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。
CkRilS< Nt;1&dwUb 目录
P:WxhO/ 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1
}KYOde@ 1.1 几何光学的基本概念 1
IR{XL\WF 1.1.1 几何光学中的
光源与光束 1
bk1.H@8 1.1.2 几何光学的基本定律 2
*&tTiv{^ 1.1.3 费马原理 4
iL!4r]~H 1.2 光学系统及成像的基本概念 7
DS9-i2 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9
VN0KK
1I 1.3.1 Zemax的界面简介 9
jZQ{XMF 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11
If]rg+|U 思考题 12
e _(';Lk 计算与证明题 12
Qp7F3,/# 第2章 共轴球面系统的成像理论 13
j"jQiL_* 2.1 几何光学中的符号规则 13
0Y'ow=8M 2.1.1 线段 14
l$kO%E' 2.1.2 角度 14
H]W'mm 2.1.3 符号规则的意义 15
>oN Wf 2.1.4 符号的标注 15
})`z6d]3 2.2 单折射球面成像 15
da~_(giD* 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15
^G 'n
z 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18
mHAfK B 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19
>5E1y! 2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23
K%_UNivN 2.3 共轴球面系统成像 25
E#3tkFF0Z[ 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26
#k1IrqUp 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27
yeMe2Zx 2.4 单个反射球面的成像 29
c^cr_i 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31
>K&chg@Hv 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31
fq4uiFi< 2.5.2 纯离焦 35
*VHWvj 2.5.3 纯球差 37
H!6+x*P0 2.5.4 球差和离焦 39
4cqf= 2.5.5 自动优化设计概念初步 40
j/q&qrlL 思考题 43
5wdKu,nq 计算与证明题 43
Y
DW^N]G 第3章 理想光学系统 45
`mI5Z*]- 3.1 理想光学系统的基本理论 45
s(ap~UCOw 3.2 理想光学系统的基点、基面 46
cL!A,+S[_ 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47
?`xm_udc 3.2.2 主面与主点 48
$-|$4lrS 3.2.3 节点 49
}I MV@z B 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49
GY %$7 3.3.1 物像位置计算 49
:>0,MO.^~K 3.3.2 放大率及相互关系 51
.XkD2~; 3.4 理想光学系统的图解法 54
x4MTE?hT 3.5 理想光学系统的组合 58
/fLm
)vN 3.5.1 双光组光学系统 59
Q1{9>NI 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61
$RB
p!7 3.6 透镜 63
DUH DFG 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63
oX*;iS X 3.6.2 透镜的基点与焦距 64
MslgQmlM 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70
{-MjsBR 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72
>)u{%@Rcy{ 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72
LE)$_i8gX 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77
C@[U:\ 计算题 81
+S+=lu _ 第4章 平面系统 84
H:9G/Nev 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84
CW/<?X<!n 4.1.1 平行平板的成像性质 84
7
, _b 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86
T$AVMVq 4.2 平面反射镜 88
mhOgv\?
4.2.1 平面反射镜的成像特性 89
kwqY~@W 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90
hg:$H9\% 4.2.3 两面角镜的成像特性 91
?=^\kXc[ 4.3 反射棱镜 92
VXlAK( 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92
=F Y2O`%a 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94
].5q,A] 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95
`u7^r^>A 4.4 折射棱镜和楔镜 99
1X`,7B@pz 4.4.1 折射棱镜 99
z]C=nXbk 4.4.2 楔镜 100
1
?Zw 4.5 Zemax中的坐标断点 102
Ziub%C[oV 4.5.1 Zemax中的坐标系 102
zUNUH^Il 4.5.2 坐标变换 103
#B6f{D[pI 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104
u??ti
OK{ 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
~(yW#'G 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
6O.kKhk 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
q,%Fvcmx+e 思考题 115
;Zj(**#H 计算题 116
diVg|Z3T 第5章 光学系统的光束限制 118
L;y BZLM 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118
=$L+J O 5.1.1 孔径光阑的判断 119
2K
o]Q_,~ 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121
3&5b!Y 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124
z*q+5p@~ 5.2.1 视场光阑 124
;+|Z5+7!6 5.2.2 入射窗与出射窗 125
|5:2?S2R 5.2.3 渐晕 126
}
XhL`% 5.3 光学系统的景深 131
INp:; 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
p >ua{}!L 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140
vD:J!|hs( 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146
c3ru4o*K 计算题 149
42A'`io[w] 第6章 光度学基础 151
@Tq-3Um 6.1 光能和光度学的基本概念 151
HC1<zW[ 6.1.1 立体角的概念 151
rFkZ'rp74b 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153
afna7TlS 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155
]W4{|%@H" 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159
S:`Gi>D 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161
Eu"8IM!%- 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162
u0,QsD)_X0 6.2.2 光学系统的透过率计算 164
%G,7Ul1f 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
\>}#[?y 6.3.1 相对照度 164
TF5jTpGq 6.3.2 镀膜 165
JC->
eY"O2 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
]jn1T^D' 计算题 173
_j3rs97@| 第7章 像差理论 174
'W4v>0 7.1 单色像差 174
_KkaseR 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174
5/i/.
