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。 i`CNgScF>  
;MYK TE>m  
目录 (0 t{  
第1章  几何光学基本定律与成像基本概念    1 lxXF8c>U  
1.1  几何光学的基本概念    1 8sDw:wTC  
1.1.1  几何光学中的光源与光束    1 -6F\=  
1.1.2  几何光学的基本定律    2 :k.>H.8+~  
1.1.3  费马原理    4 u8A,f}D 3  
1.2  光学系统及成像的基本概念    7 Rb b[N#p5  
1.3  Zemax的界面简介与光学建模方式    9 T[},6I|!  
1.3.1  Zemax的界面简介    9 DP*V|)  
1.3.2  Zemax光学建模与基本计算流程    11 ct*~\C6Ze  
思考题    12 8_D:#i  
计算与证明题    12 gEVoY,}/-U  
第2章  共轴球面系统的成像理论    13 uh)f/)6  
2.1  几何光学中的符号规则    13 ;erx
B6*  
2.1.1  线段    14 |1OF!(:  
2.1.2  角度    14 'g)5vI~'  
2.1.3  符号规则的意义    15 z9AX8k(B6  
2.1.4  符号的标注    15 bsc b
 
2.2  单折射球面成像    15 &{M-<M  
2.2.1  实际光线单折射球面的光路计算    15 Gqar5  
2.2.2  近轴区域单折射球面光路计算    18 9WoTo ,q  
2.2.3  近轴区域单折射球面成像规律    19 G7-.d/8|^  
2.2.4  细光束大视场入射情况与场曲    23 1?p:66WmR  
2.3  共轴球面系统成像    25 $Ovq}Rexc  
2.3.1  共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式    26 uZ1G,9  
2.3.2  共轴球面系统近轴像面位置计算    27 q4/P'.S  
2.4  单个反射球面的成像    29 \@6w;tyi  
2.5  Zemax中的像差评价与镜面参数设置    31 SV2\vby}C  
2.5.1  Spot Diagram与Ray Aberration简介    31 5iItgVT
W  
2.5.2  纯离焦    35 gfv?#mp  
2.5.3  纯球差    37 ^?0WE  
2.5.4  球差和离焦    39 [9CBTSr  
2.5.5  自动优化设计概念初步    40 Y5IQhV.  
思考题    43 It'PWqZtG  
计算与证明题    43 OOus*ooo2  
第3章  理想光学系统    45 Mm"0Ip2"  
3.1  理想光学系统的基本理论    45 %`d
VX EO  
3.2  理想光学系统的基点、基面    46 )hA)`hL F  
3.2.1  焦点、焦面与焦距    47 ` NvJ  
3.2.2  主面与主点    48 <e8Ux#x/  
3.2.3  节点    49 |2X+( F Ed  
3.3  理想光学系统的物像解析关系    49 PTA_erU  
3.3.1  物像位置计算    49 #)%dG3)e  
3.3.2  放大率及相互关系    51 NydoX9  
3.4  理想光学系统的图解法    54 #k)J);&ZA  
3.5  理想光学系统的组合    58 /EM=!@ka  
3.5.1  双光组光学系统    59 ?O e,  
3.5.2  多光组光学系统正切计算法    61 W2,Uw1\:1  
3.6  透镜    63 P.t7_v>  
3.6.1  单折射球面的基点、基面与焦距    63 h4M>k{  
3.6.2  透镜的基点与焦距    64 R^4 j0L  
3.6.3  薄透镜与薄透镜组    70 9;pD0h|  
3.7  单透镜与双透镜的Zemax设计实例    72 Mg^3Y'{o  
3.7.1  单透镜Zemax设计实例    72 -
v WXL  
3.7.2  双胶合透镜Zemax设计实例    77 pe`&zI_`?  
