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。
/+11`B09 }Q=@$YIesD 目录
!6yyX}%o 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1
wva| TZ 1.1 几何光学的基本概念 1
_olhCLIR- 1.1.1 几何光学中的
光源与光束 1
Ot^<:\<`G 1.1.2 几何光学的基本定律 2
4X()D {uR 1.1.3 费马原理 4
, :10 1.2 光学系统及成像的基本概念 7
0cpI2 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9
EYsf<8cl 1.3.1 Zemax的界面简介 9
"G(^v?x:P 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11
`:4\RcTb/ 思考题 12
?>\JX 计算与证明题 12
"I7 Sed7 第2章 共轴球面系统的成像理论 13
#?V7kds] 2.1 几何光学中的符号规则 13
-kv'C6gB 2.1.1 线段 14
&ND8^lR=Y; 2.1.2 角度 14
+1R
qo 2.1.3 符号规则的意义 15
{eQ')f 2.1.4 符号的标注 15
qMA K"%x 2.2 单折射球面成像 15
}gfs 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15
B <CK~ybY 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18
W,g0n=2V 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19
W{{{c2 . 2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23
FTA[O.tiG 2.3 共轴球面系统成像 25
NY& |:F 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26
Gp PlO] 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27
`4&a"`&$ 2.4 单个反射球面的成像 29
5W(S~} 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31
WN_i-A1G/h 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31
_i-(`5 2.5.2 纯离焦 35
E>|xv#:~DV 2.5.3 纯球差 37
UP*\p79oO 2.5.4 球差和离焦 39
(16U]s 2.5.5 自动优化设计概念初步 40
\N?,6;%xB 思考题 43
8%Wg;:DZx 计算与证明题 43
pFUW7jE 第3章 理想光学系统 45
//ZYN2lT4 3.1 理想光学系统的基本理论 45
L'*P;z7< 3.2 理想光学系统的基点、基面 46
7Lv5@ 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47
l5}b.B^w 3.2.2 主面与主点 48
%U4w@jp 3.2.3 节点 49
hlgBx~S[ 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49
&>0ape 3.3.1 物像位置计算 49
HLPnbI-+ 3.3.2 放大率及相互关系 51
nCj_4,O 3.4 理想光学系统的图解法 54
T\Zq/Z\ 3.5 理想光学系统的组合 58
y'a(>s( 3.5.1 双光组光学系统 59
@
k`^Z5tN 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61
'A|OVyH 3.6 透镜 63
/j{`hi 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63
X~H~k1 3.6.2 透镜的基点与焦距 64
+Y:L4` 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70
r%QnV0L^ 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72
sbZ^BFqp 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72
Tt0:rQ. 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77
R
m{\ R 计算题 81
xEA%UFB.!G 第4章 平面系统 84
frYPC
Irj 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84
mp{r$tc 4.1.1 平行平板的成像性质 84
|H,g}XWMU 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86
~[|zf*ZISG 4.2 平面反射镜 88
#*g .hL< 4.2.1 平面反射镜的成像特性 89
LB)sk$) 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90
pO~VI$7 4.2.3 两面角镜的成像特性 91
)ZU=`!4 4.3 反射棱镜 92
xSQ0] vE 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92
f
+# 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94
hKT ]M[Pv 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95
Mohy;#8Wk 4.4 折射棱镜和楔镜 99
m-~eCFc 4.4.1 折射棱镜 99
()E:gqQ
4.4.2 楔镜 100
7jb{E+DrG 4.5 Zemax中的坐标断点 102
h%hE$2 4.5.1 Zemax中的坐标系 102
lO+<T[ 4.5.2 坐标变换 103
8Jz/' 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104
]wMp`}$b@L 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
l*+"0 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
yxECK&&P0# 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
"dKYJ&$ 思考题 115
.