0?n 7.1.2 正弦差与彗差 177
T0"nzukd 7.1.3 像散 180
E8"&gblg 7.1.4 场曲 181
O"EL3$9V 7.1.5 畸变 183
}$L1A 7.2 色差 184
8 l)K3;q_ 7.2.1 位置色差 184
<uJ
{>~ 7.2.2 放大率色差 184
C4`&_yoP4- 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185
$d])>4eQ 7.3.1 球差 185
`GY3H3B 7.3.2 彗差 187
XTk
:lzFH 7.3.3 像散 189
0*tnJB 7.3.4 场曲 189
o<Mccj 7.3.5 畸变 191
$'_Q@ZBq 7.3.6 色差 192
lo'#dpt< 第8章 实际光学系统 196
UBM#~~sM 8.1 人眼光学系统与视光学 196
)V>zXy}Y 8.1.1 人眼的构造 196
-3~S{) 8.1.2 人眼的主要特性 197
LklE,W 8.1.3 双眼立体视觉 201
UF6U5],`u 8.2 放大镜 202
?I?~BWu 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203
l;A '^ 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203
cJ@fJ| 8.2.3 放大镜光束限制 204
}vx,i99W? 8.3 望远镜 205
;-Os~81o? 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205
+v5f-CBu 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206
R@5eHP^ 8.3.3 望远镜的技术指标 207
x|Pz24yP9 8.4 显微镜 209
":qHDL3 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209
}~PG]A 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210
.|g@#XIwe# 8.4.3 显微镜的光束限制 211
NB'G{),)Z 8.4.4 显微镜的分辨力与有效放大率 212
Z:>3AJuS_ 8.5 照相机与投影仪 216
Bw!J!cCj 8.5.1 照相机的历史发展背景 216
IAMa 8.5.2 照相机的基本工作原理与性能参数 216
iHf):J?8
y 8.5.3 投影仪的历史发展背景 220
(jhi<eV 8.5.4 投影仪的基本工作原理与性能参数 220
0-{E% k 8.6 光学成像系统的像质评价简介 222
zDtC]y' 8.7 光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用 223
_z%~m2SP 8.7.1 光学传递函数像质评价基本概念 223
MZf?48"f 8.7.2 人眼的Zemax模型和在虚拟现实(VR)中的应用 225
.E+O,@?< 思考题 230
pM+9K:^B 计算题 231
"M/) LXn:0 第9章 Zemax中的优化、公差与若干设计案例 233
2Og5e 9.1 Zemax优化方法简介 233
n{L^W5B 9.1.1 优化方法概述 233
tN4&#YK< 9.1.2 光学系统数学建模 234
\?Z7| 9.1.3 Zemax中评价函数的定义 236
L'`Au/%S} 9.1.4 Zemax操作符的定义 237
i M
MKA0JM 9.1.5 默认评价函数 238
_unoDoB 9.2 Zemax公差分析简介 239
8d8jUPFQ 9.3 若干光学系统设计实例 242
&s}sA+w 9.3.1 优化设计双透镜光纤对接耦合系统 243
pCo3%( 9.3.2 优化非球面镜实现半导体
激光器与单模光纤的高效耦合 255
_%Xp2`m 9.3.3 基于偏振元件的光环形器设计 264
>b9J!'G,( 9.3.4 库克三片式成像镜头设计 272
-bdWG]w" 9.3.5 苹果手机镜头剖析 279
4VeT]`C^h 思考与练习题 292
%O#zE-H" 参考文献 294
OvwoU=u FNOsw\Bo
J?dz>3Rhx9 -EFdP] XO 作者:施跃春,陈家璧 编
)eZ}Kt+ 6)Za K 定 价:56
|@1(^GX u9,dSR 出 版 社:电子工业出版社
;r6YIS4@ c/^:vTF 出版日期:2022年03月01日
PZ'|) FJ!`[.t1AU 页 数:308
L;vglS=l; p$x>I3C(\ 装 帧:平装
No[9m_ NKB["+S< ISBN:9787121430510
T|h!06 )=#Js<&3: