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2021-12-10 10:51 |
现代光学设计(Modern Optical Design)
《现代光学设计》分2篇共30章,详细介绍了现代光学设计的方法和要点。本书上篇为光学设计基础,包括光学设计概述、Zemax软件概述、光路计算、光学材料、塞德像差理论、波像差理论、Buchdahl公式、像质评价、消色差、光学自动设计等内容;下篇为光学系统设计,引入了大量的设计实例,介绍了各类常见光学镜头及系统设计方法,包括望远物镜、显微物镜、目镜、照相物镜、投影和照明系统、变焦距系统、红外物镜、折反系统、激光光学系统、折衍混合光学系统等,后还介绍了光学制图等知识。 $t[FH&c( 本书将光学设计理论与光学软件Zemax设计实例结合,内容由浅入深,讲解清晰易懂,可供光学设计师、工程师参考与自学,也可供高校光电信息类师生使用。 dFB]~QEK kS);xA8s]
[attachment=110014] K\Wkoi5 第1章什么是光学设计2 "%w u2%i 1.1为什么需要光学设计2 pz}.9 yI8 1.1.1光学仪器小史2 k1~&x$G 1.1.2光学系统4 'rkdZ=x{ 1.1.3理想光学系统4 CY5Z{qiX 1.1.4理想成像的违背5 IHac:=*Q 1.1.5像质评价7 ""G'rN_=Bi 1.2光学设计的流程9 U?Zq6_M& 1.2.1设计前阶段9 $7ZX]%<s 1.2.2设计阶段10 &U#|uc!+ 1.2.3设计师需要参与的阶段13 sY&IquK^ g]H<}4lgq" 第2章Zemax软件概述14 N=}A Z{$ 2.1光学设计软件14 /$?}YL, 2.2在Zemax中输入数据16 kgP0x-Ap 2.2.1Zemax软件的交互界面16 )7Wf@@R'F 2.2.2输入镜头数据18 IOmfF[ 2.2.3设置孔径20 Bnxm HGP#& 2.2.4设置视场22 jV1.Yz(` 2.2.5设置波长23 b]#AI
qt 2.2.6设置玻璃24 tS=(}2Q 2.3查看输入结果26 FTUv IbT 2.3.1镜头结构参数26 eq;uO6[ 2.3.22D/3D视图26 !l8PDjAE 2.3.3查看一阶特性27 C_JNX9wv 2.3.4分析输入结果27 dR,fXQm ,#9PxwrO 第3章光路计算30 (hbyEQhF 3.1符号规则30 |)v,2 3.1.1线量的符号规则30 S4z;7z(8+ 3.1.2角量的符号规则31 yvB.&<]No 3.1.3反射处理32 +=</&Tm 3.2光路计算公式32 2fd{hJDq;5 3.2.1非近轴光路计算公式32 VpDbHAg 3.2.2转面公式33 9W2Vo [( 3.3近轴光路计算公式33 n{mfn*r. 3.4计算实例34 NZ0;5xGR 3.5光路计算的向量公式36 0aB;p7~& 3.5.1球面光路计算的向量公式37 eD6fpe\( 3.5.2二次曲面光路计算的向量公式39 0M[EEw3 3.5.3光路计算的起始和终结公式41 !%c\N8<>GD q@8*Xa > 第4章光学材料45 /*mI<[xb 4.1无色光学玻璃45 BRiE&GzrF 4.1.1夫琅禾费波长45 s.C_Zf~3 4.1.2无色光学玻璃的分类和牌号46 A3/k@S-R2 4.1.3玻璃折射率47 8{sGNCvU 4.1.4色散48 u^ ~W+ 4.1.5无色光学玻璃的质量指标49 @\#td5' 4.1.6玻璃图51 %7+qnH*;r 4.2光学塑料51 4H&+dRI" 4.2.1光学塑料简介51 (*iHf"=\ 4.2.2常用的光学塑料52 `b$.%S8uj= 4.2.3在Zemax中使用光学塑料53 m9rp8r*e 4.3特殊光学玻璃54 MQ8J<A Pf- 4.3.1有色光学玻璃54 2J BR)P 4.3.2低膨胀玻璃55 S<Xf>-8w 4.3.3耐辐射玻璃55 &%J08l6 4.3.4耐潮湿和耐腐蚀玻璃55 ( a#BV}= 4.4紫外光学玻璃56 aPL+=5 8r $=4QO 第5章特殊光学面形58 DB,J3bm 5.1非球面58 cbTm'}R(G 5.1.1形状因子58 Gk6iIK 5.1.2矢高59 ep{FpB 5.1.3二次曲面59 _oeS Uzq. 5.1.4在Zemax中使用非球面60 sQZhXaMa $ 5.1.5在Zemax中使用反射面62 fz
