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。 ))we\I__8  
LqH?3):  
目录 'j=PbA  
第1章  几何光学基本定律与成像基本概念    1 Luu-c<*M  
1.1  几何光学的基本概念    1 jDkc~Wwa  
1.1.1  几何光学中的光源与光束    1 >O[^\H!\  
1.1.2  几何光学的基本定律    2 {U2|):  
1.1.3  费马原理    4 LVz%$Cq,0  
1.2  光学系统及成像的基本概念    7 4$#ia F  
1.3  Zemax的界面简介与光学建模方式    9 kK_>*iCMo  
1.3.1  Zemax的界面简介    9 M4$4D?  
1.3.2  Zemax光学建模与基本计算流程    11 34&$_0zn  
思考题    12 A?<"^<A^  
计算与证明题    12 ;/]c^y  
第2章  共轴球面系统的成像理论    13 'e
8d["N  
2.1  几何光学中的符号规则    13 ,L;c{[*
rh  
2.1.1  线段    14 #v]aT ]}  
2.1.2  角度    14 ,
J4a~fPf  
2.1.3  符号规则的意义    15 }F9?*2\/  
2.1.4  符号的标注    15 EJiF_  
2.2  单折射球面成像    15 ZYp-dlEXq  
2.2.1  实际光线单折射球面的光路计算    15 e?'k[ES^  
2.2.2  近轴区域单折射球面光路计算    18 yW7S }I  
2.2.3  近轴区域单折射球面成像规律    19 7H@Cy}a  
2.2.4  细光束大视场入射情况与场曲    23 1pBsr(  
2.3  共轴球面系统成像    25 `5aypJf1  
2.3.1  共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式    26 $y |6<  
2.3.2  共轴球面系统近轴像面位置计算    27 x[,wJzp\6  
2.4  单个反射球面的成像    29 E`LIENm  
2.5  Zemax中的像差评价与镜面参数设置    31 "{1}  
2.5.1  Spot Diagram与Ray Aberration简介    31 ,t,65@3+b  
2.5.2  纯离焦    35 !D]6Cq  
2.5.3  纯球差    37 T;vPR,]rz  
2.5.4  球差和离焦    39 {b8Y-  
2.5.5  自动优化设计概念初步    40 rD)v%vvr&`  
思考题    43 lKD<  
计算与证明题    43 /Gu2@m[r  
第3章  理想光学系统    45 B7^n30+L  
3.1  理想光学系统的基本理论    45 u\\niCNA  
3.2  理想光学系统的基点、基面    46 YuZ   
3.2.1  焦点、焦面与焦距    47 [,V92-s;N  
3.2.2  主面与主点    48 EYj2h .k  
3.2.3  节点    49 nJ`a1L{N  
3.3  理想光学系统的物像解析关系    49 ? Gu_UW  
3.3.1  物像位置计算    49 2nz'/G  
3.3.2  放大率及相互关系    51 y8 u)Q  
3.4  理想光学系统的图解法    54 IF21T  
3.5  理想光学系统的组合    58 o+WrIAR  
3.5.1  双光组光学系统    59 KPvYq?F>4  
3.5.2  多光组光学系统正切计算法    61 i /U{dzZ  
3.6  透镜    63 BN>$LL  
3.6.1  单折射球面的基点、基面与焦距    63 C=f(NpyD6  
3.6.2  透镜的基点与焦距    64 wUPywV1UO  
3.6.3  薄透镜与薄透镜组    70 rsj}hS$  
3.7  单透镜与双透镜的Zemax设计实例    72 1OGv+b)  
3.7.1  单透镜Zemax设计实例    72 %^BOYvPx  
3.7.2  双胶合透镜Zemax设计实例    77 )ejqE6'[  
计算题    81 9fLP&v  
第4章  平面系统    84 CX2q7azG  
4.1  平面折射与平行平板玻璃成像性质    84 RIpq/^Th  
