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2022-05-10 17:14 |
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。 sC_UalOC_ %*c|[7Z~V 目录 @:9fS 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1 rDX'oP: 1.1 几何光学的基本概念 1 (mIJI,[xn 1.1.1 几何光学中的光源与光束 1 .Pes{uHg 1.1.2 几何光学的基本定律 2 ;kW}'&Ug 1.1.3 费马原理 4 n
E}<e: 1.2 光学系统及成像的基本概念 7 Ja v2A6a 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9 *P R_Y=v% 1.3.1 Zemax的界面简介 9 <-:@} |br 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11 MlK`sH6 思考题 12 `uZv9I" 计算与证明题 12 +`zi>= 第2章 共轴球面系统的成像理论 13 YOV4)P" 2.1 几何光学中的符号规则 13 C'czXZtn 2.1.1 线段 14 =l4\4td9p 2.1.2 角度 14 ~po%GoH(K 2.1.3 符号规则的意义 15 xY'qm8V 2.1.4 符号的标注 15 G7Abhb, 2.2 单折射球面成像 15 nH>V Da 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15
NJ)2+ 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18 ZoON5P> 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19 9jR[:[
2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23 ^]qV8 2.3 共轴球面系统成像 25 V.Ba''E7 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26 %7>AcTN~ 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27 2"+x(Ax 2.4 单个反射球面的成像 29 20l_ay 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31 4:Xj-l^D 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31 A!W"*WT 2.5.2 纯离焦 35 +#qt^NO 2.5.3 纯球差 37 sh(kRrdY3 2.5.4 球差和离焦 39 }u-S j/K 2.5.5 自动优化设计概念初步 40 MkW1FjdP 思考题 43 c@9Z&2) 计算与证明题 43 4l
ZJb 第3章 理想光学系统 45 {LT4u]# 3.1 理想光学系统的基本理论 45 0^}'+t,lc 3.2 理想光学系统的基点、基面 46 Ue3B+k9w 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47 XK%W^a*x 3.2.2 主面与主点 48 WiNr866nB 3.2.3 节点 49 2rO)qjiH 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49 J7ktfyQ0W 3.3.1 物像位置计算 49 BLwfm+ m" 3.3.2 放大率及相互关系 51 PPCTc|G 3.4 理想光学系统的图解法 54 $35,\ZO> 3.5 理想光学系统的组合 58 4" ,
)zDk 3.5.1 双光组光学系统 59 j!S1Y0CV 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61 u*26>. 3.6 透镜 63 4Hml.|$ 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63 (3ZvXpzvF 3.6.2 透镜的基点与焦距 64 hg&w=l 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70 ]^; b 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72 7}d$*C 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72 &$m=^ 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77 bk7^%O> 计算题 81 f^!11/Wv 第4章 平面系统 84 q8?=*1g 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84 c>S"`r 4.1.1 平行平板的成像性质 84 Kd/[Bs% 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86 dv^e9b| 4.2 平面反射镜 88 v~V;+S=gz 4.2.1 平面反射镜的成像特性 89 |7QVMFZ 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90 {5QosC+o6Q 4.2.3 两面角镜的成像特性 91 B:O+*3j 4.3 反射棱镜 92 66~e~F}z 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92 ZI58XS+ 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94 NV8]#b 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95 V<i<0E 4.4 折射棱镜和楔镜 99 068WlF cWV 4.4.1 折射棱镜 99 N 8:"&WM 4.4.2 楔镜 100 *|];f#^9 4.5 Zemax中的坐标断点 102 X)Dqeb6 4.5.1 Zemax中的坐标系 102 #Rin*HL## 4.5.2 坐标变换 103 k40Ep(M} 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104 BgJkrv7~ 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 MV0<^/p| 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 M5']sdR(l 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 e1%rVQ(v 思考题 115 ^273l(CZ1 计算题 116 t/JOERw 第5章 光学系统的光束限制 118 W[R]^2QAG 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118 Az9X#h.vf 5.1.1 孔径光阑的判断 119 u lH0%`Fi 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121 %<aImR] 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124 ?