现代光学设计及应用（Zemax应用指南）

《现代光学设计及应用》介绍了现代光学系统设计的基础理论、设计方法、应用实践等内容，涵盖了几何光学基础，光学设计软件，像差及其校正，望远成像系统、显微成像系统、中继转向系统的设计，以及显微照明技术，并拓展至前沿的3D 显示技术等，还附有几种光学系统像差测量方法。本书选取Zemax 作为设计软件，通过具体的优化案例来帮助读者加深对光学设计的理解，内容浅显易懂，注重工程应用。

★重点讲解镜头光学系统设计，涵盖前沿光学应用

★包括Zemax软件设计案例，从优化结构到分析性能

★无论是零基础或有经验的光学设计师都可以学习

目 录

第1章 绪论 001

第2章 几何光学基础 009

2.1 基本概念及基本定律 009

2.1.1 几何光学 009

2.1.2 波前和光线 010

2.1.3 光线传播基本定律 011

2.1.4 全反射定律 012

2.1.5 费马原理 014

2.1.6 物像基本概念 015

2.2 近轴光学 018

2.2.1 近轴光学近似 018

2.2.2 符号规则 018

2.2.3 球面和球面系统 019

2.2.4 薄透镜 024

2.3 理想光学系统 027

2.3.1 理想光学系统简介 027

2.3.2 基点和基面 028

2.3.3 点成像 032

2.3.4 成像公式 032

2.3.5 光焦度 034

2.3.6 实际光学系统的基点和基面 035

2.4 出瞳和入瞳 039

2.4.1 光阑 039

2.4.2 光学系统空间像 041

2.4.3 渐晕 042

2.4.4 景深 044

2.4.5 光阑位置对成像的影响 046

第3章 光学设计软件 048

3.1 光学设计软件概述 049

3.1.1 成像光学软件 049

3.1.2 非成像光学软件 050

3.2 Zemax 软件概述 051

3.2.1 Zemax 算法简介 052

3.2.2 Zemax 软件用户界面 053

3.2.3 Zemax 软件基本操作 058

3.3 Zemax 分析与优化工具 064

3.3.1 求解 064

3.3.2 分析 068

3.3.3 优化 072

3.3.4 公差分析 075

第4章 像差及其校正（一） 078

4.1 像差理论 078

4.1.1 入射光与出射光之间的非线性关系 079

4.1.2 光源大小 079

4.1.3 光的衍射现象 079

4.2 几何像差 080

4.2.1 几何像差表述 080

4.2.2 初级像差理论 083

4.2.3 成像质量判定方式 085

4.3 球差 087

4.3.1 球差与初级球差 087

4.3.2 在Zemax 中观察球差 091

4.3.3 在Zemax 中优化球差 094

4.4 彗差 097

4.4.1 彗差与初级彗差 097

4.4.2 在Zemax 中观察彗差 100

4.4.3 在Zemax 中优化彗差 103

第5章 像差及其校正（二） 108

5.1 像散 108

5.1.1 像散与初级像散 108

5.1.2 在Zemax 中观察像散 110

5.1.3 在Zemax 中优化像散 115

5.2 场曲 118

5.2.1 场曲与初级场曲 118

5.2.2 在Zemax 中观察场曲 120

5.2.3 在Zemax 中优化场曲 123

5.3 畸变 127

5.3.1 畸变与初级畸变 127

5.3.2 在Zemax 中观察畸变 128

5.3.3 在Zemax 中优化畸变 131

5.4 色差 134

5.4.1 位置色差 135

5.4.2 倍率色差 137

5.4.3 在Zemax 中观察色差 138

5.4.4 在Zemax 中优化色差 142

5.5 像差总结 146

第6章 望远成像系统设计 150

6.1 望远镜概述 150

6.1.1 望远镜的工作原理与类型 150

6.1.2 望远镜的重要概念 151

6.2 望远物镜设计 155

6.2.1 望远物镜设计的特点 155

6.2.2 望远物镜的类型和设计方法 156

6.2.3 设计案例 164

6.3 牛顿望远镜系统设计案例 180

第7章 显微成像系统设计 195

7.1 人眼的构造及其光学特性 195

7.1.1 人眼的构造 195

7.1.2 人眼的光学特性 197

7.2 放大镜 199

7.2.1 视觉放大率 199

7.2.2 光束限制 201

7.3 显微镜概述 201

7.3.1 显微镜的工作原理 202

7.3.2 显微镜的重要概念 203

7.3.3 显微镜的基本结构 207

7.4 显微物镜设计 208

7.4.1 显微物镜设计的特点 208

7.4.2 显微物镜的类型 209

7.4.3 设计案例 212

7.5 显微目镜设计 228

7.5.1 目镜设计的特点 228

7.5.2 常用目镜的型式 230

7.5.3 设计案例 232

第8章