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。
lv_% PG[O?l 目录
@^6OV) 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1
)wzs~Fn/ 1.1 几何光学的基本概念 1
|SukiXJZF 1.1.1 几何光学中的
光源与光束 1
3nC#$L- 1.1.2 几何光学的基本定律 2
&t|V:_?/x 1.1.3 费马原理 4
JX$NEq( 1.2 光学系统及成像的基本概念 7
\If!5N 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9
[piF MxZP 1.3.1 Zemax的界面简介 9
Yn]yd1 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11
@TPgA(5NR 思考题 12
SOQ-D4q 计算与证明题 12
`e'o~oSu 第2章 共轴球面系统的成像理论 13
IH5} Az 2.1 几何光学中的符号规则 13
xgqv2s>L 2.1.1 线段 14
Fif^V 2.1.2 角度 14
~eOj:H 2.1.3 符号规则的意义 15
E(3+o\w 2.1.4 符号的标注 15
imCl{vt(kj 2.2 单折射球面成像 15
fy=C!N&/ 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15
|U$de2LF 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18
mx(%tz^t 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19
0H&U=9'YT 2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23
""v`0OP&J 2.3 共轴球面系统成像 25
VO;UV$$ 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26
K!D!b'|bb 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27
pM'IQ3N 2.4 单个反射球面的成像 29
#[0\=B- 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31
VfA5r`^ 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31
9H, &nET 2.5.2 纯离焦 35
+V+*7s%fL 2.5.3 纯球差 37
ZDkD%SCy 2.5.4 球差和离焦 39
CNRU"I+jU 2.5.5 自动优化设计概念初步 40
"kBqY+:Cn 思考题 43
BXK::M+ 计算与证明题 43
)4L%zl7 第3章 理想光学系统 45
fov=Yd! 3.1 理想光学系统的基本理论 45
kGuk
-P 3.2 理想光学系统的基点、基面 46
9<(K6Q 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47
a[74%L? 3.2.2 主面与主点 48
@U
/3iDB\ 3.2.3 节点 49
O*J_+6 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49
F2PLy
q 3.3.1 物像位置计算 49
7=p-A_X 3.3.2 放大率及相互关系 51
K)Xs L 3.4 理想光学系统的图解法 54
Oz#EGjz 3.5 理想光学系统的组合 58
rv%ye
H
3.5.1 双光组光学系统 59
/@:up+$ 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61
nvs}r%1'5 3.6 透镜 63
#?$'nya*u 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63
<`p75B 3.6.2 透镜的基点与焦距 64
igj={==m 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70
_+Jf.n20 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72
.KU SNrs' 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72
6mF{ImbRbS 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77
Id.Z[owC`Y 计算题 81
l@tyg7CwY 第4章 平面系统 84
e@,u`{C[ 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84
-wfRR>)d 4.1.1 平行平板的成像性质 84
g",w kO| 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86
>NH4A_ 4.2 平面反射镜 88
^QXw[th!d
4.2.1 平面反射镜的成像特性 89
CmJ?_> 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90
)pZekh]v 4.2.3 两面角镜的成像特性 91
Z4HA94 4.3 反射棱镜 92
y3KcM#[ 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92
2i7i\?<. 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94
RhV:Z3f`6 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95
$p0 /6c 4.4 折射棱镜和楔镜 99
WBw
M;S#% 4.4.1 折射棱镜 99
e:$7^Y,U/ 4.4.2 楔镜 100
1~R$$P11[9 4.5 Zemax中的坐标断点 102
1A?\BJ" 4.5.1 Zemax中的坐标系 102
`dgM|.w5= 4.5.2 坐标变换 103
,XeyE;|| 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104
yWv<A^C& 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
`
Y{>2UFX 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
joChML_ 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
tIyuzc~U 思考题 115
TDAWI_83- 计算题 116
up3?$hUc. 第5章 光学系统的光束限制 118
8NaL{j1` 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118
SY$J+YBLM 5.1.1 孔径光阑的判断 119
`sk!C7% 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121
