本书将
应用光学基础理论知识与
Zemax光学设计相结合。每章首先介绍理论知识,然后落实到Zemax的设计方法上进行光学设计锻炼。本书包含了几何光学成像基本概念、共轴球面系统、理想光学系统、平面系统、光阑、光度学、像差及望远镜等典型成像系统,也涉及Zemax的基本操作、优化设计等概念。在第9章给出了5个详细的Zemax设计案例,包含
光纤耦合、
透镜整形与耦合、基于棱镜的光环形器、三片式成像系统及苹果手机
镜头光学系统分析。
*ZKfyn$+~ Fr/8q:m& 目录
HPVT$EJ 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1
=QRLKo#_ 1.1 几何光学的基本概念 1
kS/Zb3 1.1.1 几何光学中的
光源与光束 1
42U3> 1.1.2 几何光学的基本定律 2
xyBe*,u 1.1.3 费马原理 4
p9oru0q 1.2 光学系统及成像的基本概念 7
1a/@eqF'' 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9
Ndx.SOj 1.3.1 Zemax的界面简介 9
g#9KG 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11
HTf7r- 思考题 12
qB<D'h7 计算与证明题 12
9)aXLM4Y 第2章 共轴球面系统的成像理论 13
H.O7Y 2.1 几何光学中的符号规则 13
_BHb0zeot 2.1.1 线段 14
"MZVwl "E# 2.1.2 角度 14
W*`2lf 2.1.3 符号规则的意义 15
7KuTC%7 2.1.4 符号的标注 15
g9GE0DbT` 2.2 单折射球面成像 15
nDui9C 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15
N$:[`, 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18
&R\
.^3 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19
'ZTE"KT 2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23
{B\ar+ 9> 2.3 共轴球面系统成像 25
Gob1V 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26
_9\ayR>d 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27
QmbD%kW`3 2.4 单个反射球面的成像 29
S[X bb=n 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31
WvUe44&^$ 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31
4=*VXM/ 2.5.2 纯离焦 35
Maf!,/U4 2.5.3 纯球差 37
N}>`Xm5' 2.5.4 球差和离焦 39
)Qp?N<&' 2.5.5 自动优化设计概念初步 40
\qNj?;B 思考题 43
Y;xVB"
( 计算与证明题 43
{xr4CDP 第3章 理想光学系统 45
#RlI([f|& 3.1 理想光学系统的基本理论 45
v)okVyv 3.2 理想光学系统的基点、基面 46
3MNo&0M9 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47
3~a!h3.f 3.2.2 主面与主点 48
\AoM'+ 3.2.3 节点 49
xh_6@}D2J 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49
+\\,FO_ 3.3.1 物像位置计算 49
|v[{k>7f 3.3.2 放大率及相互关系 51
h+t{z"Ic= 3.4 理想光学系统的图解法 54
|a3)U%rUEQ 3.5 理想光学系统的组合 58
3xp%o5K 3.5.1 双光组光学系统 59
D!TS/J1S;u 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61
]\sBl 3.6 透镜 63
Ia0.I " , 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63
GT|=Apnwr% 3.6.2 透镜的基点与焦距 64
MftX~+ 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70
efl6U/'Ij 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72
+>44'M^Z|( 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72
k8 ,.~HkU 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77
2Z\6xb|u 计算题 81
}yK_2zak5i 第4章 平面系统 84
-9.S?N'T>; 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84
q 1Rk'k4+ 4.1.1 平行平板的成像性质 84
$*9h\W-)`Q 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86
'7u#uL,pa1 4.2 平面反射镜 88
m9wV#Ldu 4.2.1 平面反射镜的成像特性 89
|Y0BnyGK 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90
aq oT 4.2.3 两面角镜的成像特性 91
@&83/U? 4.3 反射棱镜 92
mxGa\{D#y 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92
_F;(#D 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94
2|qE|3&{' 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95
Y3mATw 3Wh 4.4 折射棱镜和楔镜 99
UStZ3A' 4.4.1 折射棱镜 99
5ok3q@1_]{ 4.4.2 楔镜 100
f+Pu t 4.5 Zemax中的坐标断点 102
a4 O 4.5.1 Zemax中的坐标系 102
vz#rbBY*; 4.5.2 坐标变换 103
uG${`4 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104
#J\
2/~ 4.6 光学系统中具有反射镜或者平行平板的Zemax仿真分析 106
q/XZb@rt 4.7 具有反射镜的光学系统Zemax设计方法实例——牛顿望远镜 109
NyeGa 4.8 具有阿米西(Amici)屋脊棱镜与五棱镜组合的光学系统Zemax设计实例 112
<&t^&6k 思考题 115
t(\d;ybyx 计算题 116
Q/1
6D 第5章 光学系统的光束限制 118
HulN84 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118
=zK7`5 5.1.1 孔径光阑的判断 119
D ( <_1 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121
u/hFf3 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124
T,TKt% 5.2.1 视场光阑 124
#hH "g 5.2.2 入射窗与出射窗 125
n-#?6`>a 5.2.3 渐晕 126
=L
7scv%i 5.3 光学系统的景深 131
KNic$:i 5.4 Zemax中光束限制的设计方法——单透镜光束限制的设计与分析 135
DHaSBk 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140
g%4-QCZ, 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146
CTD{!I( 计算题 149
E;@`{ v 第6章 光度学基础 151
G!ty@
Fx 6.1 光能和光度学的基本概念 151
Y@Lv>p 6.1.1 立体角的概念 151
0N;Pb(%7UU 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153
INyreoMp 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155
$83TA><a 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159
ullq}} 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161
TlYeYN5V 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162
51*o&:eim 6.2.2 光学系统的透过率计算 164
>dUnk)7 6.3 Zemax中相对照度、镀膜简介及序列/非序列混合模型与
照明设计实例 164
r\F`xtR( 6.3.1 相对照度 164
N*|Mfpf 6.3.2 镀膜 165
%F3M\)jU 6.3.3 利用序列与非序列混合模型设计一个
LED(点光源)的照明系统 167
N>z_uPy{A 计算题 173
HH&`f3 第7章 像差理论 174
17a'C 7.1 单色像差 174
8*V3g_z 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174
$-|`#|CBd 7.1.2 正弦差与彗差 177
Zoh2m`6 7.1.3 像散 180
xm6=l".%z 7.1.4 场曲 181
G[)Ll= 7.1.5 畸变 183
Q$iYhR 7.2 色差 184
'ZgrN14 7.2.1 位置色差 184
7i`@`0
7.2.2 放大率色差 184
l`:M/z6" 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185
l5b?
'L 7.3.1 球差 185
po}Jwx! 7.3.2 彗差 187
ULIbVy7Y 7.3.3 像散 189
P5yS`v$@ 7.3.4 场曲 189
;sE;l7 7.3.5 畸变 191
uCB7(< 7.3.6 色差 192
puV(eG 第8章 实际光学系统 196
ZxlQyr`~a( 8.1 人眼光学系统与视光学 196
*[]7l]XK. 8.1.1 人眼的构造 196
T$U,rOB" 8.1.2 人眼的主要特性 197
G'^Qi}o 8.1.3 双眼立体视觉 201
>)YaWcI 8.2 放大镜 202
zqh.U@ 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203
I dgha9K 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203
EJ;:O1,6H 8.2.3 放大镜光束限制 204
+/'3=!oyd 8.3 望远镜 205
f
wWI2"} 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205
2>80Qp!xO 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206
~e~iCyW;S 8.3.3 望远镜的技术指标 207
.S>:-j'u 8.4 显微镜 209
c| 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209
5 6;lB$)" 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210
IGeXj%e 8.4.3 显微镜的光束限制 211
ijOUv 6=- 8.4.4 显微镜的分辨力与有效放大率 212
-/*-e
/+b 8.5 照相机与投影仪 216
7E*d>:5I 8.5.1 照相机的历史发展背景 216
Sc_#BD. 8.5.2 照相机的基本工作原理与性能参数 216
<t>"b|fW 8.5.3 投影仪的历史发展背景 220
hg_@Ui@[z 8.5.4 投影仪的基本工作原理与性能参数 220
QCIH1\`jW 8.6 光学成像系统的像质评价简介 222
`h*)PitRa 8.7 光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用 223
i1e|UR-wl 8.7.1 光学传递函数像质评价基本概念 223
Lt$LXE 8.7.2 人眼的Zemax模型和在虚拟现实(VR)中的应用 225
N2[EdOJT_ 思考题 230
'gHa3:US 计算题 231
8Ux3,X= 第9章 Zemax中的优化、公差与若干设计案例 233
Lgw!S~0 9.1 Zemax优化方法简介 233
48l!P(>?y 9.1.1 优化方法概述 233
r)UtS4 7 9.1.2 光学系统数学建模 234
tu8n1W 9.1.3 Zemax中评价函数的定义 236
P~/Glak 9.1.4 Zemax操作符的定义 237
2{:bv~*I0F 9.1.5 默认评价函数 238
pT\>kqmj 9.2 Zemax公差分析简介 239
;WxE0Q:!~ 9.3 若干光学系统设计实例 242
`1aEV#; 9.3.1 优化设计双透镜光纤对接耦合系统 243
D|lp3\`% 9.3.2 优化非球面镜实现半导体
激光器与单模光纤的高效耦合 255
oh
c/{D2 9.3.3 基于偏振元件的光环形器设计 264
= s^KZV 9.3.4 库克三片式成像镜头设计 272
qT7E"|.$ 9.3.5 苹果手机镜头剖析 279
g/e\EkT 思考与练习题 292
(!`TO{ !6P 参考文献 294
ANh7`AUuO mxUM&`[ /qp)n"> w-9M{Es+j 作者:施跃春,陈家璧 编
w64 /$ C\#E1\d 定 价:56
Wm_:1~ i7]\}w| 出 版 社:电子工业出版社
3~v'Ev VX#4Gh,~N 出版日期:2022年03月01日
z2p@d1 7@iyO7U 页 数:308
d(!W #;,dk(URo 装 帧:平装
!;EG<ji,gj gbF^m`A>%+ ISBN:9787121430510
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