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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。 ^;Y|3)vvB 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。 <acUKfpY P"y`A}Bx
[attachment=110014] %C~1^9uq 第1章什么是光学设计2 e;Ti&o} 1.1为什么需要光学设计2 h|VeG3H 1.1.1光学仪器小史2 F)&@P-9+ 1.1.2光学系统4 ]>LhkA@V 1.1.3理想光学系统4 5!DBmAB 1.1.4理想成像的违背5 :km61 1.1.5像质评价7 V5sg#|& 1.2光学设计的流程9 i'H/ZwU 1.2.1设计前阶段9 \O*-#} ~\ 1.2.2设计阶段10 Zhh2v>QOy 1.2.3设计师需要参与的阶段13 &]e'KdXF cZB7fmq% 第2章Zemax软件概述14 "HElB9 2.1光学设计软件14 -8:&>~4` 2.2在Zemax中输入数据16 @kpv{`Y 2.2.1Zemax软件的交互界面16 )6,de2Pb 2.2.2输入镜头数据18 J&[@}$N 2.2.3设置孔径20 qq) rd 2.2.4设置视场22 +$C4\$t 2.2.5设置波长23 6x h:/j3 2.2.6设置玻璃24 kbTm^y" 2.3查看输入结果26 -fwoTGlX 2.3.1镜头结构参数26 96 q_K84K 2.3.22D/3D视图26 R< ,`[* Z 2.3.3查看一阶特性27 ?t/~lv 2.3.4分析输入结果27 !c}O5TI|# 2z6yn?'&L 第3章光路计算30 *BR~}1
i 3.1符号规则30 6-yd](" 3.1.1线量的符号规则30 uw[<5 3.1.2角量的符号规则31 iF-6Y0~8 3.1.3反射处理32 =yr0bGy`- 3.2光路计算公式32 6+.uU[x@ 3.2.1非近轴光路计算公式32 A<5ZF27 3.2.2转面公式33 &Q;sSIc 3.3近轴光路计算公式33 _,xc[ 07 3.4计算实例34 $ACvV"b 3.5光路计算的向量公式36 =Z P%mW&;} 3.5.1球面光路计算的向量公式37 Ge-CY 3.5.2二次曲面光路计算的向量公式39 W3IpHV 3.5.3光路计算的起始和终结公式41 "^w]_^GD$d 6l5:1|8b,! 第4章光学材料45 ^T ?RK"p 4.1无色光学玻璃45 ;A|-n1e>Hc 4.1.1夫琅禾费波长45 <KE 1f7c 4.1.2无色光学玻璃的分类和牌号46 SH_(rQby 4.1.3玻璃折射率47 6|aKL[%6 4.1.4色散48 LQtj~c>X-| 4.1.5无色光学玻璃的质量指标49 v1BDP<qU2 4.1.6玻璃图51 yRSTk2N@ 4.2光学塑料51 #JgH}|&a$ 4.2.1光学塑料简介51 M)eO6oX| 4.2.2常用的光学塑料52 [q/Abz'i 4.2.3在Zemax中使用光学塑料53 qQA}Z*(m 4.3特殊光学玻璃54 19O,a#{KHf 4.3.1有色光学玻璃54 gZLP\_CL 4.3.2低膨胀玻璃55 xl6,s>ob 4.3.3耐辐射玻璃55 w8kOVN2b 4.3.4耐潮湿和耐腐蚀玻璃55 4SlADvGl 4.4紫外光学玻璃56 )Y2{_ bx4" _CW(PsfY 第5章特殊光学面形58 } \HN&@ 5.1非球面58 e?7&M 5.1.1形状因子58 P%{^ i] 5.1.2矢高59 >#hO).`C 5.1.3二次曲面59 }._eIx" 5.1.4在Zemax中使用非球面60 k.uMp<)D 5.1.5在Zemax中使用反射面62 cWi}V 5.2梯度折射率面64 ` D= S{
5.2.1梯度折射率简介64 V}dJ.I /# 5.2.2梯度折射率分类65 =x<ge _Y 5.2.3在Zemax中使用梯度折射率面66 RoU55mL 5.2.4梯度折射率面与非球面的等效70 .Xce9C0SW 2$?C7(kW 第6章光学系统中的光束限制72 H
