CODE V应用基础
CODE V是用于设计和分析光学系统的工具。本教材从基本几何光学原理出发,介绍了现代光学设计的主要基础理论,再结合CODE V能够辅助进行光学系统设计的原理进行阐述,最后详细阐述了CodeV用于光学系统设计的使用和操作等内容。本教材由浅入深、由原理到应用,使计算机辅助光学设计的原理通过CodeV的教学融会贯通,适用于本科生专业基础课和实践课,同时也符合研究生专业学位课程的要求。 m4W (h6
[attachment=106520] ?r(vXq\ 作者:陈恩果 著 F$4=7Njv 定价:68 c{to9Lk.# 出版社:清华大学出版社 Q'cWqr 出版日期:2021年01月01日 *`qI<]! 页数:348 K)x6F15r 装帧:平装 -">Tvi4 ISBN:9787302566038 ?>ZrdfTwz, f%_$RdU 目录 8zRw\]? 第一篇光学设计基础知识
:Kyr}- 'HfI~wN 第1章几何光学基本定律与成像概念 :T PG~`k(
":T"Y;
1.1几何光学的基本定律 V6ECL6n [-#1;!k 1.1.1光波与光线 ~7j-OWz9 g3vbskY| 1.1.2几何光学的基本定律 9`/ywt3Y hiVDN"$$ 1.1.3费马原理 v@2?X4n B
(h`~pb 1.1.4马吕斯定律 aH%tD!%,o HW_2!t_R 1.2成像的基本概念和完善成像条件 -$%~EY} ~ cu+QR) 1.2.1光学系统与成像概念 c
3| Lk7Q /^{Q(R(X< 1.2.2完善成像条件 GRL42xp'*D N{RHbSa(
1.2.3物、像的虚实 A ?~4Pe z-0
N/?x1 1.3光路计算与近轴光学系统 N8r+Q%ov {Xpjm6a7 1.3.1基本概念与符号规则 +&X>ul NJ}xqg 1.3.2实际光线的光路计算 Tnf&32IA WpI5C,3Z!l 1.3.3近轴光线的光路计算 tx3p,
X ;SA+|, 1.4球面光学成像系统 3PzF^ 8KJ k
;vOPcw 1.4.1单个折射面成像 y fS aeLIs SEx 1.4.2球面反射镜成像 R*dXbI&,e z;YX2G/{ 1.4.3共轴球面系统 tUfze9m I.6#>= 第2章理想光学系统 V^9%+L+E5 'i/"D8 2.1理想光学系统与共线成像理论 h*[sV ,tBc%&.f 2.2理想光学系统的基点与基面 z"sv,W MhFj>t
2.3理想光学系统的物像关系 gd31d s!G .$x822
2.3.1理想光学系统的求像方法 %s%e5hU #zd}xla0] 2.3.2由多个光组组成的理想光学系统的成像 ,n5 [Y) 5bK:sht 2.3.3理想光学系统两焦距之间的关系 Mr K?,7*Xi +w3k_^X9c 2.4理想光学系统的放大率 #0qMYe>Y oB}rd9 2.4.1轴向放大率 v}z{OB qp1rP# 2.4.2角放大率 s.}:!fBk ?v@q& 2.4.3光学系统的节点 *UG=dl#F# f7]C1!] 2.4.4用平行光管测定焦距的依据 8\Z/mU*4 +7)/SQM5 2.5理想光学系统的组合 !jJH}o/KW f9E.X\" 2.5.1两个光组组合分析 vi.q]$ohbV F>3fP 2.5.2多光组组合计算 (e{pAm n)teX.ck) 2.6透镜 Zo(QU5m0 N(&/ Ud 第3章平面与平面系统 0l %|2}a RE:$c!E! 3.1平面镜 3PZwz^oRh9 m`ab5<%Gn 3.1.1平面镜成像 .l&<-l;UQ i_;]UvP 3.1.2平面镜旋转 lhV'Q]s@6 ~rU{Q>c 3.1.3双平面镜成像 QVrMrm+vRv V$ss[fX 3.2平行平板 ]+0I8eerd xSHeP`P^X 3.2.1平行平板的成像特性 AJH-V