计算题    81 fJG!TQJ[Y  
第4章  平面系统    84 {f%x8t$  
4.1  平面折射与平行平板玻璃成像性质    84 24_/JDz  
4.1.1  平行平板的成像性质    84 f'M7x6
W  
4.1.2  平行平板的等效空气层的概念    86 O#D N3yu?  
4.2  平面反射镜    88 +@C|u'  
4.2.1  平面反射镜的成像特性    89  A,|lDsvM  
4.2.2  平面反射镜的旋转效应    90 $k3l[@;hE  
4.2.3  两面角镜的成像特性    91 ZEU/6.  
4.3  反射棱镜    92 <Dp[F|r  
4.3.1  反射棱镜的基本概念    92 I9r> 3?  
4.3.2  反射棱镜系统的物像坐标变换规律    94 5l(NX  
4.3.3  反射棱镜的展开与结构尺寸计算    95 :j#Fq d[DF  
4.4  折射棱镜和楔镜    99 }W R?n  
4.4.1  折射棱镜    99 h)C`w'L  
4.4.2  楔镜    100 4ze4{a^  
4.5  Zemax中的坐标断点    102 =dI2j@}c  
4.5.1  Zemax中的坐标系    102 T .L>PL?=  
4.5.2  坐标变换    103 #v4q:&yKf  
4.5.3  Zemax中的坐标断点设置    104 1:iT#~n  
4.6  光学系统中具有反射镜或者平行平板的Zemax仿真分析    106 |/35c0IM  
4.7  具有反射镜的光学系统Zemax设计方法实例——牛顿望远镜    109 3LD`Ep   
4.8  具有阿米西（Amici）屋脊棱镜与五棱镜组合的光学系统Zemax设计实例    112 0j|JyS:}G  
思考题    115 Z\M8DZW8Y  
计算题    116 ?wS/KEl=O  
第5章  光学系统的光束限制    118 5PCKBevV  
5.1  光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳    118 y]ZujfW7  
5.1.1  孔径光阑的判断    119 G^Yg[*bJ^$  
5.1.2  入射光瞳与出射光瞳    121 B mxBbg  
5.2  视场光阑、窗与渐晕    124 "*aL(R  
5.2.1  视场光阑    124 Bl)DuCV  
5.2.2  入射窗与出射窗    125 h wfKgsm  
5.2.3  渐晕    126 |d8x55dk  
5.3  光学系统的景深    131 ;7Y4v`m  
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 R k).D6  
5.5  Zemax中渐晕的设计方法    140 UDz#?ZWnd  
5.6  Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计    146 J'>i3eLq  
计算题    149 OmX(3>:9  
第6章  光度学基础    151 aC2\C=ru_  
6.1  光能和光度学的基本概念    151 g!`$bF=e  
6.1.1  立体角的概念    151 (>\w8]  
6.1.2  辐射通量、光谱光视效率与光通量    153 VBK9te,A  
6.1.3  光亮度、发光强度、光出射度和光照度    155 ${F]N }  
6.1.4  光学系统中光亮度和光通量的传递    159 PxHHh{y%c  
6.2  光学系统中的光能损失分析与计算    161 gNG_,+=!  
6.2.1  光学系统中的光能损失分析    162 YAf`Fnmw  
6.2.2  光学系统的透过率计算    164 mxV0"$'Fm  
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 @eGJ_
J  
6.3.1  相对照度    164 ]2P*Z6Az  
6.3.2  镀膜    165 u`vOKajpH$  
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 7R=cxD&  
计算题    173 k/ 9S  
第7章  像差理论    174 nZ 0rxx[V?  