4.1.1  平行平板的成像性质    84 ?;QKe0I^  
4.1.2  平行平板的等效空气层的概念    86 iPL'JVPZ  
4.2  平面反射镜    88 n\NDi22  
4.2.1  平面反射镜的成像特性    89 `v+O5  
4.2.2  平面反射镜的旋转效应    90 dD2e"OIX  
4.2.3  两面角镜的成像特性    91 "4-Nnm  
4.3  反射棱镜    92 ?ew]i'9(  
4.3.1  反射棱镜的基本概念    92 G U/k^Qy  
4.3.2  反射棱镜系统的物像坐标变换规律    94 hLA=7  
4.3.3  反射棱镜的展开与结构尺寸计算    95 m9i
%U   
4.4  折射棱镜和楔镜    99 ]=$ay0HC  
4.4.1  折射棱镜    99 -]MP,P%  
4.4.2  楔镜    100 d-2I_ )9  
4.5  Zemax中的坐标断点    102 G+yz8@  
4.5.1  Zemax中的坐标系    102 43]&SXprH  
4.5.2  坐标变换    103 X-WvKH(=w  
4.5.3  Zemax中的坐标断点设置    104 !f2>6}hE  
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 T1TZ+\  
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 R')GQ.yYq  
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 O&RHCR-
\  
思考题    115 n8ya$bc  
计算题    116 yc}t(*A5  
第5章  光学系统的光束限制    118 Q%h o[KU  
5.1  光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳    118 +Rd{ ?)2~  
5.1.1  孔径光阑的判断    119 U}h |Zk  
5.1.2  入射光瞳与出射光瞳    121 &BR?;LD  
5.2  视场光阑、窗与渐晕    124 -$p-o Z)  
5.2.1  视场光阑    124 Bnc  
5.2.2  入射窗与出射窗    125 c>k6i?u:X7  
5.2.3  渐晕    126 LKG|S<s  
5.3  光学系统的景深    131 P"VLGa  
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 b%$C!Tq'  
5.5  Zemax中渐晕的设计方法    140 he6) L6T  
5.6  Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计    146 : \`MrI^  
计算题    149 L{Zy7O]"d  
第6章  光度学基础    151 O&%T_Zk@@  
6.1  光能和光度学的基本概念    151 : s3Vl  
6.1.1  立体角的概念    151 2}#PDhn  
6.1.2  辐射通量、光谱光视效率与光通量    153 j<5R$^?U  
6.1.3  光亮度、发光强度、光出射度和光照度    155 #&gy@!a~  
6.1.4  光学系统中光亮度和光通量的传递    159 L zy|<:K+$  
6.2  光学系统中的光能损失分析与计算    161 L4-Pq\2  
6.2.1  光学系统中的光能损失分析    162 v2g+oKO]  
6.2.2  光学系统的透过率计算    164 ;sJ2K"c  
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 0\;a:E.c  
6.3.1  相对照度    164 0:S)2"I58p  
6.3.2  镀膜    165 '^AXUb  
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 |e(x< [s5  
计算题    173 zK;t041e  
第7章  像差理论    174 w+D5a VJ  
7.1  单色像差    174 2%H(a)  
7.1.1  轴上点与轴外点像差    174 u'
][3  
7.1.2  正弦差与彗差    177 ddxv.kIj.  
