zemax在光学设计外形尺寸计算中的应用

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1、第32卷第2期长春理工大学学报（自然科学版）Vol.32No.22009年6月JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology（NaturalScienceEdition）Jun.2009ZEMAX在光学设计外形尺寸计算中的应用唐勇，李玉瑶（长春理工大学光电工程学院，长春130022）摘要：外形尺寸计算是光学系统设计的首要环节，尤其对于复杂的光学系统，外形尺寸计算是否合理直接影响像差的校正与平衡及整个系统的布局。由于光学设计软件ZEMAX中的近轴表面可以模拟理想薄透镜，因此可以根据这一特性来进行光学

2、系统的外形尺寸计算。据此，本文介绍了十倍变焦距光学系统和激光光束整形系统两个典型光学系统的外形尺寸计算，与设计结果相一致。该方法比传统的手工计算法简单、直观，并具有较高的精度。关键词：外形尺寸计算；光学系统设计；ZEMAX；近轴表面中图分类号：O435文献标识码：A文章编号：1672－9870（2009）02－0193－04ZEMAX'sApplicationinDimensionCalculationofOpticalDesignTANGYong，LIYuyao（SchoolofOptoelectronicEngineering，Changchun

3、UniversityofScienceandTechnology，Changchun130022）Abstract：Thedimensioncalculationistheprimesegmentofopticalsystemdesign，especiallyforthecomplicatedopticalsystem，whetherthedimensioncalculationisreasonablewilldirectimpactontheaberrationcorrectionandbalanceandthedistributionofover

4、allsystem.AsintheopticaldesignsoftwareZEMAX，theparaxialsurfacecansimulateidealthinlens.Sothisfeaturecanbecarriedoutindimensioncalculationofopticaldesign.Accordingtothisdimensioncalculationof10xzoomopticalsystemandlaserspot'sshapingsystemwereintroducedinthisarticle，andconsistent

5、withthedesignresults.Comparedwithtraditionalmethodofmanualcalculation，thismethodismoresimple，moreintuitiveandhavehigherprecision.Keywords：dimensioncalculation；opticalsystemdesign；ZEMAX；paraxialsurface光学系统设计就是根据使用仪器所提出的使于复杂光学系统，如果外形尺寸计算不合理，严重用要求，来决定满足各种使用要求的数据，即设的可致使仪器根本无法完成工作。在

6、光学系统外形计出光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的尺寸计算方面，以往均采用手工计算的方法。本文［1，2］结构等。因此，通常可以把光学设计过程分为应用ZEMAX中近轴表面可以模拟理想薄透镜这一4个阶段：外形尺寸计算、初始结构计算、像差校功能，将其应用到外形尺寸的优化计算中。正和平衡以及像质评价。可见外形尺寸的计算是光1ZEMAX进行外形尺寸计算的依据学系统设计的首要因素，也为后续三个阶段奠定了基础。光学系统的外形尺寸计算需要确定的结构内容光学系统的外形尺寸计算，即由理想光组所抽包括系统的组成、各组元的焦距、各组元的相对位象出来的光学特征公式进行光组

7、的初始计算，也就置和横向尺寸。为了简化各种类型光组的计算，可是以理想光组理论为基础，根据要求寻找和确定一以把光学系统看成是由一系列薄透镜组成的光学系个能满足要求的光学系统的整体方案。一个光学仪统，经简化后的光学系统就可以用理想光学系统的器的工作性能好坏，外形尺寸计算是关键，尤其对理论和公式进行计算。传统的光学系统外形尺寸是收稿日期：20081229作者简介：唐勇（1956），男，副教授，硕士生导师，主要从事光学仪器设计和光电检测的研究。194长春理工大学学报（自然科学版）2009年靠手工计算完成的，既浪费时间又容易出错，采用ZEMAX进行外形尺寸优化

8、计算可以避免上述问(a)题，并能自动优化出合理的系统结构。ZEMAX支持大量的表面类型，如标准面、非球面、近