6 SA$1rqU= 3.2.2平行平板的等效光学系统 E
:Y
*; PizPsJ|& 3.3反射棱镜 |LDo<pE*V4 BK:S: 3.3.1反射棱镜的类型 S}*%l)vfR #G ZGk? 3.3.2棱镜系统的成像方向判断 W|kKH5E& NLxsxomj 3.3.3反射棱镜的等效作用与展开 3$`qy|=zO pb5'5X+ 3. 射棱镜与光楔 M 9b_Q L$+ap~ld 3.4. 射棱镜的偏向角 xem:#>&r .<`Rq' 3.4.2光楔及其应用 _,4f z( l0$
+)FKd 3.4.3棱镜色散 ;0 VE* S)*eAON9 3.5光学材料 r'q9N Q4MTedj1H 3.5.1透射材料的光学特性 ?qQRA|n* AcYL3 3.5.2反射材料的光学特性 (HkMubnqg 0 .dSP$e 第4章光学系统中的光阑与光束限制 |3MqAvPJ K G~fDb 4.1光阑
:RW0< \TrhJ 4.1.1孔径光阑 %G$Kahx V> U>^-Db] 4.1.2视场光阑 vxo iPqo )S|}de/a2 4.2照相系统中的光阑 T(^<sjOs "rr,P0lgX 4.3望远镜系统中成像光束的选择 0Kjm:x9T jn# 4.4显微镜系统中的光束限制与分析 *r+i=i8{ |:tFQ.Z'2 4.4.1简单显微镜系统中的光束限制 Au,}5=+`P RCq_FY 4.4.2远心光路 @&]j[if(s xF_ Y7rw1w 4.4.3场镜的应用 $IQ !g fO.gfHI 4.5光学系统的景深 lfKrd3KS_ l
49)Cv/ 4.5.1光学系统的空间像 #]|9aVrr @qH<4`y.^ 4.5.2光学系统景深的含义 t HPC ?/~7\ '|Z 4.6数码照相机镜头的景深 It4J\S ^6ZA2-f/<8 第二篇光学系统设计与像质评价 %9=^#e+pE ~OEP)c\k 第5章光学设计原理 81/Bn! ~'HwNzDQc 5.1光学设计的发展概况 "@E1^ (CH F=g 5.1.1光学设计概论 2|#3rF 59p'Ega. 5.1.2光学设计的发展概况 G;MgrA#\ }$;T.[ ~ 5.2光学系统设计的具体过程和步骤 ^c^9kK' t}`|\*a 5.2.1光学系统设计的具体过程 <Dt,FWWkv' ~^IS{1 5.2.2光学系统设计步骤 PS@`
=Z #Qy*zU#9 5.3光学仪器对光学系统性能与质量的要求 O.1Z3~r-N vu YH+ 5.4高斯光学和理想成像 >)U 7$<&b >OwVNG 5.5初级像差及其独立性原理 ts%@1Y? 7Z"mVh} 5.6轴向球差与横向球差 M\8FjJ>9 >u~ [{(d , 5.7透镜的近似表示 <<w $Ur *n2Q_o 5.7.1薄透镜与薄透镜系统 z(3mhMJY EH] 5ZZ[Z 5.7.2真实透镜的近轴形式 sN7I~ =6q?XOM 5.8玻璃的特性 Y1Bj++?2 Uz\B^"i| 5.8. 射率 )AqM?FE4R ,ibI@8;#~' 5.8.2色散 g^^%4Y EUe2<G 5.8.3玻璃色散特性的量化 0;3;Rs PQXyu1 5.8.4玻璃图 ~7b'4\ 1p23&\\~ 5.8.5熔炼数据 ]^&DEj{ KcfW+>W3 5.8.6部分色散 23y7l=.b/ ,u{d@U^)3@ iX.=8~3 第6章光路计算及像差理论 nV
