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。 ]?tC+UKb  
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目录 TrD2:N}dI  
第1章  几何光学基本定律与成像基本概念    1 Myaj81  
1.1  几何光学的基本概念    1 M$iDaEu-  
1.1.1  几何光学中的光源与光束    1 2O;Lw@W  
1.1.2  几何光学的基本定律    2 (xxNQ] l-(  
1.1.3  费马原理    4 RvrZtg5  
1.2  光学系统及成像的基本概念    7 O|wu;1pQ  
1.3  Zemax的界面简介与光学建模方式    9 Ad$CHx-  
1.3.1  Zemax的界面简介    9 Va"H.]  
1.3.2  Zemax光学建模与基本计算流程    11 b|jdYJbol&  
思考题    12 ,41Z_h  
计算与证明题    12 DO6Tz-%o  
第2章  共轴球面系统的成像理论    13 JWQd/   
2.1  几何光学中的符号规则    13 {E
U?{#  
2.1.1  线段    14 PW7{,1te,  
2.1.2  角度    14 r?Q`b2Q  
2.1.3  符号规则的意义    15 f"i(+:la  
2.1.4  符号的标注    15 \A "_|Yg  
2.2  单折射球面成像    15 z 3((L  
2.2.1  实际光线单折射球面的光路计算    15 D#"BY; J  
2.2.2  近轴区域单折射球面光路计算    18 l}w
9c`f  
2.2.3  近轴区域单折射球面成像规律    19 V}=%/OY?  
2.2.4  细光束大视场入射情况与场曲    23 2yB)2n#ut  
2.3  共轴球面系统成像    25 !'m MGxkEb  
2.3.1  共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式    26 9NzK1V0X  
2.3.2  共轴球面系统近轴像面位置计算    27 ' b?' u  
2.4  单个反射球面的成像    29 DNTkv_S  
2.5  Zemax中的像差评价与镜面参数设置    31 p>x[:*  
2.5.1  Spot Diagram与Ray Aberration简介    31 gbf2ty  
2.5.2  纯离焦    35 DPV>2' fV  
2.5.3  纯球差    37 \<n 9kwU  
2.5.4  球差和离焦    39 ly_@dsU'  
2.5.5  自动优化设计概念初步    40 `eZ +Pf".  
思考题    43 /w[B,_ZKTk  
计算与证明题    43 cl\Gh  
第3章  理想光学系统    45 F"I{_yleq'  
3.1  理想光学系统的基本理论    45 Ei$?]~ &  
3.2  理想光学系统的基点、基面    46 U-h'a: K  
3.2.1  焦点、焦面与焦距    47 F6'[8f  
3.2.2  主面与主点    48 `3wzOMgJ  
3.2.3  节点    49 WC0gJy  
3.3  理想光学系统的物像解析关系    49 A8|DB@Bi  
3.3.1  物像位置计算    49 MawWgd*  
3.3.2  放大率及相互关系    51 [-X

z:  
3.4  理想光学系统的图解法    54 =@ SJyW  
3.5  理想光学系统的组合    58 NCu:E{([  
3.5.1  双光组光学系统    59 3$ 'eDa[  
3.5.2  多光组光学系统正切计算法    61 {:@MBA34  
3.6  透镜    63 \}:RG^*m  
3.6.1  单折射球面的基点、基面与焦距    63 *HC[LM  
3.6.2  透镜的基点与焦距    64 [nYm-\M  
3.6.3  薄透镜与薄透镜组    70 n7EG%q6m+  
3.7  单透镜与双透镜的Zemax设计实例    72 ^k#.;Q#4  
3.7.1  单透镜Zemax设计实例    72 &<Iyb}tA?  