*[_cqnv 6.1光阑分类72 J3n-`k8 6.1.1孔径光阑72 t.laO. 3 6.1.2视场光阑73 n^z]q;IN2. 6.1.3渐晕光阑73 &?q/1vLa 6.1.4消杂光光阑74 B[V+ND'( 6.2主光线和边缘光线74 &;+-?k| 6.3相对孔径与F数75 LL2=& VK 6.4拉格朗日不变量75 Z?%zgqTXb 6.5远心光路77 D@Vt^_ 6.5.1物方远心光路77 Zn
''_fjh 6.5.2像方远心光路78 ?,&
tNP{jq 6.6在Zemax中移动光阑78 ,=Mt`aN Zy o[(`y 第7章塞德像差理论Ⅰ83 QlJ)F{R8il 7.1球差83 f7=((5N 7.1.1球差的定义83 sC='_h 7.1.2球差的计算公式84 %kdEun 7.2轴外初级单色像差85 "f "6]y 7.2.1空间坐标系的建立85 "tB;^jhRs 7.2.2Petzval场曲86 Cq'KoN%nQ 7.2.3轴向像差87 cFeXpj?GV
7.2.4横向像差89 =K6($|'= 7.2.5旋转对称系统89 DpUbzr41+k 7.2.6初级单色像差的塞德和数90 z"0I>gl 7.3彗差90 ?)u@Rf9> 7.3.1子午面和弧矢面90 `-3Ow[ 7.3.2子午面和弧矢面像差91 )rekY; 7.3.3彗差定义92 r7b1- 7.3.4正弦差93 89o/F+ _b 7.4场曲和像散93 @}@Z8$G^ 7.4.1子午场曲和弧矢场曲93 !4^C #{$ 7.4.2像散94 7PtN?;rP 7.4.3Petzval场曲94 sOU1n 7.5畸变94 ',:*f8Jk 7.6PW形式的塞德和数95 /(iFcMT 7.7在Zemax中查看塞德像差系数97 ]=>F.GE 1IZ3=6 第8章塞德像差理论Ⅱ100 1`a5C.v 8.1初级色差100 >AcrG] 8.1.1轴向色差100 22.8PO0 8.1.2垂轴色差102 [[;e)SoA 8.1.3在Zemax中查看初级色差数据103 /+@p7FqlE 8.2Zemax中横向像差与轴向像差105 e A#;AQm 8.3像差的级数展开与像差平衡107 [uI|DUlI6o 8.4像差曲线113 Mz~M3$$9n zmSUw}-4N 第9章优化函数116 v"#mzd.tW 9.1求解116 fSs4ZXC 9.1.1曲率求解116 S/4^ d &Gr 9.1.2厚度求解118 jO!y_Y]B 9.2环和臂119 {\c(ls{ 9.3构建优化函数121 HbXPok 9.4Zemax中常用优化函数122 UFp,a0| 9.5设计实例124 [3{W^WSOz @wE5S6! B\ 第10章波像差129 "4uS3h2r 10.1波前129 qzf!l"bT 10.2费马原理131 &NH$nY.r 10.3波像差公式131 f!!V${)X 10.3.1轴上点波像差与球差的关系131 2vAQ 10.3.2波像差与塞德像差的关系132 ?TU }~} 10.3.3波像差普遍式133 J6L K 10.3.4波像差的极坐标形式134 ;#oie<
Vit 10.3.5波像差与塞德像差换算公式134 >g+?Oebgw 10.3.6焦深136 ~TSy<t~%- 10.4用波像差研究初级像差的几何形状137 IE9XU9Kd 10.4.1球差137 \E%'Y 10.4.2彗差137 6^%68N1k 10.4.3像散137 DDPxmuNG 10.4.4场曲137 rdJ d#S 10.4.5畸变138 5[*
qi?w= 10.5色差的波像差138 Z;:u'= 10.5.1D-d方法计算波色差138 d5D$&5Ec 10.5.2用后一面半径消色差138 kH]yl
2 10.5.3波色差与塞德初级色差的关系139 ENGg
~D 10.5.4近轴薄透镜的波色差139 $!8-? ?ML 10.6在Zemax中查看波像差140 <iH`rP# V-Cv,8 第11章Buchdahl公式142 !+L/Khw/C 11.1Buchdahl塞德和数公式142 ~~SwCXZ+b^ 11.1.1阿贝不变量表示的塞德和数142 UG'9*(* 11.1.2Buchdahl的塞德和数143 (&+kl q 11.2结构像差系数145
