。

ZEMAX目前已经是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件。该软件拥有两大特点，就是可以实现序列和非序列分析。在全球范围内，这款软件已经被广大的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。

ZEMAX 有三种不同的版本：Standard 标准版（原SE）；Professional 专业版（原EE）；Premium 旗舰版（原IE）。

2014年3月，ZEMAX全新推出ZEMAX OpticStudio 14，全新界面，处理数据更快更稳定。

主要功能

OpticStudio 主要功能

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1. 设置系统

OpticStudio 直观的用户界面包括易于学习的工具和向导，可以高效模拟和设计任何光学系统。

超过 200 个视场点，可以建立最复杂的自由曲面和非旋转对称系统。

该软件即可模拟成像光学，也可以模拟照明设计，还能够模拟杂散光的影响。

2. 分析系统以评估性能

OpticStudio 包含一套用来帮助你分析系统性能的工具。除了经典的分析功能，OpticStudio 还提供旨在改善自由曲面设计的全视场像差分析，优化 MTF 的对比度分析，以及为物体场景生成逼真图像的图像仿真。

3. 优化系统以满足制造规范

根据用户自定义的约束条件以及设计目标，先进的优化工具会自动改进设计性能。通过减少设计迭代，将节省大量时间。

对比度优化消除了旧流程中固有的多个设计和测试步骤，将 MTF 的优化速度提高了 10 倍。

4. 对系统进行公差分析，确保可制造性

将制造和装配限制纳入约束条件，以确保可制造性和生产效率。

除了灵敏度研究外，蒙特卡罗公差分析还可以模拟实际性能。

设计完成后可导出为可生产文件，例如 ISO 图纸以及常见的 CAD 文件格式。

5.根据需求定制化 OpticStudio

通过使用 ZOS-API，可以创建独立的应用程序，构建自己的分析工具，使用 C♯, C++, MATLAB 以及 Python 从外部控制 OpticStudio。

Zemax 编程语言 (ZPL) 让你能够编写自己的宏来自动化重复的过程。

通过自定义 DLL 可以创建任意面型，物体，光源以及散射函数。

OpticsBuilder 主要功能

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1.导入光学设计

使 CAD 用户能够快速、准确地将来自 OpticStudio 的镜头设计数据(如透镜材料、位置、光源、波长和探测器)转换为 CAD 原生零件，而不用花费数小时重新创建镜头。利用光学元件的精确数据，在几分钟内即可设计出封装光学元件的机械结构。

2. 轻松查看光学性能

通过在初始设计阶段发现并纠正错误来避免意外。OpticsBuilder 使用 Zemax 核心算法，让你可以轻松的在 CAD 环境下查看机械封装对光学性能的影响，而不需要依靠假设或者等待光学工程师提供信息。

3.设计生产无缝对接

使用设计自动导出工具，只需一次点击即可共享符合ISO 10110标准的光学图纸。通过将导入的 OpticStudio 文件的光学数据自动填充至生产参数中来节省时间，并通过使用自定义图纸模板减少返工。

OpticsViewer 主要功能

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1.在同一工作环境下对话

OpticsViewer 让制造工程师能够加载 OpticStudio 序列设计文件，在不丢失精度和任何设计信息的前提下查看设计文件。设计数据是可用的，包括设计目标和公差范围。你的工程师团队可以使用完整的光学设计数据进行更有见地的对话并做出更好的决策。

2.共享你的光学设计

将光学设计导出为 CAD 格式，包括STEP, IGES, STL或STAT，进行进一步的光机设计和分析。

3.避免生产加工错误

制造工程师经常会收到不完整或者不正确的 ISO 10110 图纸。使用 OpticsViewer，你可以生成精确的 ISO 10110 图纸，满足光学设计的几何尺寸和公差标准。

新版功能

全新的快速导航菜单-实现更快的导航、数据存取、建模、分析及优化。

熟悉的数据表格控制-可以直接剪切、复制部分或全部数据到Excel，进行分析或生成报告。、

可视化效果-数据及图形显示可以交互验证，增强的CAD渲染、2D/3D实体模型，截面图、框架图。鼠标可以控制图形缩放、平移、旋转、切面等操作来检查想观察的地方。

全新的系统导航栏-可以快速的对系统参数进行设置及修改。

扩展的图表编辑功能-可以动态的对2D/3D图表进行参数修改，如修改标签、数据列、缩放等来增强可视化，生成报表。

灵活的桌面窗口布局-可以悬浮或者自定义分析窗口布局，或者拖动分享到其它显示器，使模型浏览及分析更有效率。

内置的帮助向导-帮助您快速查找相关功能说明，查阅知识库，获取在线技术支持等。

产品特色

(1)分析

提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP， *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt。