_VRfeztw 5.2.1 视场光阑 124 kF+ZW%6N 5.2.2 入射窗与出射窗 125 2;~KL-h0TK 5.2.3 渐晕 126 G%2P 5.3 光学系统的景深 131 tCZpfZ@+= 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 H9%l?r5 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140 tgO+*q5B 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146 T?H\&2CLT 计算题 149 n&_YYEHx 第6章 光度学基础 151 <9@&oN+T 6.1 光能和光度学的基本概念 151 Z,0O/RFJ.q 6.1.1 立体角的概念 151 HG3.~ 6X 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153 3%XG@OgP 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155 d4d\0[ 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159 TkA9tFi 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161 UUl*f!&
o 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162 'oC$6l'rQ 6.2.2 光学系统的透过率计算 164 HjV\lcK:v 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 5\VxXiy0 6.3.1 相对照度 164 mYX56,b}5 6.3.2 镀膜 165 _kh>Z 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 -{!&/;Z 计算题 173 dO+kPC 第7章 像差理论 174 PPN q:, 7.1 单色像差 174 DXKyRkn6e 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174 Qqp)@uM^ 7.1.2 正弦差与彗差 177 ?Rlgv5P! 7.1.3 像散 180 }g}6qCv7 7.1.4 场曲 181
q4_** 7.1.5 畸变 183 mDZ=Due1 7.2 色差 184 =Q@6c 7.2.1 位置色差 184 `Gf{z%/ 7.2.2 放大率色差 184 * !X4P 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185 !0b%Jh 7.3.1 球差 185 =]T|h 7.3.2 彗差 187 >5c]aNcv 7.3.3 像散 189 w-lrnjs 7.3.4 场曲 189 K~USK?Q% 7.3.5 畸变 191 NzAQ@E2d: 7.3.6 色差 192 P!5Z]+B# 第8章 实际光学系统 196 -zprNQW 8.1 人眼光学系统与视光学 196 60'6/3 8.1.1 人眼的构造 196 "s% 686Vz 8.1.2 人眼的主要特性 197 ,`<]>;s 8.1.3 双眼立体视觉 201 TNx _Rc} 8.2 放大镜 202 .XIr?>G 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203 4*iHw+%mq 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203 3Mw}R6g@# 8.2.3 放大镜光束限制 204 (JWv *p 8.3 望远镜 205 GN0duV 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205 FK6K6wU52m 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206 L+73aN 8.3.3 望远镜的技术指标 207 97!H`|u < 8.4 显微镜 209 ^=k{~ 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209 (X*9w##x( 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210 bCzdszvg3 8.4.3 显微镜的光束限制 211 =9(tsB gTX 8.4.4 显微镜的分辨力与有效放大率 212 vuZf#\zh} 8.5 照相机与投影仪 216 )PwQ^||{ 8.5.1 照相机的历史发展背景 216 *=TYVM9 8.5.2 照相机的基本工作原理与性能参数 216 <E SvvTf 8.5.3 投影仪的历史发展背景 220 oQ{cSThj 8.5.4 投影仪的基本工作原理与性能参数 220 !\ZcOk2 8.6 光学成像系统的像质评价简介 222 uNy!<u 8.7 光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用 223 r4EoJyt 8.7.1 光学传递函数像质评价基本概念 223 V7BsE w 8.7.2 人眼的Zemax模型和在虚拟现实(VR)中的应用 225 +ZX.1[O 思考题 230 RYH)AS4w' 计算题 231 n6/f an; 第9章 Zemax中的优化、公差与若干设计案例 233 AO $Wy@ 9.1 Zemax优化方法简介 233 !j{CuA/ 9.1.1 优化方法概述 233 u7[pLtOwN 9.1.2 光学系统数学建模 234 e]+7DE 9.1.3 Zemax中评价函数的定义 236 e9lOk)`t 9.1.4 Zemax操作符的定义 237 YIO.yN"0 9.1.5 默认评价函数 238 ~?CS_B * 9.2 Zemax公差分析简介 239 "ct58Y@ 9.3 若干光学系统设计实例 242 -n-Z/5~ X 9.3.1 优化设计双透镜光纤对接耦合系统 243 ;7L ; 9.3.2 优化非球面镜实现半导体激光器与单模光纤的高效耦合 255 k&!6fZ) 9.3.3 基于偏振元件的光环形器设计 264 \ZsP]};* 9.3.4 库克三片式成像镜头设计 272 !O 8.#+ 9.3.5 苹果手机镜头剖析 279 Gp8psH 思考与练习题 292 oK$'9c5< 参考文献 294 ZL,6_L/ F*,5\s< [attachment=112384] |*ReqM|_C 6P^hN%0 作者:施跃春,陈家璧 编 AC'lS
>7s \WX@PfL 定 价:56 !UVk9 1LX)4TCC 出 版 社:电子工业出版社 WU7cF81$ Td& | |