Компьютерные технологии и моделирование в оптотехнике

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана
В.И. Заварзин, В.И. Батшев, О.В. Польщикова
Компьютерные технологии и моделирование  
в оптотехнике
Учебное пособие

УДК 535.31
ББК 22.34
	
З-13
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/112/book1612.html
Факультет «Радиоэлектроника и лазерная техника»
Кафедра «Лазерные и оптико-электронные системы»
Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия 
Заварзин, В. И.
З-13	 	
Компьютерные технологии и моделирование в оптотехнике : 
учебное пособие  / В. И. Заварзин, В. И. Батшев, О. В. Польщикова.  — Москва  : Издательство МГТУ им.  Н. Э. Баумана, 
2017. — 37, [3] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-4617-9 
Даны общие сведения об оптических системах, рассмотрен интерфейс программы, принятые правила знаков, обозначения и определения. Особое внимание уделено моделированию оптических систем, 
рассмотрены лабораторные работы по  редактированию апертурных, 
спектральных и полевых характеристик с примерами. Приведена инструкция по анализу аберраций оптической системы.
Для студентов, изучающих дисциплины «Компьютерный анализ 
и синтез оптических систем» и «Компьютерные технологии в оптике».
УДК 535.31
ББК 22.34
ISBN 978-5-7038-4617-9
©	 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
©	 Оформление. Издательство  
	
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

Предисловие
Издание предназначено для студентов, изучающих дисциплины «Компьютерный анализ и синтез оптических систем» и «Компьютерные технологии в оптике».
Цель учебного пособия — ознакомить студентов с возможностями программы проектирования оптических систем ZEMAX. 
Первая глава содержит общие сведения об оптических системах, интерфейсе программы ZEMAX, принятых правилах знаков, 
обозначениях и определениях, особенностях задания в ней параметров оптической системы. 
Вторая глава посвящена моделированию оптических систем, в частности редактированию конструктивных параметров, 
спектральных, полевых и апертурных характеристик. Отдельно 
рассмотрен вопрос виньетирования. Теоретический материал 
подкреплен двумя примерами — моделирования двухлинзового 
склеенного объектива и оптической системы широкоугольного 
фотообъектива, которые позволяют закрепить навыки моделирования различных типов оптических систем.
В третьей главе дана инструкция по анализу оптических систем, в частности, определению их основных характеристик, рассмотрен анализ аберраций. Даны рекомендации для составления 
оптического выпуска. 
Успешное освоение материала настоящего пособия способствует тому, что студенты будут 
знать:
•  основные принципы компьютерного моделирования оптических систем;
•  номенклатуру характеристик оптической системы, необходимых и достаточных для формирования ее компьютерной модели;
уметь:
•  моделировать центрированные оптические системы;
•  анализировать их качество;
овладеют навыками работы в программе ZEMAX.
3

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Программа расчета оптических систем ZEMAX позволяет моделировать, анализировать и  оптимизировать оптические системы (ОС) различных типов: центрированные; пространственные; 
панкратические; изображающие и осветительные.
В программе можно рассчитывать как реальные, так и  параксиальные лучи, проводить анализ геометрических аберраций. 
Кроме того, она позволяет анализировать ОС с точки зрения физической оптики, назначать допуски и многое другое.
Подробную справку по  работе с  ZEMAX можно получить 
в руководстве пользователя, приложенном к программе (Help → 
→ Manual).
1.1. Интерфейс программы
В программе ZEMAX существуют различные типы окон.
Главное окно имеет большую свободную область с заголовком 
программы, панелью меню и панелью инструментов вверху. Команды, доступные на этой панели меню, применяются к оптической системе в целом.
Окна редакторов включают редакторы конструктивных параметров (Lens Data Editor), оценочной функции (Merit Function 
Editor), мультиконфигураций (Multi-Configuration Editor), допусков (Tolerance Data Editor), дополнительных данных (Extra 
Data Editor) и  редактор пространственной ОС (Non-Sequential 
Components Editor). 
Графические окна используют для отображения графических 
данных моделируемой системы (оптических схем с ходом лучей, 
графиков аберраций и др.). 
Текстовые окна применяют для отображения текстовых данных, например, основных параметров ОС, значений аберраций 
и других численных данных. 
Диалоговые окна — неизменяемые всплывающие окна используют для изменения опции или значения угловых полей, длин 
4