McHN ph30 /*8 6.1概述 \h :Rw| %g0"Kj5 6.1.1基本概念 /,/T{V[ {j,bV6X 6.1.2像差计算的谱线选择 nPfVZGt -deY,% 6.2光线的光路计算 LZM[Wg# /+sn-$/"i 6.2.1子午面内的光线光路计算 FD#?pVyPn^ +sE8 1B 6.2.2沿轴外点主光线细光束的光路计算 Nb#E+\q E`iT>+LG< 6.3轴上点球差 )(\5Wk9( '7wI 2D 6.3.1球差的定义和表示方法 @p|[7' Q2^}NQO= 6.3.2球差的校正 }^?dK3~q j"_V+)SD 6.4正弦差和彗差 5xLuu KG 7SXi#{ 6.4.1正弦差
?O\n!c o&;+!Si@T 6.4.2彗差 y$*Tbzp ;r-
\h1iA' 6.5像散和场曲 0OEyJ|g Puily9# 6.5.1场曲与轴外球差 Nh]eZ3O u~1[nH: 6.5.2像散 u+[ZWhKUp kd|@. 6.6畸变 3r+vp yu m{_\@'q 6.7色差 n|SsV
$62ospR^Y 6.7.1位置色差、色球差和二级光谱 26o68U8&y S=krF yFw 6.7.2倍率色差 L;fhJ~r AJ^9[j} 6.8波像差 F{]dq/{ kIrME: m,Q<4' 第7章光学系统的像质评价与像差分析 R7ZxS t \DS}3pv 7.1几何像差的曲线表示 bH3-#mw5w 22}J.'Zb 7.1.1独立几何像差的曲线表示 9"=:\PE {\;CGoN| 7.1.2垂轴几何像差曲线(像差特征曲线) V_Wv(G0-\ IA$:r@QNx8 7.2瑞利判断和中心点亮度 R\A5f\L9 Ct|iZLh`j 7.2.1瑞利判断 ="d}:Jl 1W$ @ V! 7.2.2中心点亮度 -zN*2T IZi1N 7.3分辨率 c/x ^I{b* BNQ~O^R0 7.4点列图 ^Ml)g=Fq _+ oX9 7.5光学传递函数评价成像质量 QC \8Zy k~`pV/6 7.5.1利用MTF曲线来评价成像质量 h.sH:]Z 9{'GrL 7.5.2利用MTF曲线的积分值来评价成像质量 *]W{83rXQ lyF~E 7.6其他像质评价方法 (](:0H hG
uRV|` 7.6.1基于几何光学的方法 ~>k<I:BtrT &]ts*qCEL 7.6.2基于衍射理论的方法 #=OKY@z/ zy 7.6.3其他需要评价的成像质量 s34{\/'D+ ht!o_0{~ 7.7光学系统的像差公差 Wf-i)oc4I i`FevAx;[m 7.7.1望远物镜和显微物镜的像差公差 t}c ymX~ {tOu+zy 7.7.2望远目镜和显微目镜的像差公差 Al5E PUuxKW} 7.7.3照相物镜的像差公差 |XtN\9V. =n
cu#T] HIk5Q'e k 第8章典型光学系统 Kxn/@@z>u brl(7_2 8.1眼睛 /v
U$62KA ;
"ux{ . 8.1.1眼睛的构造、标准眼和简约眼 ~ZweP$l 3PIZay 8.1.2眼睛的调节和适应 (]w_}E]N iyB02\d 8.1.3眼睛的分辨率和准精度 "n^h'// mn /a[i:Oa# 8.1.4眼睛的立体视觉 4`I2tr ylUxK{ 8.2放大镜 P6u9Ngay Y}&//S A 8.3显微镜与照明系统 Y4_/G4C cV\(Z6u 8.3.1显微镜概述 ZgP=maQk Aq yR+ 8.3.2显微镜中的孔径光阑和视场光阑 }%c2u/PQ MRR 5j;4GK 8.3.3显微镜的景深 %YkJA: f*,jhJ_I 8.3.4显微镜的分辨率和有效放大率 Oh3AbpTT $5yH(Z[[ 8.3.5显微镜的物镜 IDQ@h`"B $sTbFY 8.3.6显微镜的目镜 ;PCnEs JR8 