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。 ).(y#zJ7P  
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目录 Av5:/c.B  
第1章  几何光学基本定律与成像基本概念    1 t8xXGWk0  
1.1  几何光学的基本概念    1 k1zK3I&c_  
1.1.1  几何光学中的光源与光束    1 2=0HQXXrq  
1.1.2  几何光学的基本定律    2 ~g
Mt U  
1.1.3  费马原理    4 gOW8!\V  
1.2  光学系统及成像的基本概念    7 vW vu&3tx  
1.3  Zemax的界面简介与光学建模方式    9 S7PWP<9  
1.3.1  Zemax的界面简介    9 66" 6>  
1.3.2  Zemax光学建模与基本计算流程    11 $8HiX6r  
思考题    12 %Pt){9b  
计算与证明题    12 SUUN_w~  
第2章  共轴球面系统的成像理论    13 9:VUtx#}2  
2.1  几何光学中的符号规则    13 xb9+-{<J  
2.1.1  线段    14 :N$-SV  
2.1.2  角度    14 #eJ<fU6Da  
2.1.3  符号规则的意义    15 1
TGRIe)  
2.1.4  符号的标注    15  <9yh:1"X  
2.2  单折射球面成像    15 1
,bE[_  
2.2.1  实际光线单折射球面的光路计算    15 [?KGLUmTAI  
2.2.2  近轴区域单折射球面光路计算    18 GbL1<P$V  
2.2.3  近轴区域单折射球面成像规律    19 )=29Hm"  
2.2.4  细光束大视场入射情况与场曲    23 A( vdlj  
2.3  共轴球面系统成像    25 Pn[oo_)s  
2.3.1  共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式    26 MsP6C)dz  
2.3.2  共轴球面系统近轴像面位置计算    27 foQo`}"5  
2.4  单个反射球面的成像    29 \y=oZk4  
2.5  Zemax中的像差评价与镜面参数设置    31 \I523$a  
2.5.1  Spot Diagram与Ray Aberration简介    31 9CeR^/i  
2.5.2  纯离焦    35 hp9U   
2.5.3  纯球差    37 xSK#ovH2  
2.5.4  球差和离焦    39 Kob,}NgqZ  
2.5.5  自动优化设计概念初步    40 mOn_#2=KF  
思考题    43 *pS 7,Hm  
计算与证明题    43 \'*M }G  
第3章  理想光学系统    45 VK1B}5/  
3.1  理想光学系统的基本理论    45 TSsZzsdr2  
3.2  理想光学系统的基点、基面    46 [{BY$"b#:  
3.2.1  焦点、焦面与焦距    47 FC,=g`Q!  
3.2.2  主面与主点    48 ZDR@VYi+~  
3.2.3  节点    49 :\His{%  
3.3  理想光学系统的物像解析关系    49 sAL ]N][Y  
3.3.1  物像位置计算    49 W_Y8)KxG:L  
3.3.2  放大率及相互关系    51 0x!&>  
3.4  理想光学系统的图解法    54
*$NZi*z3  
3.5  理想光学系统的组合    58 g)#{<#*2  
3.5.1  双光组光学系统    59 uy3<2L#.  
