使用MATLAB和ZEMAX分析变焦镜头图像质量

“Analysis of the image quality formed by the zoom-lens optical system based on the use of MATLAB and ZEMAX” is a study that explores the analysis of image quality in zoom lens systems using these two software tools. The research, presented in a SPIE conference proceeding, delves into the examination of multiple configurations of zoom lens systems and their impact on image quality. 在光学设计中，变焦镜头系统是一个复杂的构造，其性能受到多种因素的影响，包括光学元件的配置、焦距变化、视场大小以及光圈位置等。本研究利用MATLAB和ZEMAX这两个强大的工具进行数据交互，以实现对变焦镜头系统参数的动态分析。MATLAB以其强大的数值计算和数据可视化能力，而ZEMAX则是一款专业光学设计软件，能精确模拟光线传播，计算像差，两者结合能提供深入的图像质量评估。 在论文中，作者首先探讨了系统性研究的可能性，涉及多配置和单一配置的变焦镜头系统。在系统性研究中，他们分析了在整个放大范围内图像质量的变化，将结果表示为线性放大的函数，这有助于理解系统性能与放大率的关系。另一方面，对于选定的配置，他们同时分析了多种配置的图像质量，结果以图形或表格的形式呈现，这在比较不同系统配置或同一系统不同配置时非常有用。 计算的参数包括但不限于焦距、光学系统各部分的主平面位置以及元件在不移动时的线性放大等。这些参数的量化分析使研究人员能够全面评估光学变焦镜头系统在整个焦距范围内的质量表现。 研究引入了等效薄透镜的概念，用于简化实际光学系统的复杂性。通过计算组件的基本参数，如表面曲率半径和间隔距离，可以求得当前的像差参数，进而揭示系统像差特性的变化。这对于理解和优化像差以提高图像质量至关重要。 文章还讨论了有限厚度光学元件的基本参数定义，指出每个分量（由有限厚度和气隙构成）的初级球差和彗差可以通过特定的系数来描述。这些系数的计算提供了对系统像差行为的直观理解，为通过调整元件基本参数来减小像差提供了可能。 这篇研究通过MATLAB和ZEMAX的集成应用，为变焦镜头光学系统的设计和优化提供了新的方法，为理解系统性能与像差之间的关系提供了深入见解。这不仅对光学工程师有极大的参考价值，也对图像处理和光学系统设计领域的发展产生了积极影响。