b[Oj.S 8.3.7显微镜的照明系统 "1FPe63\*O VCSHq&p8 8.4望远镜系统 Hbu8gqu 0x7F~%%2 8.4.1望远镜系统的一般特性 =iW!Mq 'r~,~AI 8.4.2望远镜的主观亮度 X; I:i%- ,pM~Phmp 8.4.3望远镜的光束限制 m\o<a| 0{^@kxV 8.4.4望远镜系统的物镜 DDxbIkt }Qyuy~-&^ 8.4.5望远镜的目镜 VT8PV5z /j/,@,lw7z 8.4.6正像望远镜中的转像系统和场镜 ,V1/(|[h ZUePHI-dP 8.5摄影光学系统
J@sH(S K&Ner(/X`6 8.5.1摄影物镜的性能参数 'w3BSaJi @ol=gBU 8.5.2摄影物镜中的光束限制 1/X@~ PP)iw@9j 8.5.3摄影物镜的景深 ,cZhkXd
C))5,aX 8.5.4摄影物镜的几何焦深 ,5!&} cq lA"Eof 8.5.5摄影物镜的分辨率 K.) ionb 5.m&93P 8.5.6摄影物镜 x93h{Kf [Jv0^"] 8.6放映系统 w0qrh\3du EQ
'L" 8.6.1透射放映时幕上的照度 Y-!~x0-H I> <B6pIR 8.6.2放映系统中的聚光镜 ha[c<e]uo[ G>Fk
) 8.6.3放映物镜 @Wgd(Ezd .5L|(B=H 第三篇CODE V光学设计应用基础 g)0>J ?QA![ 第9章欢迎来到CODE V paKur%2u be?>C
5 9.1什么是CODE V 7egE." UWU(6J|Fk 9.1.1强大的光学工具 xgDd5`W y7CC5S?
9.1.2CODE V的典型功能 (=A61]yB #(@!:f1 9.1.3知识产权问题 "PgVvm#w' J?6.yL; 9.1.4有用的提示 /my5s\;s|z ?'_Ty`vT 9.2本书第三篇内容及其读者 Z9
z!YaOL r]q;>\T' 9.2.1读者 G^r`)ND @JW HG1qJ 9.2.2关于第三篇内容 EPEWyGw wnioIpRkh 9.2.3 多信息 ,LE 15}, {F!/\2a 9.2.4联机在线帮助和文档 Lql2ry$Wa 4^r4O# 9.3假设和术语 oX=dJJE n[S-bzU^t 9.4CODE V界面 * 'eE[/K R*[X. H 9.4.1简介 fe!eZiE n?KhBJx 4 9.4.2关于命令和宏 -L-#-dK' }b5omHUE% 9.5CODE V的结构 1.9bU/X ` ~w|Xz 9.6其他操作 GB%kxtGD;\ s5bqS'% 9.7设计开始之前的操作 w"`Zf7a{/ mXY G^} 10章设计一个数码相机镜头
K}t=Y
=oE(ur 10.1边做边学 p<
Y-b,& Z";&1cK 10.1.1一个简单的数码相机镜头 eOoqH$
i U[0x\~[$K 10.1.2设计规格 ^4b;rLfk@ 3S 5`I9I 10.2新建镜头向导 Y#,&Tu lRk_<A 10.2.1启动新建镜头 [vGkr" = |}7!'f\M 10.2.2专利数据库
ZZ>"LH YpOcLxFL 10.2.3定义系统数据 YdZ9##IU3 )[S#:PP 10.3光学表面的操作 tk)JE^' o%b6"_~%3 10.3.1镜头数据管理器电子表格 ~6"=d k vpkWD; 10.3.2 改并提交数据 E^iShe wBWqibY| 10.3.3绘制镜头结构图 o;9 G{Xj3@ ?8w5tfN6t 10.3.4光学面的操作: 缩放镜头 <{+U- ^rzR Z2U6<4?1% 10.3.5设置新标题并保存镜头结果 KE4#vKV0yC 6b7c9n Z 10.4像质分析 %[4u #G` O$n W 10.4.1快速光线像差曲线 x8xz33 85f:!p 10.4.2快速点列图 p,V%wGM )oALB vX 10.4.3畸变 #bJp)&LO !