7.1.3  像散    180 [G)Sq;  
7.1.4  场曲    181 IA!Kpg W  
7.1.5  畸变    183 3 g&mND  
7.2  色差    184 m#p^'}]!;  
7.2.1  位置色差    184 dy'?@Lj;  
7.2.2  放大率色差    184 upKrr  
7.3  Zemax中的像差模拟与分析    185 ('oUcDOFTS  
7.3.1  球差    185 e2F7G>q:5  
7.3.2  彗差    187 djM=QafB:C  
7.3.3  像散    189 aKZD4;  
7.3.4  场曲    189 {F[
Xe_=#"  
7.3.5  畸变    191 N<%,3W_-_  
7.3.6  色差    192 2e=Hjf )  
第8章  实际光学系统    196 \x}UjHYIc&  
8.1  人眼光学系统与视光学    196 XjNu|H/  
8.1.1  人眼的构造    196 b.+\qaR  
8.1.2  人眼的主要特性    197 m+ YgfR  
8.1.3  双眼立体视觉    201 >Fh@:M7z  
8.2  放大镜    202 *WG}K?"/  
8.2.1  目视光学仪器的工作原理    203 ~E~J*R Ze  
8.2.2  放大镜的视觉放大率    203 UQ?8dw:E~  
8.2.3  放大镜光束限制    204 zKr(Gt8  
8.3  望远镜    205 l|{<!7a  
8.3.1  望远镜的历史发展背景    205 .S;/v--F  
8.3.2  望远镜的基本类型与工作原理    206 RCr:2 Iz  
8.3.3  望远镜的技术指标    207 ?0X.Ith^.  
8.4  显微镜    209 CXA8V"@&b/  
8.4.1  显微镜的历史发展背景    209 0XNb@ogo  
8.4.2  显微镜的基本工作原理与技术指标    210 :z7!X.*  
8.4.3  显微镜的光束限制    211 71InYIed  
8.4.4  显微镜的分辨力与有效放大率    212 DFMWgBL  
8.5  照相机与投影仪    216 cCIEG e6  
8.5.1  照相机的历史发展背景    216 J^cDa|j  
8.5.2  照相机的基本工作原理与性能参数    216 I6_+3}Hm{  
8.5.3  投影仪的历史发展背景    220 lVHJ}(<'p  
8.5.4  投影仪的基本工作原理与性能参数    220 FqfeH_-U  
8.6  光学成像系统的像质评价简介    222 )g9qkQ8q  
8.7  光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用    223 D6pk!mS  
8.7.1  光学传递函数像质评价基本概念    223 @U5o;X!qU  
8.7.2  人眼的Zemax模型和在虚拟现实（VR）中的应用    225 Qd&j~cG@  
思考题    230 $}@ll^  
计算题    231 S6 *dp68  
第9章  Zemax中的优化、公差与若干设计案例    233 Rx.0P6s  
9.1  Zemax优化方法简介    233 6gXc-}dp  
9.1.1  优化方法概述    233 )C[8#Q-:  
9.1.2  光学系统数学建模    234 wpdT "  
9.1.3  Zemax中评价函数的定义    236 `4MPXfoBL  
9.1.4  Zemax操作符的定义    237 3 0Z;}<)9  
9.1.5  默认评价函数    238 hpU7
 
9.2  Zemax公差分析简介    239 eJ'ojc3  
9.3  若干光学系统设计实例    242 ~p.23G]x  
9.3.1  优化设计双透镜光纤对接耦合系统    243 smggr{-  
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 p|%)uA3'/  
9.3.3  基于偏振元件的光环形器设计    264 .?qS8:yA  
9.3.4  库克三片式成像镜头设计    272 gd*\,P  
9.3.5  苹果手机镜头剖析    279 OA;L^d  
思考与练习题    292 _]g6 3q  
参考文献    294 n"JrjvS  
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J{Jxb1:c  
WG,{:|!E  
作者:施跃春,陈家璧 编 %/7`G-a.B  
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定  价:56 c72/e7gV  
g?ft;kR6S  
出 版 社:电子工业出版社 Xs`/q}R  
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JB.PF  
出版日期:2022年03月01日 01J.XfCd6  
d 9|u~3  
页  数:308 /T?['#:r-)  
)9$Xfq/  
装  帧:平装 a)]N#gx  
L_(|5#IDw  
ISBN:9787121430510 \*7Tj-#  
\K=Jd#9c