7.1  单色像差    174 )N4_SA  
7.1.1  轴上点与轴外点像差    174 >1Y',0v  
7.1.2  正弦差与彗差    177 do1aH$Iw  
7.1.3  像散    180 MdOQEWJ$|  
7.1.4  场曲    181 ,!s;o6|*y  
7.1.5  畸变    183 *g<D p2`  
7.2  色差    184 2%Y]M%P  
7.2.1  位置色差    184 q-fxs8+m|  
7.2.2  放大率色差    184 p|z\L}0  
7.3  Zemax中的像差模拟与分析    185 Q,mmHw.`J  
7.3.1  球差    185 (ft8,^=4  
7.3.2  彗差    187 czV][\5  
7.3.3  像散    189 26,!HmtC  
7.3.4  场曲    189 TYQ7jt0=.-  
7.3.5  畸变    191 IE-c^'W=}m  
7.3.6  色差    192 OA_Bz"  
第8章  实际光学系统    196 CN$wlhs  
8.1  人眼光学系统与视光学    196 *L3>:],7  
8.1.1  人眼的构造    196 n~g,qEI;<x  
8.1.2  人眼的主要特性    197 RTW4r9~'  
8.1.3  双眼立体视觉    201 .'
y]Ea  
8.2  放大镜    202 ;9r`P_r  
8.2.1  目视光学仪器的工作原理    203 7aJLC!  
8.2.2  放大镜的视觉放大率    203 W~J>Srt  
8.2.3  放大镜光束限制    204 <4{,u1!t  
8.3  望远镜    205 L)cy&"L|  
8.3.1  望远镜的历史发展背景    205 o#-K,|-  
8.3.2  望远镜的基本类型与工作原理    206 \lnpsf  
8.3.3  望远镜的技术指标    207 w}<CH3cx  
8.4  显微镜    209 e.<$G'  
8.4.1  显微镜的历史发展背景    209 cboue LEt  
8.4.2  显微镜的基本工作原理与技术指标    210 ;/3 <  
8.4.3  显微镜的光束限制    211 :1eJc2o  
8.4.4  显微镜的分辨力与有效放大率    212 s\6kXR  
8.5  照相机与投影仪    216 4{h?!Z*  
8.5.1  照相机的历史发展背景    216 $\|$ekil4  
8.5.2  照相机的基本工作原理与性能参数    216 DL5`A?/  
8.5.3  投影仪的历史发展背景    220 DA_[pR  
8.5.4  投影仪的基本工作原理与性能参数    220 Q3M;'m  
8.6  光学成像系统的像质评价简介    222 ^gwVh~j  
8.7  光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用    223 )2|'
`  
8.7.1  光学传递函数像质评价基本概念    223 lH6z
Z8rh  
8.7.2  人眼的Zemax模型和在虚拟现实（VR）中的应用    225 5h9`lS2  
思考题    230 G
B1[`U%  
计算题    231 S(^*DV  
第9章  Zemax中的优化、公差与若干设计案例    233 !4 4)=xW  
9.1  Zemax优化方法简介    233 aN7VGc  
9.1.1  优化方法概述    233 ZqHh$QBD 9  
9.1.2  光学系统数学建模    234 0Dj<-n{9  
9.1.3  Zemax中评价函数的定义    236 W2VH?-Gw  
9.1.4  Zemax操作符的定义    237 *<yKT$(+_  
9.1.5  默认评价函数    238 T [ `t?,  
9.2  Zemax公差分析简介    239 5G@z l  
9.3  若干光学系统设计实例    242 @aU%1h5W;l  
9.3.1  优化设计双透镜光纤对接耦合系统    243 \$o!M1j  
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 ]o<'T.x  
9.3.3  基于偏振元件的光环形器设计    264 :"9 :J  
9.3.4  库克三片式成像镜头设计    272 $= '_$wG 8  
9.3.5  苹果手机镜头剖析    279 ANNfL9:Jy  
思考与练习题    292 e7f3dqn0  
参考文献    294 x[+t  
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作者:施跃春,陈家璧 编 *~F\k):>  
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定  价:56 aVI/x5p~  
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出 版 社:电子工业出版社 @|:_?  
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出版日期:2022年03月01日 S3V3<4CB  
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页  数:308 ^uzJu(  
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装  帧:平装 `+[e]dH  
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ISBN:9787121430510 b !FX]d1~k  
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