3.7.2  双胶合透镜Zemax设计实例    77 ='rSB.$Ctk  
计算题    81 --D&a;CO}  
第4章  平面系统    84 Bme_#  
4.1  平面折射与平行平板玻璃成像性质    84 =P}BAJ  
4.1.1  平行平板的成像性质    84 hwD;1n  
4.1.2  平行平板的等效空气层的概念    86 xY_<D+OV  
4.2  平面反射镜    88 UgqfO(  
4.2.1  平面反射镜的成像特性    89 r0Cc0TMdj  
4.2.2  平面反射镜的旋转效应    90 %jBI*WzR  
4.2.3  两面角镜的成像特性    91 N'5AU (  
4.3  反射棱镜    92 a ](Jc)  
4.3.1  反射棱镜的基本概念    92 I38j[Xk  
4.3.2  反射棱镜系统的物像坐标变换规律    94 {.HFB:<!}  
4.3.3  反射棱镜的展开与结构尺寸计算    95 F]qX}  
4.4  折射棱镜和楔镜    99 <i1.W!%  
4.4.1  折射棱镜    99 .sqX>sU/]  
4.4.2  楔镜    100 s3Wjg  
4.5  Zemax中的坐标断点    102 G=VbEL^H  
4.5.1  Zemax中的坐标系    102 AcoU.tpP  
4.5.2  坐标变换    103 M9PzA'}4W6  
4.5.3  Zemax中的坐标断点设置    104 a
rQEi  
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 ;:`0:Ao.  
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 s.uw,x  
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 U %,K8u|WH  
思考题    115 fR^aFT  
计算题    116 s{Wj&.)M  
第5章  光学系统的光束限制    118 ' K\ $B_  
5.1  光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳    118 PV(TDb:0  
5.1.1  孔径光阑的判断    119 /c4@QbB  
5.1.2  入射光瞳与出射光瞳    121 )@hG#KMK  
5.2  视场光阑、窗与渐晕    124 rzk-_AFR  
5.2.1  视场光阑    124 f7du1k3  
5.2.2  入射窗与出射窗    125 \9Yc2$dY  
5.2.3  渐晕    126 $qp,7RW  
5.3  光学系统的景深    131 2D vKW%;  
5.4  Zemax中光束限制的设计方法——单透镜光束限制的设计与分析    135 jmkVolz  
5.5  Zemax中渐晕的设计方法    140 9)~Ha iVB  
5.6  Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计    146 O_~vl m<#  
计算题    149 Jx-dWfe  
第6章  光度学基础    151 f8AgTw,K8  
6.1  光能和光度学的基本概念    151 {E3329t|'  
6.1.1  立体角的概念    151 QPZ|C{Ce  
6.1.2  辐射通量、光谱光视效率与光通量    153 4UV6'X)V  
6.1.3  光亮度、发光强度、光出射度和光照度    155 WF&?OHf2  
6.1.4  光学系统中光亮度和光通量的传递    159 7j//x Tr}a  
6.2  光学系统中的光能损失分析与计算    161 9FKowF_8  
6.2.1  光学系统中的光能损失分析    162 %fzZpd]v=,  
6.2.2  光学系统的透过率计算    164 Pkq
?tm$#  
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 lDU@Q(V#}<  
6.3.1  相对照度    164 O\z]1`i*o  
6.3.2  镀膜    165 H}f}Y8J{  
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 rL9u7)x  
计算题    173 o)U4RY*  
第7章  像差理论    174 ?E2$  
7.1  单色像差    174 MmL)CT  
7.1.1  轴上点与轴外点像差    174 &}+^*X  
7.1.2  正弦差与彗差    177 &}."sGK  
7.1.3  像散    180 1 Vq)& N  
7.1.4  场曲    181 +m+v1(@  
7.1.5  畸变    183 5;4bZ3e,0  
7.2  色差    184 6 h%%?  