k6) 计算题 116
)P{I<TBI; 第5章 光学系统的光束限制 118
UL/|!(s 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118
m-SP #?3 5.1.1 孔径光阑的判断 119
/f_c?| 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121
T4W"!4[ 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124
5X7kZ!r 5.2.1 视场光阑 124
X9:(}=E
V 5.2.2 入射窗与出射窗 125
E0 nR Vg 5.2.3 渐晕 126
!U,^+"l'GP 5.3 光学系统的景深 131
8e'0AI_> 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
;x[F4d 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140
0d-w<lg9 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146
~IHjj1s 计算题 149
s[yIvlHw` 第6章 光度学基础 151
62BJ;/ ] 6.1 光能和光度学的基本概念 151
;%1ob f 89 6.1.1 立体角的概念 151
3^LSK7.: 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153
h_ ^,|@C" 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155
728}K^7: 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159
u}QB-oU 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161
$jYwV0 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162
kRs24= 6.2.2 光学系统的透过率计算 164
26fm}QV 6.3 Zemax中相对照度、镀膜简介及序列/非序列混合模型与
照明设计实例 164
!b O8apn 6.3.1 相对照度 164
]Q\Ogfjp 6.3.2 镀膜 165
4>4*4!KR} 6.3.3 利用序列与非序列混合模型设计一个
LED(点光源)的照明系统 167
7Q<uk[d0 计算题 173
lN,8(n?g 第7章 像差理论 174
)Oq N\ 7.1 单色像差 174
n9;+RhxA 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174
`_]Z#X&&h 7.1.2 正弦差与彗差 177
WUid5e2 7.1.3 像散 180
U*ZP>Vv 7.1.4 场曲 181
(~oUd4 7.1.5 畸变 183
*G^n<p$" 7.2 色差 184
l`2X'sw[/ 7.2.1 位置色差 184
eNlE]W,= 7.2.2 放大率色差 184
6 ^X$; 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185
5/Ng!bW 7.3.1 球差 185
{xw*H<"f< 7.3.2 彗差 187
D[)")xiG 7.3.3 像散 189
V1KWi^ 7.3.4 场曲 189
47_4`rzy; 7.3.5 畸变 191
dbkccO}WB 7.3.6 色差 192
$]CZ]EWts 第8章 实际光学系统 196
DBl.bgf 8.1 人眼光学系统与视光学 196
Xj^6ZJc 8.1.1 人眼的构造 196
L<>;E 8.1.2 人眼的主要特性 197
'sJ=h0d_[V 8.1.3 双眼立体视觉 201
1<]g7W 8.2 放大镜 202
p\o=fcH%E 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203
MN2# 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203
oK h#th 8.2.3 放大镜光束限制 204
09"C&X~ 8.3 望远镜 205
R@``MC0 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205
/)SwQgK# 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206
B&0^3iKFi 8.3.3 望远镜的技术指标 207
:X[(ymWNE 8.4 显微镜 209
ze
Qgg|; 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209
c/ wzV 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210
cA"',N8!5 8.4.3 显微镜的光束限制 211
88}c+V+N! 8.4.4 显微镜的分辨力与有效放大率 212
OpY2Z7_ 8.5 照相机与投影仪 216
[~bfM6Jw 8.5.1 照相机的历史发展背景 216
@.fuR# 8.5.2 照相机的基本工作原理与性能参数 216
zIWw055W 8.5.3 投影仪的历史发展背景 220
GZ\;M6{oh 8.5.4 投影仪的基本工作原理与性能参数 220
AiSO|!<.N 8.6 光学成像系统的像质评价简介 222
DO(-)izC 8.7 光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用 223
~=HN30 8.7.1 光学传递函数像质评价基本概念 223
H,qIHQW# 8.7.2 人眼的Zemax模型和在虚拟现实(VR)中的应用 225
gZgb-$b 思考题 230
QthHQA 计算题 231
PYqx&om 第9章 Zemax中的优化、公差与若干设计案例 233
{*H&NI 9.1 Zemax优化方法简介 233
T#^ 9.1.1 优化方法概述 233
s)"C~w^ 9.1.2 光学系统数学建模 234
%'j)~ 9.1.3 Zemax中评价函数的定义 236
Y((s<]7 9.1.4 Zemax操作符的定义 237
K1Nhz'^=D 9.1.5 默认评价函数 238
i]*Wt8~! 9.2 Zemax公差分析简介 239
JxI}#iA 9.3 若干光学系统设计实例 242
&|u 9.3.1 优化设计双透镜光纤对接耦合系统 243
J_R54Y~vu 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
r00waw>C\ 9.3.3 基于偏振元件的光环形器设计 264
<OF7:f 9.3.4 库克三片式成像镜头设计 272
dg 0`0k 9.3.5 苹果手机镜头剖析 279
0F sz 思考与练习题 292
u&`7 C 参考文献 294
b9[;qqq@' $<2r;'?0D STs~GOm- vrdlI^ 作者:施跃春,陈家璧 编
"aK3
ylz; Ix g.^>62 定 价:56
[o<R#f` a ^<W
?Z 出 版 社:电子工业出版社
-Ep cX!i $"C]y$} 出版日期:2022年03月01日
VYkOJAEBg /HgdTyR) 页 数:308
{bL6%._C #_y#sDfzh 装 帧:平装
qyv9]Q1 MVz=:2)J2 ISBN:9787121430510
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