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。 %-yzU/`JF  
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目录  :`N
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第1章  几何光学基本定律与成像基本概念    1 ^7wqb'xg  
1.1  几何光学的基本概念    1 >vp4R`  
1.1.1  几何光学中的光源与光束    1 ?5J# yn  
1.1.2  几何光学的基本定律    2 5"@>>"3U  
1.1.3  费马原理    4 e,epKtL  
1.2  光学系统及成像的基本概念    7 W]#w4Fp!  
1.3  Zemax的界面简介与光学建模方式    9 W,NqevXo:  
1.3.1  Zemax的界面简介    9 e)wi}\:q_  
1.3.2  Zemax光学建模与基本计算流程    11 uUg;v/:  
思考题    12 wv\K  
计算与证明题    12 =X?fA,  
第2章  共轴球面系统的成像理论    13 iq*im$9J  
2.1  几何光学中的符号规则    13 L4Zt4Yuw  
2.1.1  线段    14 I{OizBom  
2.1.2  角度    14 ~*7$aj  
2.1.3  符号规则的意义    15 JyZuj>` 6  
2.1.4  符号的标注    15 #Z1-+X8P  
2.2  单折射球面成像    15 udqrHR5  
2.2.1  实际光线单折射球面的光路计算    15 '";#v.
!  
2.2.2  近轴区域单折射球面光路计算    18 V.&F%(L  
2.2.3  近轴区域单折射球面成像规律    19 ^T!Zz"/:  
2.2.4  细光束大视场入射情况与场曲    23 v']_)  
2.3  共轴球面系统成像    25 ,)Q-o2(C  
2.3.1  共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式    26 S~);   
2.3.2  共轴球面系统近轴像面位置计算    27 GMJ4v S  
2.4  单个反射球面的成像    29 %jzTQ+.%]^  
2.5  Zemax中的像差评价与镜面参数设置    31 86OrJdD8  
2.5.1  Spot Diagram与Ray Aberration简介    31 #+1|O;PB#  
2.5.2  纯离焦    35 u:f ]|Q
 
2.5.3  纯球差    37 `Y:]&w  
2.5.4  球差和离焦    39 i"}z9Ae~.  
2.5.5  自动优化设计概念初步    40 04-_ K  
思考题    43 Z?{\34lPj  
计算与证明题    43 y017 B<Ou  
第3章  理想光学系统    45 :oZ<[#p"*  
3.1  理想光学系统的基本理论    45 DLrV{8%W  
3.2  理想光学系统的基点、基面    46 ~D9Cu>d9  
3.2.1  焦点、焦面与焦距    47 20V~?xs~  
3.2.2  主面与主点    48 2{&A)Z!I  
3.2.3  节点    49 :awkhx  
3.3  理想光学系统的物像解析关系    49 t`z"=S  
3.3.1  物像位置计算    49 Mpojabsh  
3.3.2  放大率及相互关系    51 /eQAGFG  
3.4  理想光学系统的图解法    54 !^%3  
3.5  理想光学系统的组合    58 d <}'eBT'  
3.5.1  双光组光学系统    59 @}Hu)HO  
3.5.2  多光组光学系统正切计算法    61 #gQn3.PX+y  
3.6  透镜    63 +a!3*G@N+  
3.6.1  单折射球面的基点、基面与焦距    63 i]r(VKX  
3.6.2  透镜的基点与焦距    64 Ei_~K';  
3.6.3  薄透镜与薄透镜组    70 -x+3nb|.  
3.7  单透镜与双透镜的Zemax设计实例    72 #SHeK 4  
3.7.1  单透镜Zemax设计实例    72 [Kwj 7q`  
3.7.2  双胶合透镜Zemax设计实例    77 G1z*e.+y  
计算题    81 pX_#Y)5  
第4章  平面系统    84 \Osu1]Jn>  
4.1  平面折射与平行平板玻璃成像性质    84 ,GH`tK_  
4.1.1  平行平板的成像性质    84 &IQ=M.!r  
4.1.2  平行平板的等效空气层的概念    86 U*[E+Uq}:N  
4.2  平面反射镜    88 J,?#O#j  
4.2.1  平面反射镜的成像特性    89 z?\it(  
4.2.2  平面反射镜的旋转效应    90 `3F#k[IR  
4.2.3  两面角镜的成像特性    91 3%+~"4&  
4.3  反射棱镜    92 #-;c!<2  
4.3.1  反射棱镜的基本概念    92 j9NF|  
4.3.2  反射棱镜系统的物像坐标变换规律    94 2%pED xui  
4.3.3  反射棱镜的展开与结构尺寸计算    95 _Q5mPBO  
4.4  折射棱镜和楔镜    99 `DY yK?R  
4.4.1  折射棱镜    99 qi4P(s-i
 
4.4.2  楔镜    100 Dx-P]j)4x  
4.5  Zemax中的坐标断点    102 wD9K\%jIr!  
4.5.1  Zemax中的坐标系    102 LU:xmDv  
4.5.2  坐标变换    103 oN1D&*  
4.5.3  Zemax中的坐标断点设置    104 +yP!7]  
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 BD C DQ  
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 f)*"X[)o
 
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 jA{5)-g  
思考题    115 jo:Z  
计算题    116 efQ8jO  
第5章  光学系统的光束限制    118 bCw{9El!K4  
5.1  光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳    118 bT
D?uX!^@  
5.1.1  孔径光阑的判断    119 RM|J |R  
5.1.2  入射光瞳与出射光瞳    121 IA`voO$  
5.2  视场光阑、窗与渐晕    124 z By%=)`  
5.2.1  视场光阑    124 Pp_4B  
5.2.2  入射窗与出射窗    125 cdMSC7l!  
5.2.3  渐晕    126 aRMlE*yW  
5.3  光学系统的景深    131 \(\a=
 
