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。 f) L  
u]UOSfn  
目录 I-l_TpM)  
第1章  几何光学基本定律与成像基本概念    1 z~s PXGb  
1.1  几何光学的基本概念    1 }k.Z~1y  
1.1.1  几何光学中的光源与光束    1 e+fN6v5pU  
1.1.2  几何光学的基本定律    2 =@~Y12o?%  
1.1.3  费马原理    4 aK^q_ghh[  
1.2  光学系统及成像的基本概念    7 j?4qO]_Wx+  
1.3  Zemax的界面简介与光学建模方式    9 X#
^[<5  
1.3.1  Zemax的界面简介    9 z<' u1l3  
1.3.2  Zemax光学建模与基本计算流程    11 p9-K_dw3X@  
思考题    12 nAlQ7'  
计算与证明题    12 |+D!= :x  
第2章  共轴球面系统的成像理论    13 Cq~dp/V  
2.1  几何光学中的符号规则    13 b@hqz!)l`  
2.1.1  线段    14 88$8d>-  
2.1.2  角度    14 pOoEI+t  
2.1.3  符号规则的意义    15 $/Uq0U  
2.1.4  符号的标注    15 F*ylnB3z  
2.2  单折射球面成像    15 ]3Sp W{=^(  
2.2.1  实际光线单折射球面的光路计算    15 inp7K41  
2.2.2  近轴区域单折射球面光路计算    18 ,Ma^&ypH  
2.2.3  近轴区域单折射球面成像规律    19 +9sQZB# (  
2.2.4  细光束大视场入射情况与场曲    23 Yrq~5)%  
2.3  共轴球面系统成像    25 ~})e?q;b  
2.3.1  共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式    26 1T n}
 
2.3.2  共轴球面系统近轴像面位置计算    27 5wU]!bxr  
2.4  单个反射球面的成像    29 NL+N%2XG7  
2.5  Zemax中的像差评价与镜面参数设置    31 E}Uc7G  
2.5.1  Spot Diagram与Ray Aberration简介    31 Dk51z@  
2.5.2  纯离焦    35 5'u<iSmBo  
2.5.3  纯球差    37 G7/ +ogV  
2.5.4  球差和离焦    39 tw)mepwB  
2.5.5  自动优化设计概念初步    40 mgU<htMr1  
思考题    43 aV0"~5  
计算与证明题    43 Xne1gms  
第3章  理想光学系统    45 vo{--+{ky!  
3.1  理想光学系统的基本理论    45 +k R4E23:  
3.2  理想光学系统的基点、基面    46 q{x8_E!L  
3.2.1  焦点、焦面与焦距    47 ;*2Cm'8E  
3.2.2  主面与主点    48 l,aay-E  
3.2.3  节点    49 *wjrR1#81x  
3.3  理想光学系统的物像解析关系    49 -jmY)(\  
3.3.1  物像位置计算    49 +R7
5
v)  
3.3.2  放大率及相互关系    51 TIg3`Fon  
3.4  理想光学系统的图解法    54 sU^1wB Rj  
3.5  理想光学系统的组合    58 * kh tJ]=  
3.5.1  双光组光学系统    59 v4 E}D  
3.5.2  多光组光学系统正切计算法    61 =:U`k0rn!  
3.6  透镜    63 goWuw}?  
3.6.1  单折射球面的基点、基面与焦距    63 -m
#)B~)  
3.6.2  透镜的基点与焦距    64 DzRFMYBR  
3.6.3  薄透镜与薄透镜组    70 VuZr:-K/  
3.7  单透镜与双透镜的Zemax设计实例    72 :\_ 5oVb  
3.7.1  单透镜Zemax设计实例    72 cPQiUU~W@  
3.7.2  双胶合透镜Zemax设计实例    77 "Z+k=~(  
计算题    81 j.= 1rwPt  
第4章  平面系统    84 E' uZA  
4.1  平面折射与平行平板玻璃成像性质    84 W\V.r$? v  
4.1.1  平行平板的成像性质    84 *|HY>U.  
4.1.2  平行平板的等效空气层的概念    86 n~Lt\K:  
4.2  平面反射镜    88 E92-^YY  
4.2.1  平面反射镜的成像特性    89 [dVL&k<P  
4.2.2  平面反射镜的旋转效应    90 7F.4Ga;  
4.2.3  两面角镜的成像特性    91 l9"s>PU  
4.3  反射棱镜    92 z\4.Gm-  
4.3.1  反射棱镜的基本概念    92 7_[L o4_  
4.3.2  反射棱镜系统的物像坐标变换规律    94 F_P~x(X  
4.3.3  反射棱镜的展开与结构尺寸计算    95 fI|$K)K  
4.4  折射棱镜和楔镜    99 .x&%HA  
4.4.1  折射棱镜    99 K)iF>y|{*q  
4.4.2  楔镜    100 _,*r_D61S  
4.5  Zemax中的坐标断点    102 <%mRSv  
4.5.1  Zemax中的坐标系    102 iH'p>s5L  
4.5.2  坐标变换    103 G^@5H/)  
4.5.3  Zemax中的坐标断点设置    104 |6y  
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;=v~-Q  
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 + >!;i6|  
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 An0GPhC  
思考题    115 ?Z}
&EH  
计算题    116 (**oRwr%  
第5章  光学系统的光束限制    118 B`sAk %  
5.1  光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳    118 'Z]w^<  
5.1.1  孔径光阑的判断    119 PQE=D0  
5.1.2  入射光瞳与出射光瞳    121 /g.U&oI]D  
5.2  视场光阑、窗与渐晕    124 asqV~n
 
