基于Zemax的应用光学教程（施跃春、陈家璧）

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。 wt]onve}%  
!cW6dc^  
目录 5<YV`T{5Kl  
第1章  几何光学基本定律与成像基本概念    1 %g:6QS|  
1.1  几何光学的基本概念    1 Q\rf J||  
1.1.1  几何光学中的光源与光束    1 f3^Anaa]l  
1.1.2  几何光学的基本定律    2 xPCRT*Pd  
1.1.3  费马原理    4 9eBD)tnw  
1.2  光学系统及成像的基本概念    7 I'}&s|6  
1.3  Zemax的界面简介与光学建模方式    9 Kl_(4kQE_  
1.3.1  Zemax的界面简介    9 HAwdu1$8  
1.3.2  Zemax光学建模与基本计算流程    11 H%pD9'q~  
思考题    12 iSbPOC7  
计算与证明题    12 o, PpD,,  
第2章  共轴球面系统的成像理论    13 $+w:W85B  
2.1  几何光学中的符号规则    13 4( $p8J  
2.1.1  线段    14 2ci[L:U  
2.1.2  角度    14 Np7+g`nG  
2.1.3  符号规则的意义    15 `3g5n:"g\  
2.1.4  符号的标注    15 z;DNl#|!L  
2.2  单折射球面成像    15 Wz%H?m:g#  
2.2.1  实际光线单折射球面的光路计算    15 |P@N}P@  
2.2.2  近轴区域单折射球面光路计算    18 ,<k%'a!B  
2.2.3  近轴区域单折射球面成像规律    19 9A~w2z\G  
2.2.4  细光束大视场入射情况与场曲    23 ox*1F+Xri  
2.3  共轴球面系统成像    25 w p\-LO~  
2.3.1  共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式    26 <p/zm}?')  
2.3.2  共轴球面系统近轴像面位置计算    27 `J]e.K  
2.4  单个反射球面的成像    29 \#4mPk_"  
2.5  Zemax中的像差评价与镜面参数设置    31 ,BUrZA2\U$  
2.5.1  Spot Diagram与Ray Aberration简介    31 't6l@_x  
2.5.2  纯离焦    35 z
zK<>@c  
2.5.3  纯球差    37 e>6|# d  
2.5.4  球差和离焦    39 E5!vw@,  
2.5.5  自动优化设计概念初步    40 /yHjds  
思考题    43 d~ +(g!  
计算与证明题    43 )xq=V  
第3章  理想光学系统    45 tk]D)+{u&c  
3.1  理想光学系统的基本理论    45
& .0A%  
3.2  理想光学系统的基点、基面    46 Z_[ P7P  
3.2.1  焦点、焦面与焦距    47 T*:w1*:  
3.2.2  主面与主点    48 ?VlGTMaS+  
3.2.3  节点    49 M287Z[  
3.3  理想光学系统的物像解析关系    49 {n|ah{_p|  
3.3.1  物像位置计算    49 VCfHm"'E8  
3.3.2  放大率及相互关系    51 "iTjiH)Q(  
3.4  理想光学系统的图解法    54 KLvAe
>#,  
3.5  理想光学系统的组合    58 A 0v=7 ]  
3.5.1  双光组光学系统    59 ?a#Gn2  
3.5.2  多光组光学系统正切计算法    61 .W^B(y(tA  
3.6  透镜    63 f"RC(("6W  
3.6.1  单折射球面的基点、基面与焦距    63 /jNvHo^B  
3.6.2  透镜的基点与焦距    64 T%% 0W J  
3.6.3  薄透镜与薄透镜组    70 ~Oa$rqu%m  
3.7  单透镜与双透镜的Zemax设计实例    72 3_<l`6^Ns/  
3.7.1  单透镜Zemax设计实例    72 8tQ;N'  
3.7.2  双胶合透镜Zemax设计实例    77 SV@*[r  
计算题    81 Da615d  
第4章  平面系统    84 D'<L6w`  
4.1  平面折射与平行平板玻璃成像性质    84 jYi,oE  
4.1.1  平行平板的成像性质    84 =* G3Khz!  
4.1.2  平行平板的等效空气层的概念    86 8T1zL.u>q  
4.2  平面反射镜    88 s3eS` rK-  
4.2.1  平面反射镜的成像特性    89 4j~q,#$LW  
4.2.2  平面反射镜的旋转效应    90  
4d\^  
4.2.3  两面角镜的成像特性    91 ?TeozhUY  
4.3  反射棱镜    92 5mQ@&E~#W  
4.3.1  反射棱镜的基本概念    92 pJx7S sW  
4.3.2  反射棱镜系统的物像坐标变换规律    94 +l^tT&s;f  
4.3.3  反射棱镜的展开与结构尺寸计算    95 ffG<hclk  
4.4  折射棱镜和楔镜    99 +@=V}IO  
4.4.1  折射棱镜    99 u8T@W}FX  
4.4.2  楔镜    100 P&sWn?q Ol  
4.5  Zemax中的坐标断点    102 ~4khIz  
4.5.1  Zemax中的坐标系    102 XjF@kQeM=  
4.5.2  坐标变换    103 *#'j0;2F  
4.5.3  Zemax中的坐标断点设置    104 T[ZmD{6l  
4.6  光学系统中具有反射镜或者平行平板的Zemax仿真分析    106 .6P.r}  
4.7  具有反射镜的光学系统Zemax设计方法实例——牛顿望远镜    109 kh9'W<tE  
4.8  具有阿米西（Amici）屋脊棱镜与五棱镜组合的光学系统Zemax设计实例    112 n74\{`8]o  
思考题    115 Ux7LN@4og  
计算题    116 x>}ml\R  
第5章  光学系统的光束限制    118 [a04
( 2g  
5.1  光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳    118 h<e  
5.1.1  孔径光阑的判断    119 kzKej"a;  
5.1.2  入射光瞳与出射光瞳    121 TY)QE  
5.2  视场光阑、窗与渐晕    124 5>I-? Ki  
5.2.1  视场光阑    124 \rF
S^#  
5.2.2  入射窗与出射窗    125 \= v.$u"c  
5.2.3  渐晕    126 uX*2Rs$s  
5.3  光学系统的景深    131 is4}s,]$6  
5.4  Zemax中光束限制的设计方法——单透镜光束限制的设计与分析    135 ~.aR=m\#  
5.5  Zemax中渐晕的设计方法    140 &1$d`>fn  
5.6  Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计    146 x=t
(#R m  
计算题    149 =SXdO)%2  
第6章  光度学基础    151 EY)2,  
6.1  光能和光度学的基本概念    151 B W<Dmn  
6.1.1  立体角的概念    151 eCYPd-d  
6.1.2  辐射通量、光谱光视效率与光通量    153 HohCb4do  
6.1.3  光亮度、发光强度、光出射度和光照度    155 ^1najUpQ_n  
6.1.4  光学系统中光亮度和光通量的传递    159 ~ubvdQEW  
6.2  光学系统中的光能损失分析与计算    161  !BsQJ_H  
6.2.1  光学系统中的光能损失分析    162 =0pt-FQ  
6.2.2  光学系统的透过率计算    164 %"0,o$  
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 jc&k-d>=G  
6.3.1  相对照度    164 Y~AjcqS  
6.3.2  镀膜    165 %rylmioW>  
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 SXk.7bMV6  
计算题    173 uZC=]Ieh  
第7章  像差理论    174 v>_@D@pr  
7.1  单色像差    174 4yxQq7 m,  
7.1.1  轴上点与轴外点像差    174 ,WRm{v0f^  
7.1.2  正弦差与彗差    177 E`.xu>Yyj  
7.1.3  像散    180 D5,]E`jwu  
7.1.4  场曲    181 {Rkd;`Q`!  
7.1.5  畸变    183 z:>cQUYl  
7.2  色差    184 VHxBs  
7.2.1  位置色差    184 ,AP0*Ln  
7.2.2  放大率色差    184 ~w?02FU  
7.3  Zemax中的像差模拟与分析    185 =6u@JpOl  
7.3.1  球差    185 oX|T&"&  
7.3.2  彗差    187 G:<f(Gy  
7.3.3  像散    189 <rBW6o7  
7.3.4  场曲    189 Y;/@[AwF  
7.3.5  畸变    191 fB8, )&  
7.3.6  色差    192 PMfW;%I.  
第8章  实际光学系统    196 zmo2uUEd  
8.1  人眼光学系统与视光学    196 Ix-Mp   
8.1.1  人眼的构造    196 gQ_<;'m)2  
8.1.2  人眼的主要特性    197 4j={ 9e<  
8.1.3  双眼立体视觉    201 >v]^nJl  
8.2  放大镜    202 "'U^8NA2  
8.2.1  目视光学仪器的工作原理    203 z`zz8hK.  
8.2.2  放大镜的视觉放大率    203 jH< #)R  
8.2.3  放大镜光束限制    204 Vu3DP+u|i  
8.3  望远镜    205 fpR|+`k  
8.3.1  望远镜的历史发展背景    205 =Hg!@5]H  
8.3.2  望远镜的基本类型与工作原理    206 Fi/iA%,  
8.3.3  望远镜的技术指标    207 |J-X3`^\H  
8.4  显微镜    209 fz(YP=@ZnP  
8.4.1  显微镜的历史发展背景    209 &t=:xVn-M  
8.4.2  显微镜的基本工作原理与技术指标    210 `HX:U3/  
8.4.3  显微镜的光束限制    211 \O5L#dc#  
8.4.4  显微镜的分辨力与有效放大率    212 'Aq^z%|  
8.5  照相机与投影仪    216 d4| )=  
8.5.1  照相机的历史发展背景    216 YnEyL2SuU  
8.5.2  照相机的基本工作原理与性能参数    216 I0m7;M7 P  
8.5.3  投影仪的历史发展背景    220 Sq5,}oT_{j  
8.5.4  投影仪的基本工作原理与性能参数    220 @ap!3o8,9  
8.6  光学成像系统的像质评价简介    222 ]3LLlXtK[  
8.7  光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用    223 w?ugZYwX*  
8.7.1  光学传递函数像质评价基本概念    223 T#ls2UL*xh  
8.7.2  人眼的Zemax模型和在虚拟现实（VR）中的应用    225 ,b*
?7
R  
思考题    230 _%e8GWf  
计算题    231 =A'>1N  
第9章  Zemax中的优化、公差与若干设计案例    233 t%:7W[_s  
9.1  Zemax优化方法简介    233 v\:AOY'  
9.1.1  优化方法概述    233 7m2iL#5[  
9.1.2  光学系统数学建模    234 c,a8#Og  
9.1.3  Zemax中评价函数的定义    236 ;/Hr ZhOE  
9.1.4  Zemax操作符的定义    237 4fi4F1f  
9.1.5  默认评价函数    238 s<!A<+Sh  
9.2  Zemax公差分析简介    239 r8EJ@pOF2w  
9.3  若干光学系统设计实例    242 >V"{]v  
9.3.1  优化设计双透镜光纤对接耦合系统    243 tx09B)0  
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 ?w:\0j5~  
9.3.3  基于偏振元件的光环形器设计    264 xrf|c  
9.3.4  库克三片式成像镜头设计    272 %3`*)cp@  
9.3.5  苹果手机镜头剖析    279 ctP+ECH  
思考与练习题    292 'gY?=,dF>  
参考文献    294 !]F`qS>  
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作者:施跃春,陈家璧 编 u`XRgtI{g?  
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定  价:56 5iw\F!op:  
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出 版 社:电子工业出版社 <Y`(J#  
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出版日期:2022年03月01日 uuM1_nD[  
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页  数:308 OC&BJNOi  
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装  帧:平装 #w;"s*  
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ISBN:9787121430510 ^]o H}lwO  
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