}5f{,.RO 10.4.4MTF(清晰度) BbM/Rd1tAm d8uDSy 10.4.5渐晕/照度 r$1b=m,0d YQ@2p?4m 10.4.6可行性分析 oTRidG TI}a$I* 10.5总结 A^E 6)A= $dxA7 `L 1章CODE V优化设计 ;PB_@Zg -e_|^T" 11.1关于优化 %Z+**>1J m2H?VY.^K 11.1.1目的 ny%$BQM= it-]-=mqb 11.1.2方法 V.9p4k` ]WzeJ"r {3 11.1.3默认值 (Hmm^MV) cV"Ov@_.k 11.1.4自动化设计过程 .p]rS
=# l1#.rg 11.1.5局部优化和全局优化的对比 ]61Si~Z r7sA;Y\ 11.1.6并行处理支持 2">de/jS E]v]fy" 11.2策略 sq;!5qK /k[8xb 11.3变量 RH:vd|q+ |g>Q3E 11.3.1定义变量 eh%{BXW[p cRMyYd J o 11.3.2使用LDM jU kxA7 }} 5*f54g"' 11.3.3虚拟玻璃 qcouZO FW5v
1s= 11.4自动化设计设置 'Hzc"<2Y\ 0l4f%'f 11.4.1通用约束 -$kIVh ?E_;[(Mcr 11.4.2误差函数定义和控制 -Bl^TT +I-BqA9 11.4.3保存设置(选项设置)并运行自动化设计 u;]xAr1 Ch3MwM5] 11.5了解自动化设计的输出 ?:M4GY"gV Gov.;hy 11.5.1误差函数 [Y$TVwFwX Mvue>)g~> 11.5.2自动化设计的输出文本 '!ks $}$`h vBJxhK- 11.5.3自动化设计过程中每次优化循环周期的输出 0{uaSR o<iU;15 11.5.4约束成本 *sZH3: ?;_>BX|Zjl 11.6分析结果和修改权重 c{dabzLy t,dm3+R 11.7 终优化和注释 zfE8=d8U ^<qi&* 11.7.1关于真实玻璃 !V(r
p80 dHTx^1 11.7.2有关景深 52 Qr !4cY^4>o 11.8塑料、专用目录和非球面 ez ! W0 kx d*B
P 11.9全局优化和其他自动化设计功能 hd i0YL i\l}M]Z# 11.10约束: 问题和解决方案 me{u~9& A6 .wXv, 2章CODE V的分析功能 ,Pcg+^A +&S6se4 12.1CODE V中的分析选项 [>r0
(x&. uDXV@;6< 12.1.1诊断分析 \>pm (gF oQ,<Yx%E3 12.1.2几何分析 >$9}" 'Etq;^H 12.1.3衍射分析 b=xn(HE8| KK #E
qJ 12.1.4其他分析 DpvHIE:W &Jb\}c} 12.1.5孔径在分析中的作用 7(X
z%v "f_qG2A{ 12.2诊断分析 c AO:fb7 aA52Li 12.2.1近轴光线追迹 (AtyM?* 5qW>#pTFVV 12.2.2真实光线追迹 A9 g%> A"&<$5Q 12.2.3光线像差曲线 e2NK7 JffaT_"\ 12.2.4光瞳图 Wh| T3& j}",+Hv 12.2.5痕迹图 ZK'46lh z)U7 12.3几何分析 Q2- lHn^L: L;$>SLl, 12.3.1点列图 Gj-nTN 1w(3!Ps+ 12.3.2径向能量分析 =WW5H\? p> >H$t 12.4衍射分析 d[p2?] 