"Y CHe 5.2梯度折射率面64 "^GGac. 5.2.1梯度折射率简介64 WH^%:4 5.2.2梯度折射率分类65 S?2>Er 5.2.3在Zemax中使用梯度折射率面66 +
{'.7# 5.2.4梯度折射率面与非球面的等效70 ,z=LY5_z) VI*$em O0 第6章光学系统中的光束限制72 qIT@g"%}t 6.1光阑分类72 j0q&&9/Jj 6.1.1孔径光阑72 {+>-7
9b 6.1.2视场光阑73 )8ZH-|N`!E 6.1.3渐晕光阑73 f3y=Wxk[ 6.1.4消杂光光阑74 j#4kY R{ 6.2主光线和边缘光线74 2D5StCF$O 6.3相对孔径与F数75 dk^~;m#iN 6.4拉格朗日不变量75 N8df8=.kw 6.5远心光路77 493*{ 6.5.1物方远心光路77 4 #Jg9o 6.5.2像方远心光路78 ,eS)e+yzc2 6.6在Zemax中移动光阑78 d&>^&>?$zh "\yT7?}, 第7章塞德像差理论Ⅰ83 1< ?4\?j 7.1球差83 ~a2}(] 7.1.1球差的定义83 m9;SrCN_ 7.1.2球差的计算公式84 .T`%tJ-Em 7.2轴外初级单色像差85 CAf6:^0 7.2.1空间坐标系的建立85 -mh3DhJ, 7.2.2Petzval场曲86 g<qaXv 7.2.3轴向像差87 {_*yGK48n 7.2.4横向像差89 /yZcDK4 7.2.5旋转对称系统89 ~"A0Rs= 7.2.6初级单色像差的塞德和数90 0=$T\(0g 7.3彗差90 h{qgEIk& 7.3.1子午面和弧矢面90 r.U`Kh]K 7.3.2子午面和弧矢面像差91 #O&8A 7.3.3彗差定义92 \{NO?%s0p 7.3.4正弦差93 o2ECG`^b 7.4场曲和像散93 7d\QB(~ 7.4.1子午场曲和弧矢场曲93 *m (=V1" 7.4.2像散94 @2#lI 7.4.3Petzval场曲94 m4Zk\,1m.| 7.5畸变94 ~}Pfu 7.6PW形式的塞德和数95 Vjpy~iP4B 7.7在Zemax中查看塞德像差系数97 %z$#6?OK^ ~V6D< 第8章塞德像差理论Ⅱ100 "J1
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8.1初级色差100 |V(0GB 8.1.1轴向色差100 w32y3~ 8.1.2垂轴色差102 q,%st~ 8.1.3在Zemax中查看初级色差数据103 CvdN"k 8.2Zemax中横向像差与轴向像差105 L"aeG 8.3像差的级数展开与像差平衡107 Ho]su? 8.4像差曲线113 Zwx%7l;C 6S{l'!s' 第9章优化函数116 -Qe'YBy: 9.1求解116 y
B$x>Q'C( 9.1.1曲率求解116 'N(R_q6MW 9.1.2厚度求解118 T> p&$]OG 9.2环和臂119 xYB{;K 9.3构建优化函数121 u1.BN>G 9.4Zemax中常用优化函数122 +cRn%ioVi 9.5设计实例124 ptaKf4P^r R@2X3s: 第10章波像差129 V VCZ9MVJ 10.1波前129 "Y.y:Vv; 10.2费马原理131 jiC>d@~y 10.3波像差公式131 ]_$[8#kg 10.3.1轴上点波像差与球差的关系131 V~ _>U} 10.3.2波像差与塞德像差的关系132 oL<St$1 10.3.3波像差普遍式133 qJw_ 10.3.4波像差的极坐标形式134 Yr|4Fl~U 10.3.5波像差与塞德像差换算公式134 D43z9z-:L 10.3.6焦深136