(2)优化

表栏式merit 函数参数输入，对话窗式预设merit function参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用，诸如Local 最优化可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的参数。

(3)公差分析

表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数，方便使用者定义。

(4)报表输出

多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。

应用领域

含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统．．．等。

光学及照明设计

ZEMAX 是专业性光学设计及照明设计的典范，全球光学设计工程师的首选。

突破性光学和照明设计

通过使用行业领先的分析、优化和公差功能，快速、自信地设计光学和照明系统。

• 使用多个 CPU、多个线程的体系结构，进行快速的序列和非序列光线追迹。

• 多变量系统优化

• 组件公差确定

•物理光学系统

• 衍射光学系统

• 偏振

• ReverseRadiance™ 反向光线追迹

• 色度测量

• 高级路径分析

• 视觉优化器

系统综合设计和工程资源

通过利用ZEMAX 自带复杂材料库、光源模型库及典型案例库可大大加速设计过程。·来自60余家厂商的600+ 在线Radiant Source 光学模型文件。

·光源光谱库

·表面和体散射材料

·数量庞大的范例文件

·世界领先加工制造商的玻璃库及镜头库。

兼容机械CAD软件

ZEMAX 可与其它机械CAD软件进行零件、装配体的转换及无缝衔接，更快速，更准确。

·PartLink 功能适合SolidWorks、Autodesk Inventor，以及应客户要求同creo的链接

·AssemblyLink 功能适合SolidWorks、Autodesk Inventor以及Creo

·ZEMAX 零件设计器

·导入导出STEP、SAT、IGES、以及STL CAD 格式文件。

·将STEP、SAT以及IGES文件分离的爆炸功能。

·将ZEMAX零件设计器的设计文件导出为STEP、SAT、IGES、以及STL CAD 格式

完全的客户定制

ZEMAX 允许用户进行自定义分析及设置，可编程，并能与其它应用程序进行交互。

·ZEMAX 内置用户自定义编程语言ZPL，能够进行不同目的的分析和优化。

·也可连接到第三方软件如MATLAB，Microsoft Excel 等软件进行分析优化。

全面的技术支持

通过全球性的技术支持中心，课程培训及ZEMAX国际用户社区，您可以讨论设计命题，广泛的利用已积累的丰富资源，解决您最艰巨的设计挑战。

您可以联系美国Radiant Zemax公司在中国的子公司瑞淀曦脉贸易（上海）有限公司(Radiant ZemaxTrading (Shanghai) Co., Ltd)所设立的Zemax大中华区技术支持服务中心。

·内容丰富的ZEMAX技术书籍。

·标准以及客户定制的ZEMAX培训课程

·光电信息论坛提供在线技术支持

·定期的软件及数据更新。

ZEMAX 版本区别

根据您的使用需求选择不同的ZEMAX版本。更详细的内容请查看ZEMAX中文网站

旗舰版 功能无限制；包含ZEMAX当中所有的工具和资源。

专业版 包含SE所有功能，以及非序列以及物理光学功能。

标准版 包含序列模式的基本功能，以及偏振光线追迹。

ZEMAX 各种版本通用功能

·对系统进行优化和公差分析以达到最优的制造结果。

·多种类型的内置面型，可以直接构建几乎所有的光学表面。

·包含完整的商业用玻璃材料，镜头，反射镜，光源及样板数据。

·方便的视觉优化器，能够使用简单的滑块来对系统参数进行控制查看。

·可通过ZPL自动读取和输出系统的各种参数。

·利用ZEMAX的表格界面简单快速定义多个元件之间的位置关系。

·单独文件的备份和恢复，方便进行文件整理和备份。

·可根据用户实际需要定义文件的保存位置。方便查看和调用。

·将序列文件输出为“黑匣子”，从而保护设计数据。

专业的技术支持以及培训课程

我们提供专业的技术支持和培训计划来帮助您更好的使用ZEMAX来完成自己的设计。

技术支持

ZEMAX包含完整的光学及照明设计软件技术支持。我们拥有光学工程师和照明工程师组成的技术团队，能够帮助您在工程中更好的使用ZEMAX来完成自己的设计。只要您的软件在服务期内，您可以随时联系我们来得到相关的信息和支持, 。

培训课程

ZEMAX China提供完整的利用ZEMAX进行成像及照明系统设计的培训课程。我们的培训课程涵盖初级到高级的使用技巧。在培训课程中，讲师会对学员进行面对面的细致教学。同时，我们也提供视频以及定制课程。

参考资料

zemax光学设计软件.iteye.2024-03-13

计算机模拟星敏感器星场的成像系统和成像方法.google patents.2024-03-13

ZEMAX软件使用入门.知乎专栏.2024-03-13