7.2.1  位置色差    184 !o{>[  
7.2.2  放大率色差    184 AzlZe\V?)~  
7.3  Zemax中的像差模拟与分析    185 qTV;L-  
7.3.1  球差    185 ,T<q"d7-#  
7.3.2  彗差    187 gOSFvH8FU  
7.3.3  像散    189 D>>?8a  
7.3.4  场曲    189 GyP.;$NHa[  
7.3.5  畸变    191 .kT}E5  
7.3.6  色差    192 ))xyaYIZkk  
第8章  实际光学系统    196 -&UP[Mq  
8.1  人眼光学系统与视光学    196 !$1'q~sO  
8.1.1  人眼的构造    196 W_\~CntyZ  
8.1.2  人眼的主要特性    197 %j7HIxZh  
8.1.3  双眼立体视觉    201 L2$`S'UW  
8.2  放大镜    202 /ZpwJc`
e  
8.2.1  目视光学仪器的工作原理    203 lBN1OL[N  
8.2.2  放大镜的视觉放大率    203 ZPO+ #,  
8.2.3  放大镜光束限制    204 BJ,D1E  
8.3  望远镜    205 Z H1UAf  
8.3.1  望远镜的历史发展背景    205 f?P>P23  
8.3.2  望远镜的基本类型与工作原理    206 O3];1ud  
8.3.3  望远镜的技术指标    207 M0$wTmXM  
8.4  显微镜    209 .9'bi#:Cw  
8.4.1  显微镜的历史发展背景    209 {!]7=K)W9  
8.4.2  显微镜的基本工作原理与技术指标    210 K>_~zWnc  
8.4.3  显微镜的光束限制    211 G-#]|)  
8.4.4  显微镜的分辨力与有效放大率    212 !YZ$WiPl  
8.5  照相机与投影仪    216 5
52U~t  
8.5.1  照相机的历史发展背景    216 ~REP@!\r^  
8.5.2  照相机的基本工作原理与性能参数    216 .r4M]1Of  
8.5.3  投影仪的历史发展背景    220 Lo-\;%y  
8.5.4  投影仪的基本工作原理与性能参数    220 \:[J-ySJ  
8.6  光学成像系统的像质评价简介    222 W, YYL(L  
8.7  光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用    223 F&[MyXU4  
8.7.1  光学传递函数像质评价基本概念    223 9s9_a4t5  
8.7.2  人眼的Zemax模型和在虚拟现实（VR）中的应用    225 Hp}dm93T  
思考题    230 Ee0}Xv  
计算题    231 x } X1 O)  
第9章  Zemax中的优化、公差与若干设计案例    233 Q}(D^
rGP3  
9.1  Zemax优化方法简介    233 C#3K.0a  
9.1.1  优化方法概述    233 1:Dm,d;  
9.1.2  光学系统数学建模    234 PS
\n0  
9.1.3  Zemax中评价函数的定义    236 Ce~ a(J|"  
9.1.4  Zemax操作符的定义    237 89
8=9`7e  
9.1.5  默认评价函数    238 $ytlj1.  
9.2  Zemax公差分析简介    239 ?K>=>bS^h  
9.3  若干光学系统设计实例    242 L4)  
9.3.1  优化设计双透镜光纤对接耦合系统    243 2z+-vT%  
9.3.2  优化非球面镜实现半导体激光器与单模光纤的高效耦合    255 AhauNS^"{R  
9.3.3  基于偏振元件的光环形器设计    264 x+;"(]#  
9.3.4  库克三片式成像镜头设计    272 WJJwhr  
9.3.5  苹果手机镜头剖析    279 EDAVU  
思考与练习题    292 f0Zn3
1c^  
参考文献    294 WN`|5"?$  
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图片:搜狗截图20220510171244.png

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Vh o3I[C  
作者:施跃春,陈家璧 编 !c#~g0H+  
Sn~h[s_(  
定  价:56 xzrA%1y  
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出 版 社:电子工业出版社 Bq 9Eu1  
@Z{!T)#}j  
出版日期:2022年03月01日 9d8bh4[  

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页  数:308 rV6SN.  
1 ^q~NYTK  
装  帧:平装 aNxq_pRb  
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ISBN:9787121430510 WAWy3i  
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