|%'6f}fnE 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124
{*?sVAvj 5.2.1 视场光阑 124
2<[eD`u 5.2.2 入射窗与出射窗 125
d`9W 5.2.3 渐晕 126
J7'f@X~nM 5.3 光学系统的景深 131
n%0]V Xx# 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
/B,:<&_- 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140
ggm2%|?X 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146
|RR%bQ^{ 计算题 149
*%T)\\H2 第6章 光度学基础 151
T|o`a+? 6.1 光能和光度学的基本概念 151
I!$jYY2 6.1.1 立体角的概念 151
gf68iR.Gs 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153
}A4nJ>`tq 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155
9TVB<}0G 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159
J+)'-OFt0 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161
=y<">- 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162
]a$Wxvgq 6.2.2 光学系统的透过率计算 164
=zeFK_S! 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
}O,U2=Hw`] 6.3.1 相对照度 164
LbJtpwz>z 6.3.2 镀膜 165
yaH
Trh% 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
.7
(DxN 计算题 173
5l41Q 第7章 像差理论 174
6X@mPj[/ 7.1 单色像差 174
DR
k]{^C~ 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174
AVXX\n\_ 7.1.2 正弦差与彗差 177
NXzU0 7.1.3 像散 180
?xtt7*'D 7.1.4 场曲 181
a'@-"qk 7.1.5 畸变 183
lpl8h4d 7.2 色差 184
}Vvsh3 7.2.1 位置色差 184
^ckj3Y#; 7.2.2 放大率色差 184
u.Mqj"o\ 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185
,M\j%3 7.3.1 球差 185
SU?wFCGT% 7.3.2 彗差 187
UI!6aVL. 7.3.3 像散 189
\*f;!{P{ 7.3.4 场曲 189
aB6Ye/Io 7.3.5 畸变 191
#/OUGeJ 7.3.6 色差 192
z 0~j 第8章 实际光学系统 196
,f}h} 8.1 人眼光学系统与视光学 196
=2^Vgc 8.1.1 人眼的构造 196
FE/$(7rM 8.1.2 人眼的主要特性 197
>f&xJq 8.1.3 双眼立体视觉 201
\'n$&PFe 8.2 放大镜 202
oi7
3YOB 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203
9*#$0Y= 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203
B|cA[ 8.2.3 放大镜光束限制 204
:
@'fpN 8.3 望远镜 205
{mNdL J 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205
o_iEkn 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206
12 idM* 8.3.3 望远镜的技术指标 207
h^}_YaT\ 8.4 显微镜 209
}<vvxi 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209
mO#I nTO 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210
N<9w{zIK( 8.4.3 显微镜的光束限制 211
Rr%tbt.sE 8.4.4 显微镜的分辨力与有效放大率 212
./$
<J6-J 8.5 照相机与投影仪 216
jvu
N 8.5.1 照相机的历史发展背景 216
KwS`3 6: 8.5.2 照相机的基本工作原理与性能参数 216
EPc!p> 8.5.3 投影仪的历史发展背景 220
]Z_$'?f 8.5.4 投影仪的基本工作原理与性能参数 220
L>SZgmV+ 8.6 光学成像系统的像质评价简介 222
g^1r0.Sp{8 8.7 光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用 223
_3|6ZO 8.7.1 光学传递函数像质评价基本概念 223
8KFj<N>' 8.7.2 人眼的Zemax模型和在虚拟现实(VR)中的应用 225
SU/G)&Mi 思考题 230
t) LU\! 计算题 231
sF y]+DB 第9章 Zemax中的优化、公差与若干设计案例 233
x8Q~VVZr 9.1 Zemax优化方法简介 233
Zp`~}LV{ 9.1.1 优化方法概述 233
Zb]/nP1P 9.1.2 光学系统数学建模 234
bZiyapM 9.1.3 Zemax中评价函数的定义 236
!~WZ_z 9.1.4 Zemax操作符的定义 237
ugno]5Ni 9.1.5 默认评价函数 238
pjACFVMFX 9.2 Zemax公差分析简介 239
sH%&+4!3 9.3 若干光学系统设计实例 242
s3seK6x' 9.3.1 优化设计双透镜光纤对接耦合系统 243
d>&\V)E 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
V{!lk]p}a 9.3.3 基于偏振元件的光环形器设计 264
`aIG;@Z 9.3.4 库克三片式成像镜头设计 272
5:c;RRn 9.3.5 苹果手机镜头剖析 279
m=H_?W; 思考与练习题 292
kfXS_\@iW1 参考文献 294
`qE4U4 zhX;6= X2
wS V@=)H\: i-b1d'?Rb 作者:施跃春,陈家璧 编
zO%w_7w 6J\q`q(W( 定 价:56
\*uugw,\y hcyn
出 版 社:电子工业出版社
v; Es^
YI ]oEQ4 出版日期:2022年03月01日
"J& (:(: L?HF'5o 页 数:308
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2n Ah (iE 装 帧:平装
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//<:k8 ISBN:9787121430510
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