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。
H
\.EKZ &pZ]F=.r+ 目录
"sUe:F; 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1
>Djv8 0 1.1 几何光学的基本概念 1
Ud*.[GRD~ 1.1.1 几何光学中的
光源与光束 1
VrQw;-rQ 1.1.2 几何光学的基本定律 2
8T&m{s 1.1.3 费马原理 4
~*L H[l>K 1.2 光学系统及成像的基本概念 7
r&o%n5B 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9
S;Lqx5Cd 1.3.1 Zemax的界面简介 9
1&i!92:E 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11
tCI8\~ 思考题 12
1k-^LdDj 计算与证明题 12
AZI%KM[ 第2章 共轴球面系统的成像理论 13
~.VWrHC 2.1 几何光学中的符号规则 13
6:330"9 2.1.1 线段 14
f|m.v
+7k 2.1.2 角度 14
rQ30)5^V| 2.1.3 符号规则的意义 15
zbl h_6 2.1.4 符号的标注 15
8W[QV 2.2 单折射球面成像 15
w^A8ZT0^7 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15
nO\|43W 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18
q.K >v' 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19
n"@3d.21 2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23
E@0wt^ 2.3 共轴球面系统成像 25
+ulX(u(, 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26
/ (W{` 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27
RLw=y{%p 2.4 单个反射球面的成像 29
`w[0q?}"` 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31
9P{5bG0o8 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31
wrK$ZO] 2.5.2 纯离焦 35
d,8V-Dk+p 2.5.3 纯球差 37
)n5]+VTZ5 2.5.4 球差和离焦 39
zp% MK+x 2.5.5 自动优化设计概念初步 40
4{}u PbS 思考题 43
r1}7Q7-z 计算与证明题 43
)#xd]~< 第3章 理想光学系统 45
[9'5+RXw3 3.1 理想光学系统的基本理论 45
1YAy\F~`. 3.2 理想光学系统的基点、基面 46
bsP:tFw> 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47
E 7;KG^ 3.2.2 主面与主点 48
5NJ@mm{0 3.2.3 节点 49
y?_tSnDK 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49
i:qc2#O:J 3.3.1 物像位置计算 49
i*.Z~$ 3.3.2 放大率及相互关系 51
_YmYy\g 3.4 理想光学系统的图解法 54
rya4sxCh 3.5 理想光学系统的组合 58
nFw&vR/q 3.5.1 双光组光学系统 59
K 2LLuS! 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61
;9,Ll%Lk< 3.6 透镜 63
<2}"Y(zwKl 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63
qW;nWfkYC 3.6.2 透镜的基点与焦距 64
@U}fvdft 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70
wUh'1D<(r 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72
D;BFl(l 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72
hCQ{D|/ 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77
?uk|x!Ko] 计算题 81
YjvqU /[3 第4章 平面系统 84
|+suGqo 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84
Da?0B9' 4.1.1 平行平板的成像性质 84
|PI.xl:ch 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86
_$MoMg{uJH 4.2 平面反射镜 88
*M"lUw#(f 4.2.1 平面反射镜的成像特性 89
0kmVP~K 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90
ZZ[5Z=te? 4.2.3 两面角镜的成像特性 91
FRs5 Pb1 4.3 反射棱镜 92
{3_M&$jN 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92
H{p+gj^J 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94
<:q]t6]$ 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95
2=["jP!B 4.4 折射棱镜和楔镜 99
A3C<9wXx 4.4.1 折射棱镜 99
dRWp/3 } 4.4.2 楔镜 100
wQPjo!FEX 4.5 Zemax中的坐标断点 102
F'pD_d9]e 4.5.1 Zemax中的坐标系 102
+qzsC/y 4.5.2 坐标变换 103
wz073-v>ZV 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104
WdunI~&. 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
Zt[
PkBi 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
.'__ [|-{; 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
Yw?%>L 思考题 115
>"zSW? 计算题 116
)JeiTh^ 第5章 光学系统的光束限制 118
xQWZk`6~L 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118
> {fX;l 5.1.1 孔径光阑的判断 119
5#QB&A> 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121