5.2.1  视场光阑    124 b\5F]r  
5.2.2  入射窗与出射窗    125 "ocyK}l.?  
5.2.3  渐晕    126 tQ601H>o  
5.3  光学系统的景深    131 Wa~=bH  
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 IAyp2  
5.5  Zemax中渐晕的设计方法    140 ]I6 J7A[  
5.6  Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计    146 .jK4?}]  
计算题    149 Rk8P ax/JK  
第6章  光度学基础    151 EiaW1Cs  
6.1  光能和光度学的基本概念    151 6wg^FD_Q  
6.1.1  立体角的概念    151 \}G^\p6?M  
6.1.2  辐射通量、光谱光视效率与光通量    153 "uf%iJ:%  
6.1.3  光亮度、发光强度、光出射度和光照度    155 wKY_Bo/d  
6.1.4  光学系统中光亮度和光通量的传递    159 H%{+QwzZ[j  
6.2  光学系统中的光能损失分析与计算    161 JsS-n'gF'  
6.2.1  光学系统中的光能损失分析    162 2+WaA,   
6.2.2  光学系统的透过率计算    164 CU~PT.  
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 -7|H}!DFT  
6.3.1  相对照度    164 c4zR*  
6.3.2  镀膜    165 MfkN]\Jyw  
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 UL9n-M=  
计算题    173 $NO&YLS@  
第7章  像差理论    174 HOJV,9v N  
7.1  单色像差    174 . 'yCw#f  
7.1.1  轴上点与轴外点像差    174 N)Z?Z+}h  
7.1.2  正弦差与彗差    177 `QY)!$mUIF  
7.1.3  像散    180 d0 /#nz  
7.1.4  场曲    181 Ht&YC<X  
7.1.5  畸变    183 `qwBn=  
7.2  色差    184 
kvj#c  
7.2.1  位置色差    184 9Gz=lc[!7  
7.2.2  放大率色差    184 xd0 L{ue.  
7.3  Zemax中的像差模拟与分析    185 >KKMcTOYY  
7.3.1  球差    185 \.}c9*)  
7.3.2  彗差    187 HtYwEjI  
7.3.3  像散    189 Vf1^4t  
7.3.4  场曲    189 Q=dy<kg']  
7.3.5  畸变    191 J|rq*XD}q  
7.3.6  色差    192 8Cv?Z.x5  
第8章  实际光学系统    196 {(?4!rh  
8.1  人眼光学系统与视光学    196 -H-~;EzU  
8.1.1  人眼的构造    196 7cMv/g^h@  
8.1.2  人眼的主要特性    197 3T0"" !Q  
8.1.3  双眼立体视觉    201 28u_!f[  
8.2  放大镜    202 UR5`ue ;  
8.2.1  目视光学仪器的工作原理    203 {+b7sA3
 
8.2.2  放大镜的视觉放大率    203 r:TH]hs12+  
8.2.3  放大镜光束限制    204 Qe(
:|q_  
8.3  望远镜    205 l}M!8:UzU  
8.3.1  望远镜的历史发展背景    205 a"u0Q5J  
8.3.2  望远镜的基本类型与工作原理    206 @9|hMo  
8.3.3  望远镜的技术指标    207 _PR4`C*  
8.4  显微镜    209 8Xs8A.  
8.4.1  显微镜的历史发展背景    209 | VDV<g5h  
8.4.2  显微镜的基本工作原理与技术指标    210 oe~b}:  
8.4.3  显微镜的光束限制    211 #A8sLkY  
8.4.4  显微镜的分辨力与有效放大率    212 (&x['IR  
8.5  照相机与投影仪    216 6;5Ss?ep  
8.5.1  照相机的历史发展背景    216 "5$B>S(Q  
8.5.2  照相机的基本工作原理与性能参数    216 Ny)X+2Ae  
8.5.3  投影仪的历史发展背景    220 ?!/kZM_ts  
8.5.4  投影仪的基本工作原理与性能参数    220 B4 }bVjs  
8.6  光学成像系统的像质评价简介    222 IV)
j1  
8.7  光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用    223 kB%JNMF{A  
8.7.1  光学传递函数像质评价基本概念    223 FHI ;)wn=  
8.7.2  人眼的Zemax模型和在虚拟现实（VR）中的应用    225 lsNd_7k  
思考题    230 C$)onk  
计算题    231 Pj%|\kbNs  
第9章  Zemax中的优化、公差与若干设计案例    233 ^sWT:BDh  
9.1  Zemax优化方法简介    233 _v]MsT-q  
9.1.1  优化方法概述    233 x]ot 2  
9.1.2  光学系统数学建模    234 ;i:d+!3XwC  
9.1.3  Zemax中评价函数的定义    236 <p"iY}x[H  
9.1.4  Zemax操作符的定义    237 @7n"yp*"  
9.1.5  默认评价函数    238 b>JDH1)  
9.2  Zemax公差分析简介    239 7. ;3e@s  
9.3  若干光学系统设计实例    242 D.XvG_  
9.3.1  优化设计双透镜光纤对接耦合系统    243 |LKXOU c  
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 R*r#E{!V;  
9.3.3  基于偏振元件的光环形器设计    264 P7/X|M z  
9.3.4  库克三片式成像镜头设计    272 ,s;UfF  
9.3.5  苹果手机镜头剖析    279 jrh43 \$*  
思考与练习题    292 }JAG7L&{  
参考文献    294 iAU@Yg`pt  
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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 <2qr}K{'A  
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定  价:56 lHX72s|V  
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出 版 社:电子工业出版社 AYx{U?0p  
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出版日期:2022年03月01日 I~XSn>-H  
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页  数:308 q'82qY  
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装  帧:平装 Z?QC!bW
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ISBN:9787121430510 n.0fVV-A  
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