Zemax光学设计：ABCD矩阵与菲涅耳表面在水下图像复原中的应用

"Zemax中文手册提供了关于光学设计程序ZEMAX的详细信息，涵盖了从基本概念到高级技术的多个方面，包括菲涅耳表面模型和ABCD矩阵在光学系统模拟中的应用。" 在光学设计中，菲涅耳表面模型是一个重要的工具，用于模拟具有特定轮廓的光学元件，如菲涅耳透镜。这种模型适用于那些为了形成球面或非球面形状而在平面上进行小范围蚀刻的情况。通过计算入射光与平面的交点，可以确定表面的几何特性，将其视为球面或非球面表面。然而，这仅是真实菲涅耳透镜的一个近似，因为真实的透镜会有物理凹槽，这些凹槽可能改变光线的实际路径。Zemax的模型适合模拟那些凹槽较浅的菲涅耳透镜，但对于某些特殊应用，如灯塔的菲涅耳透镜，其模拟效果可能不足。菲涅耳表面的参数定义包括一系列的α系数，最高可达16次幂的非球面多项式，这使得可以精确描述复杂形状的表面。 ABCD矩阵是另一种强大的工具，它允许用户对光学系统中的“黑匣子”组件进行建模。即使没有单个组件的具体数据，也可以通过ABCD矩阵来描述其性能。这个矩阵方法尤其适用于当光学系统由多个部件组成，而我们只需要关注整个系统的整体行为时。通过组合各个组件的ABCD矩阵，可以预测整个系统的成像特性。 Zemax中文手册不仅解释了这些高级概念，还介绍了用户界面的使用，包括主窗口、编辑窗口、图形窗口、文本窗口的操作，以及各种快捷键和剪切板功能。此外，手册还定义了一系列光学设计中的关键术语，如角放大率、切迹、后焦距、基面、主光线、坐标轴、衍射极限等，这些都是理解和分析光学系统性能的基础。 手册的第三章详细阐述了习惯用法和定义，帮助用户理解如何处理不同类型的光学问题，如非近轴系统和非顺序光线追踪。此外，手册还涵盖了透镜单位、波长数据、系统孔径等各种参数的含义，以及如何使用它们来进行光学设计。 最后，设计教程章节提供了一个逐步学习光学设计的过程，通过三个不同的课程——单透镜、双透镜和牛顿望远镜的设计，帮助初学者掌握ZEMAX的基本操作和光学设计原理。 Zemax中文手册是一个全面的资源，它为用户提供了深入理解光学设计和ZEMAX软件所需的知识，是进行光学系统建模和优化的重要参考资料。