?sMP~RHQ 11.2.1薄透镜近似145 rz@=pR : 11.2.2结构像差系数的消像差条件148 fp[|M 11.3小弥散斑150 ,]+z)
11.3.1小弥散斑位置150 B:!W$< 11.3.2在Zemax中查看离焦152 X!m9lV< S%yd5<%_ 第12章像质评价Ⅰ154 IFDZfx 12.1像差容限154 Yx eOI#L 12.1.1瑞利判据154 Vzwc}k*Y 12.1.2球差容限154 8"fD`jtQ 12.1.3望远和显微物镜的像差容限157 "QWq_R 12.1.4望远和显微目镜的像差容限157 UmQ?rS8d 12.1.5照相物镜的像差容限157 )e a :Q? 12.2光线扇形图158 *g[^.Sg 12.3点列图160 +eX@U;J,g 12.4能量集中度163 _c,'>aH= 12.5斯特列尔比164 o9F/y=.r= ?ON-+u 第13章像质评价Ⅱ167 ,=|ZB4HA 13.1对比度167 <K8\n^i~c 13.2傅里叶变换168 WC|.g,9# 13.2.1傅里叶变换的定义168 *7h!w!LN~ 13.2.2卷积168 4*'pl.rb> 13.2.3线性系统169 Pri`K/ 13.2.4线性平移不变性169 %YSu8G_t 13.3衍射理论170 8'f4 Od ? 13.3.1基尔霍夫公式170 I+dbZBX 13.3.2菲涅耳和夫琅禾费近似171 US%^#D q 13.3.3透镜的相位变换172 -*m+(7G\ 13.4点扩散函数173 yb/%?DNQT 13.4.1点扩散函数计算公式173 t| 'N+-T3 13.4.2在Zemax中查看点扩散函数174 $`-4Ax4% 13.5光学传递函数177 I;Bjfv5 13.5.1调制传递函数177 @)-$kk* 13.5.2一个计算实例178 -tyK~aasQ 13.5.3衍射受限的光学传递函数179 cdG|m[ 13.5.4在Zemax中使用MTF180 m
q{]; $pFo Rv 第14章透镜的初级像差184 7g(F#T?;' 14.1初级像差系数184 ODC8D>ZYl 14.2单折射面的初级像差185 tc!wLnhG 14.2.1球差185 Ldl5zc 14.2.2彗差186 Ie4 hhW 14.2.3像散187 [fKUyIY_ 14.2.4场曲187 !Z5[QNVaV 14.2.5畸变188 |7}CQU 14.3球面反射镜的初级像差188 hDp6YV,q 14.3.1球面反射镜188 Xixqxm*8 14.3.2平面反射镜189 HH@qz2 w 14.3.3非球面的初级像差189 r?*NhLG; 14.4薄透镜的初级像差189 EB_NK 14.5平行平板的初级像差190 NbGV1q'] 14.6场镜的像差192 3Bx:Ntx< 14.7光阑位置对初级像差的影响192 C,pJ`:P 14.8厚透镜194 -atGlu2 OLvcivf 第15章分离镜片和场曲平化196 @;H,gEH^ 15.1分离镜片196 OKvPL=~ 15.1.1单片镜196 rJ!{/3e 15.1.2双片镜197 IW%|G 15.1.3三片镜198 QtJg^2@ 15.2弯曲光学系统200 ^=^z1M2P 15.3场曲平化201 P7x = 15.3.1Petzval半径201 z ly unJD( 15.3.2平行平板引起的焦移203 wu4NLgkE 15.3.3场曲平化方程203 m~D&gGFt 15.3.4Zemax中的场曲平化操作数204 {|yob4N 15.4对称结构204 ryc& n5 pOrWg@<\L 第16章消色差Ⅰ206 ?l $Nf@- 16.1密接双片镜消初级色差206 YTjkPj: 16.1.1消色差约束条件206 $Tb G+Eb8 16.1.2消色差设计实例207 j$TwL; 16.1.3加入厚度208 v,\R,{0 16.1.4弯曲消色差209 `)Z!V?& | |