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 LE8<JMB  
5.5  Zemax中渐晕的设计方法    140 p1KhI;^  
5.6  Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计    146 Ljy797{f  
计算题    149 aN0[6+KP;  
第6章  光度学基础    151 stRM*.  
6.1  光能和光度学的基本概念    151 >G5aFk  
6.1.1  立体角的概念    151 ~~/
,2^  
6.1.2  辐射通量、光谱光视效率与光通量    153 ]M5~p^ RB  
6.1.3  光亮度、发光强度、光出射度和光照度    155 :TQp,CEa  
6.1.4  光学系统中光亮度和光通量的传递    159 ;\RVC7  
6.2  光学系统中的光能损失分析与计算    161 TWRP|i!i  
6.2.1  光学系统中的光能损失分析    162 H+[?{+"#@l  
6.2.2  光学系统的透过率计算    164 kOQ)QX  
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 B(W~]i  
6.3.1  相对照度    164 Av.tr&ZNb  
6.3.2  镀膜    165 lCU clD  
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 3:WqUb\QK  
计算题    173 f]NLR>$L}  
第7章  像差理论    174 N )Z>]&5  
7.1  单色像差    174 D]@(LbMG4  
7.1.1  轴上点与轴外点像差    174 # ?2*I2_  
7.1.2  正弦差与彗差    177 =2p?_.|'  
7.1.3  像散    180 !eyLh&]5  
7.1.4  场曲    181 v?`R8  
7.1.5  畸变    183 IBT>&(cnV  
7.2  色差    184 vvxxwZa=O  
7.2.1  位置色差    184 t=P+m  
7.2.2  放大率色差    184 %%NoXW  
7.3  Zemax中的像差模拟与分析    185 2w.FC  
7.3.1  球差    185 u nv:sV#b  
7.3.2  彗差    187 R (f:UC  
7.3.3  像散    189
ew1L+  
7.3.4  场曲    189 #<0Hvde  
7.3.5  畸变    191 &ivU4rEG  
7.3.6  色差    192 ,j%\3g`  
第8章  实际光学系统    196 `PUqz&  
8.1  人眼光学系统与视光学    196 tYD8Y  
8.1.1  人眼的构造    196 NljpkeX'  
8.1.2  人眼的主要特性    197 Dmh$@Uu#F  
8.1.3  双眼立体视觉    201 if'=W6W  
8.2  放大镜    202 S F)$b  
8.2.1  目视光学仪器的工作原理    203 x@  =p  
8.2.2  放大镜的视觉放大率    203 H:(B^uH  
8.2.3  放大镜光束限制    204 )U\i7[k>  
8.3  望远镜    205 oKn$g[,SJh  
8.3.1  望远镜的历史发展背景    205 MRpMmu  
8.3.2  望远镜的基本类型与工作原理    206 @D9O<x  
8.3.3  望远镜的技术指标    207 M XG>|  
8.4  显微镜    209 $>/d)o  
8.4.1  显微镜的历史发展背景    209 (:b
f m  
8.4.2  显微镜的基本工作原理与技术指标    210 _A,_RM$Y  
8.4.3  显微镜的光束限制    211 K
&[0`sH!  
8.4.4  显微镜的分辨力与有效放大率    212 ei= 4u'  
8.5  照相机与投影仪    216 FF8jW1  
8.5.1  照相机的历史发展背景    216 Vl^x_gs#_]  
8.5.2  照相机的基本工作原理与性能参数    216 uc,>VzdB  
8.5.3  投影仪的历史发展背景    220 Q6(~VvC-  
8.5.4  投影仪的基本工作原理与性能参数    220 M ygCg(h  
8.6  光学成像系统的像质评价简介    222 IOFXkpKR  
8.7  光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用    223 eCI'<^  
8.7.1  光学传递函数像质评价基本概念    223 mP^B2"|q  
8.7.2  人眼的Zemax模型和在虚拟现实（VR）中的应用    225 goR_\b SU  
思考题    230 2VV>?s  
计算题    231 ?i<l7
 
第9章  Zemax中的优化、公差与若干设计案例    233 oRbWqN`F.  
9.1  Zemax优化方法简介    233 nFni1cCD  
9.1.1  优化方法概述    233 hrniZ^  
9.1.2  光学系统数学建模    234 B
e{@ L  
9.1.3  Zemax中评价函数的定义    236 U4d7-&U  
9.1.4  Zemax操作符的定义    237 ^y>V-R/N  
9.1.5  默认评价函数    238 C@-Hm  
9.2  Zemax公差分析简介    239 9':Ipf&x  
9.3  若干光学系统设计实例    242 7#)k-S!B  
9.3.1  优化设计双透镜光纤对接耦合系统    243 le5@WG/x  
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 $j- Fm:ZIA  
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 T.#_v#oM  
9.3.5  苹果手机镜头剖析    279 >"/TiQt  
思考与练习题    292 0s`6d;  
参考文献    294 k)knyEUi  
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S*Ea" vBA  
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作者:施跃春,陈家璧 编 cs2-
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定  价:56 @6ckB (  
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出 版 社:电子工业出版社 HP*)^`6X  
0-p^oA  
出版日期:2022年03月01日 -, +o*BP  
_CNXyFw.7  
页  数:308 (l
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装  帧:平装 (U5XB [r_P  
ok--Jyhv#  
ISBN:9787121430510 5{-Hg[+9  
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