-bZ^A~<O, 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124
VNXB7#ry 5.2.1 视场光阑 124
8I@=? 5.2.2 入射窗与出射窗 125
|{t}ULc 5.2.3 渐晕 126
NBUM* Z 5.3 光学系统的景深 131
pZjyzH{~ 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
M#F;eK2pf 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140
;<ed1%Le, 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146
-2% [] 计算题 149
B0Xn9Tvk 第6章 光度学基础 151
ec"L*l" 6.1 光能和光度学的基本概念 151
QVzLf+R~ 6.1.1 立体角的概念 151
Bz/NFNi[p 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153
XK(<N<Z@|e 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155
&W".fRH_O 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159
mgH4)!Z*56 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161
sNS!/ 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162
(nvSB}? 6.2.2 光学系统的透过率计算 164
BuK 82 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
7th&C,c& 6.3.1 相对照度 164
B1*%pjy 6.3.2 镀膜 165
3YA !2 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
.i[Tp6'%, 计算题 173
lt}|Y9h 第7章 像差理论 174
E*rDwTd 7.1 单色像差 174
!C#q 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174
d:<{!}BR3 7.1.2 正弦差与彗差 177
h'IBVI!P 7.1.3 像散 180
(_U&EX% 7.1.4 场曲 181
xJc'tT6@ 7.1.5 畸变 183
4v E,nx= 7.2 色差 184
)1H]a'j 7.2.1 位置色差 184
(W*yF2r 7.2.2 放大率色差 184
RFQa9Rxk 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185
F4">go 7.3.1 球差 185
WmOd1 7.3.2 彗差 187
u8-)LOf( 7.3.3 像散 189
p]=8=pE< 7.3.4 场曲 189
r&Za*TD^ 7.3.5 畸变 191
pS0-<-\R 7.3.6 色差 192
U:YT>U1Z 第8章 实际光学系统 196
ke)3*.Y%C 8.1 人眼光学系统与视光学 196
3#0nus|=S 8.1.1 人眼的构造 196
'<4OA!,^) 8.1.2 人眼的主要特性 197
}JrM!' 8.1.3 双眼立体视觉 201
F!^ Y!Y@H 8.2 放大镜 202
s^3t18m&1 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203
hMi!H.EX. 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203
RQ}x7</{ 8.2.3 放大镜光束限制 204
cs~
}k7>< 8.3 望远镜 205
s+Ln>c'|o 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205
$ZwsTV]x 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206
q'q'v
S 8.3.3 望远镜的技术指标 207
B^{bXhDp 8.4 显微镜 209
uR@\/6!@ 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209
kwZC3p\\ 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210
shnfH 8.4.3 显微镜的光束限制 211
v_)cp9d] 8.4.4 显微镜的分辨力与有效放大率 212
6q6&N'We 8.5 照相机与投影仪 216
]<W1edr 8.5.1 照相机的历史发展背景 216
!>9*$E
| 8.5.2 照相机的基本工作原理与性能参数 216
VaSw}q/o:/ 8.5.3 投影仪的历史发展背景 220
>nvreis 8.5.4 投影仪的基本工作原理与性能参数 220
[-vd]ob 8.6 光学成像系统的像质评价简介 222
)p12SGR5 8.7 光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用 223
^vsOlA(4 8.7.1 光学传递函数像质评价基本概念 223
AvP*p{we 8.7.2 人眼的Zemax模型和在虚拟现实(VR)中的应用 225
&&JI$x0; 思考题 230
'HW(RC0dR 计算题 231
~g>15b3 第9章 Zemax中的优化、公差与若干设计案例 233
[9aaHf@' 9.1 Zemax优化方法简介 233
cGOE $nL 9.1.1 优化方法概述 233
%>5Ht e< 9.1.2 光学系统数学建模 234
2/?pI/W 9.1.3 Zemax中评价函数的定义 236
UxD1+\N6? 9.1.4 Zemax操作符的定义 237
}u:^ Mz 9.1.5 默认评价函数 238
4ol=YGCI_ 9.2 Zemax公差分析简介 239
>G/>:wwSP. 9.3 若干光学系统设计实例 242
McH*J j 9.3.1 优化设计双透镜光纤对接耦合系统 243
kD MS7y<s 9.3.2 优化非球面镜实现半导体
激光器与单模光纤的高效耦合 255
A 7DdU NR 9.3.3 基于偏振元件的光环形器设计 264
P{QRmEE 9.3.4 库克三片式成像镜头设计 272
Mk,8v],-Tj 9.3.5 苹果手机镜头剖析 279
2MB\!fh 思考与练习题 292
]DC]=F. 参考文献 294
:M|bw{P* |mY<TWoX
J,m.LpY YVu8/D@ o 作者:施跃春,陈家璧 编
!i}G>*XH, fa5($jJ& 定 价:56
If!0w
;h De:w(Rm 出 版 社:电子工业出版社
T7cT4PAW Ra~n:$tg2 出版日期:2022年03月01日
?xUz{O0/ Yn1 U@! 页 数:308
W,AI E6F fp12-Hk ~ 装 帧:平装
ub4(mS >+,1@R ISBN:9787121430510
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