3.5.2  多光组光学系统正切计算法    61 o5F:U4sG  
3.6  透镜    63 \?^2}K/  
3.6.1  单折射球面的基点、基面与焦距    63 LtMM89u  
3.6.2  透镜的基点与焦距    64 )&7.E  
3.6.3  薄透镜与薄透镜组    70 c8JW]A`9b)  
3.7  单透镜与双透镜的Zemax设计实例    72 '!Hs"{~{  
3.7.1  单透镜Zemax设计实例    72 #[lhem]IC  
3.7.2  双胶合透镜Zemax设计实例    77 D@*<O=_D(  
计算题    81 p#ar`-vQ  
第4章  平面系统    84 gK[;"R)4o@  
4.1  平面折射与平行平板玻璃成像性质    84 ~&73f7  
4.1.1  平行平板的成像性质    84 ?s^3o{!<W  
4.1.2  平行平板的等效空气层的概念    86 [c 8=b,EI  
4.2  平面反射镜    88 &S*~EM.l8  
4.2.1  平面反射镜的成像特性    89 WxGD*%  
4.2.2  平面反射镜的旋转效应    90 hb5K"9Y  
4.2.3  两面角镜的成像特性    91 $El-pMq  
4.3  反射棱镜    92 :V)jm`)#+  
4.3.1  反射棱镜的基本概念    92 (
[u|j  
4.3.2  反射棱镜系统的物像坐标变换规律    94
"[|b,fxR  
4.3.3  反射棱镜的展开与结构尺寸计算    95 x [FLV8`b|  
4.4  折射棱镜和楔镜    99 'Be'!9K*d  
4.4.1  折射棱镜    99 n_e'n|T  
4.4.2  楔镜    100 UUJQc~=  
4.5  Zemax中的坐标断点    102 L9D`hefz  
4.5.1  Zemax中的坐标系    102 kk3^m1  
4.5.2  坐标变换    103 
s
V  
4.5.3  Zemax中的坐标断点设置    104 MCT1ZZpPr  
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 M`Er&nQs  
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 7mi!yTr}  
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 XWp8[Cxs  
思考题    115 #]@HsVXh7  
计算题    116 d qn5G!fI  
第5章  光学系统的光束限制    118 Bvn3:+(47  
5.1  光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳    118 $>XeC}"x68  
5.1.1  孔径光阑的判断    119 i/ilG3m>  
5.1.2  入射光瞳与出射光瞳    121 c~Ka) dF|  
5.2  视场光阑、窗与渐晕    124 } p'ZMj&  
5.2.1  视场光阑    124 &[.`xZ(|  
5.2.2  入射窗与出射窗    125 !.]JiT'o  
5.2.3  渐晕    126 *Y m?gCig  
5.3  光学系统的景深    131 7Gc{&hp*  
5.4  Zemax中光束限制的设计方法——单透镜光束限制的设计与分析    135 _8VP'S=  
5.5  Zemax中渐晕的设计方法    140 RP&bb{Y  
5.6  Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计    146 `Z?wj@H1`  
计算题    149 Cl}nPUoL  
第6章  光度学基础    151 f&^(f1WO  
6.1  光能和光度学的基本概念    151 5yy:JTAH5  
6.1.1  立体角的概念    151 i<m(neX[H  
6.1.2  辐射通量、光谱光视效率与光通量    153 FRBu8WW0L  
6.1.3  光亮度、发光强度、光出射度和光照度    155 N6Ud(8*  
6.1.4  光学系统中光亮度和光通量的传递    159 KQdIG9O+6  
6.2  光学系统中的光能损失分析与计算    161 V)`2Kw  
6.2.1  光学系统中的光能损失分析    162 L[G O6l  
6.2.2  光学系统的透过率计算    164 S\e&xUA;|  
6.3  Zemax中相对照度、镀膜简介及序列/非序列混合模型与照明设计实例    164 &v{Ehkr*  
6.3.1  相对照度    164 5</$dcG  
6.3.2  镀膜    165 &_ekA44E  
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 I &t~o  
计算题    173 g{65QP  
第7章  像差理论    174 ,fVD`RR(W?  
7.1  单色像差    174 :S+K\  
7.1.1  轴上点与轴外点像差    174 #<im?  
7.1.2  正弦差与彗差    177 o\IMYT  
7.1.3  像散    180 x*Lt]]A  
7.1.4  场曲    181 )h!cOEt  
7.1.5  畸变    183 N@q}eGe  
7.2  色差    184 dj0; tQ=C  
7.2.1  位置色差    184 kmI0V
[Y  
7.2.2  放大率色差    184 7F
^d-  
7.3  Zemax中的像差模拟与分析    185 (yOkf-e2y  
7.3.1  球差    185 <uH8Fivb  
7.3.2  彗差    187 z^gJy,T  
7.3.3  像散    189 E9HMhUe  
7.3.4  场曲    189 kSQ8kU_w+  
7.3.5  畸变    191 <B"sp r&1  
7.3.6  色差    192 [VCC+_  
第8章  实际光学系统    196 rH+OXGoB  
8.1  人眼光学系统与视光学    196 c7Z4u|G  
8.1.1  人眼的构造    196 _FLEz|%~  
8.1.2  人眼的主要特性    197 hRcb}>pr  
8.1.3  双眼立体视觉    201 U@lc1#  
8.2  放大镜    202 lfGyK4:  
8.2.1  目视光学仪器的工作原理    203 u2V-V#jS  
8.2.2  放大镜的视觉放大率    203 mP(3[a_Q  
8.2.3  放大镜光束限制    204 w2)Ro:G  
8.3  望远镜    205 qS!r<'F3dP  
8.3.1  望远镜的历史发展背景    205 n/H OP  
8.3.2  望远镜的基本类型与工作原理    206 5gszAvOO  
8.3.3  望远镜的技术指标    207 3dShznlf_*  
8.4  显微镜    209 (L_-!=e  
8.4.1  显微镜的历史发展背景    209 NWBYpGZx  
8.4.2  显微镜的基本工作原理与技术指标    210 ^[L(kHOGzk  
8.4.3  显微镜的光束限制    211 =8kmFXo  
8.4.4  显微镜的分辨力与有效放大率    212 Kz4S6N c  
8.5  照相机与投影仪    216 :QCL9QZ'  
8.5.1  照相机的历史发展背景    216 yC,/R371k  
8.5.2  照相机的基本工作原理与性能参数    216 `+JFvn!  
8.5.3  投影仪的历史发展背景    220 yqK4 "F&  
8.5.4  投影仪的基本工作原理与性能参数    220 c}x1-d8  
8.6  光学成像系统的像质评价简介    222 G7-BeA8  
8.7  光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用    223 z`y9<+  
8.7.1  光学传递函数像质评价基本概念    223 CUA @CZ6{  
8.7.2  人眼的Zemax模型和在虚拟现实（VR）中的应用    225 +Q*`kg'  
思考题    230 15$xa_w}L  
计算题    231 97}]@xN=  
第9章  Zemax中的优化、公差与若干设计案例    233 bdUPo+  
9.1  Zemax优化方法简介    233 TQ Vk;&A  
9.1.1  优化方法概述    233 85{m+1O~  
9.1.2  光学系统数学建模    234 +>w]T\[1~  
9.1.3  Zemax中评价函数的定义    236 T X`X5j  
9.1.4  Zemax操作符的定义    237 snV*gSUH
 
9.1.5  默认评价函数    238 e5=d Ev  
9.2  Zemax公差分析简介    239 uFd$*`jS  
9.3  若干光学系统设计实例    242 ^6 6!f 5^W  
9.3.1  优化设计双透镜光纤对接耦合系统    243 gwZ<$6  
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 Otn,UoeeB  
9.3.3  基于偏振元件的光环形器设计    264 }fpya2Xt  
9.3.4  库克三片式成像镜头设计    272 4 23zX6  
9.3.5  苹果手机镜头剖析    279 lG*Rw-?a  
思考与练习题    292 &[.5@sv  
参考文献    294 gU9{~-9}  
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图片:搜狗截图20220510171244.png

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作者:施跃春,陈家璧 编 Er~17$b  
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定  价:56 eh#37*-  
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出 版 社:电子工业出版社 l}{{7~C`  
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出版日期:2022年03月01日 8$Q`wRt(%  
?M2(80  
页  数:308 WSThhI  
4.6$m  
装  帧:平装
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)!y>2$20 r  
ISBN:9787121430510 ^({)t  
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