5!fYTo|G> 12.4.1MTF 1<73uR&b% pKy4***I3 12.4.2点扩展函数 K&`1{, ;J TY#)Bh 12.4.3波前分析 :,aY|2si o}114X4q; 12.4.4二维图像模拟 ty.$H24 f+uyO7 12.5分析宏 MkoK(m{7 "4H@&:-(p 12.6多膜层设计 jK]1X8 3MNM<Ih 3章CODE V公差分析 ;[R6rVHe{ j\~,Gtn>Z 13.1墨菲定律 Fy Ih\ 0t^FM<7G 13.1.1可能出现误差的参数 r5S/lp+Y+N 15Mtlb 13.1.2误差后果 ~>u|7M$( ApeqbD5g& 13.1.3补偿 oC>J{z zT78FliY6 13.1.4统计问题 e!jy6t /"?DOsJ. 13.1.5失败的代价 e7@ m i uW!XzX[' 13.2公差分析和TOR ==m[t-
9x K$h\<_V 13.2.1公差分析的目的 /Rq\Mgb $YEm(:v$ 13.2.2TOR功能 ]<\YEz&A %}9tU>?F# 13.2.3半自动误差预算 [cd1Mf:[Y 1$vG Q 13.2.4交互式公差分析 r9_ ON| -[-oz0`Sl{ 13.2.5其他公差分析选项 ,7&\jET5^0 p!YK~cH[ 13.3公差分析的分类 >[;@
[4} z:#]P0 13.4LDM和TOR的公差分析 Deh3Dtg/k baII!ks 13.4.1全默认TOR运行 |z=`Ur@) /#Aw7F$Ey 13.4.2设定公差 JfN5#+_i H 1kI+YJ@ 13.4.3TOR镜头准备 [G|. gE2(E0H 13.4.4TOR输入对话框
`;6M|5G Z?'CS|ud 13.5理解TOR的输出 bN.
G%1 ^~[7])}g6 13.5.1灵敏度表格 5Z!$?J4Rl ~rBFP) 13.5.2误差改进性能 cRnDAn#42 A{zqr^/h 13.5.3限制范围和舍入误差的影响 lw9jk`7^ hUlRtt 13.5.4概率分布、交叉项和统计
AfTm#-R pKc!sdC 13.5.5补偿器范围 G7 UUx+ X 03fOm 13.5.6公差输出表格 fg)*TR dA hcA. 13.5.7性能摘要表格 ..8t1+S6] S!8<|WO^t 13.6其他公差分析功能 w"9h_;'C_ ~JL
qh 4章反射系统 D",L. MT>sRx# 14.1CODE V的反射系统 9!n:hhJM 1$T`j2s 14.1.1概述 }+ KM"+@$< 4@0aN6Os 14.1.2符号法则 ]vQa~} bPOPoq1# 14.1.3双通表面与系统 daKZ*B| E D>7 14.2反射系统数据 w PR Ns9^ QPf\lN/$4d 14.3孔径问题 v)du] 1!1JT;gG^9 14.3.1CODE V中的孔径类型 ompr})c aE 07# 14.3.2虚拟表面 "> Qxb.Y} vX }iA|`# 14.3.3输入挡光 \;0pjxq= g&g:HH: 5章非球面光学系统 viG= Ap.Th AJ/Hw>>$?m 15.1非球面表面类型 rd->@s|4mT mHMsK}=~ 15.1.1概述 uY~mi9E GhfhR^P 15.1.2旋转对称表面 U=D;CjAh @TALZk'% 15.1.3非旋转对称表面 Lmjd,t J8~hIy6] 15.2非球面示例 j4i$2ZT' jF;<9-m& 15.2.1平场施密特镜头 aZ~e;}w.Zq Q I";[ 15.2.2遮挡光的注意事项 hXI[FICQU{ 28^/By:J 15.3圆锥表面 h{mzYy}b l)$mpMgAD 15.3.1椭圆 my sXgS& |