AOx[ 10.4用波像差研究初级像差的几何形状137 v-Sd*( 6 10.4.1球差137 8b=_Y; 10.4.2彗差137 ##ANrG l 10.4.3像散137 Q59W#e) 10.4.4场曲137 F:ELPs4" 10.4.5畸变138 wKHBAW[i] 10.5色差的波像差138 Ir]\|t 10.5.1D-d方法计算波色差138 :gC#hmm^ 10.5.2用后一面半径消色差138 :v 4]D4\o 10.5.3波色差与塞德初级色差的关系139 zBH2@d3W 10.5.4近轴薄透镜的波色差139 DV{=n C 10.6在Zemax中查看波像差140 IGN1gs y+;|Fz 第11章Buchdahl公式142 1YMh1+1 11.1Buchdahl塞德和数公式142 T9& 1VW 11.1.1阿贝不变量表示的塞德和数142 nj4/#W 11.1.2Buchdahl的塞德和数143 h`wD 11.2结构像差系数145 tnIX:6 11.2.1薄透镜近似145 "7`<~>9t. 11.2.2结构像差系数的消像差条件148 QS j]ZA 11.3小弥散斑150 C7?/%7{ 11.3.1小弥散斑位置150 92-I~
!d 11.3.2在Zemax中查看离焦152 FPTK`Gd0 ^C%<l(b 第12章像质评价Ⅰ154 K+iP6B 12.1像差容限154 jFb?b6b 12.1.1瑞利判据154 DL.!G 12.1.2球差容限154 B?wq=DoG 12.1.3望远和显微物镜的像差容限157 L=h'Qgk% 12.1.4望远和显微目镜的像差容限157 -^wl>}#*T3 12.1.5照相物镜的像差容限157 BORA(, 12.2光线扇形图158 G/ 5%.Bf@ 12.3点列图160 C.QO#b 12.4能量集中度163 -.3w^D"l 12.5斯特列尔比164 CH/rp4NeSy zn(PI3+]! 第13章像质评价Ⅱ167 6zn5UW#q 13.1对比度167 2BobH_H 13.2傅里叶变换168 tI{_y 13.2.1傅里叶变换的定义168 =":,.Ttq41 13.2.2卷积168 LIdF 0 13.2.3线性系统169 j~QwV='S 13.2.4线性平移不变性169 ,2)6s\]/b 13.3衍射理论170 9C i-v/M] 13.3.1基尔霍夫公式170 c"xK`%e 13.3.2菲涅耳和夫琅禾费近似171 Vq2$'lY 13.3.3透镜的相位变换172 D3A/l 13.4点扩散函数173 8i,K~Bu= 13.4.1点扩散函数计算公式173 uwBiW 13.4.2在Zemax中查看点扩散函数174 PYzvCf`? 13.5光学传递函数177 Q5_o/wk 13.5.1调制传递函数177 Q3SS/eNP 13.5.2一个计算实例178 Tb-F]lg$ 13.5.3衍射受限的光学传递函数179 {zFMmPid 13.5.4在Zemax中使用MTF180 MJrR[h] Tac$LS\Q 第14章透镜的初级像差184 <^uBoKB/f 14.1初级像差系数184 k$7Jj-+~ 14.2单折射面的初级像差185 f
V( J| 14.2.1球差185 e0 T\tc 14.2.2彗差186 xP,hTE 14.2.3像散187 uM'Jp? 14.2.4场曲187 Hq 188< 14.2.5畸变188 "g#i'"qnW 14.3球面反射镜的初级像差188 < | |