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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。 X~XpX7d! p~1,[]k 目录 nW2fB8yq 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1 I12WOL q 1.1 几何光学的基本概念 1 g+BW~e) 1.1.1 几何光学中的光源与光束 1 shjbb 1.1.2 几何光学的基本定律 2 eaP,MkK& 1.1.3 费马原理 4 lC&U9=7W 1.2 光学系统及成像的基本概念 7 kSGFLP1FN 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9 [O*5\&6 1.3.1 Zemax的界面简介 9 FEgM4m.(G< 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11 [ 9)9>- 思考题 12 SPKGbp& 计算与证明题 12 ?H8w/{J 第2章 共轴球面系统的成像理论 13 cy|]}n85 2.1 几何光学中的符号规则 13 HU]Yv+3 2.1.1 线段 14 tWL3F?wd 2.1.2 角度 14 9d{iq"*R 2.1.3 符号规则的意义 15 "3CQ0 2.1.4 符号的标注 15 kQ4-W9u 2.2 单折射球面成像 15 f ?:
o 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15 v!(BS, 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18 y
BF3Lms 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19 W6f?/{Oo8 2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23
x,YC/J 2.3 共轴球面系统成像 25 &UH .e 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26 YCod\} 3 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27 Q?Vq/3K; 2.4 单个反射球面的成像 29 hMz= \)Pl 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31 1(0LX^% 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31 `*nVLtT Y 2.5.2 纯离焦 35 fiA_6 2.5.3 纯球差 37 :-HVK^$% 2.5.4 球差和离焦 39 IB#L5yN r 2.5.5 自动优化设计概念初步 40
=$3]% b}
思考题 43 EjLj5Z/q 计算与证明题 43 "w]
Bq0 第3章 理想光学系统 45 X3zkUMk 3.1 理想光学系统的基本理论 45 ;&4}hPq 3.2 理想光学系统的基点、基面 46 (xw) pR 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47 ~i 'Ib_%h 3.2.2 主面与主点 48 9[}L=n 3.2.3 节点 49 BL1$~0 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49 <A?- * 3.3.1 物像位置计算 49 _j t>%v4}4 3.3.2 放大率及相互关系 51 MHo(j%I1E 3.4 理想光学系统的图解法 54 rn3GBWC_C 3.5 理想光学系统的组合 58 M.|O+K z 3.5.1 双光组光学系统 59 ^g/ 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61 0Q>f,}W%> 3.6 透镜 63 dLl/V3C6t 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63 `tKrTq> 3.6.2 透镜的基点与焦距 64 RWM9cV5 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70 0OLE/T<Xv 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72 KhK:%1po 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72 yT<6b)&*& 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77 `7<4]#b^o 计算题 81 =`fJ 第4章 平面系统 84 ?,8|K B 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84 \xD.rBbt 4.1.1 平行平板的成像性质 84 'J(rIH3U 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86 TtA6N8G 4.2 平面反射镜 88 r|2Y|6@ 4.2.1 平面反射镜的成像特性 89 . 7WNd/WG 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90 297X). 4.2.3 两面角镜的成像特性 91 _7df(+.{<A 4.3 反射棱镜 92 @H%)!f]zWt 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92 E`68Z/% 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94 ,h1
z8.wD| 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95 c*LB=;npI 4.4 折射棱镜和楔镜 99 1#LXy%^tO 4.4.1 折射棱镜 99 D"kss5>w 4.4.2 楔镜 100 C+\c(M a 4.5 Zemax中的坐标断点 102 G&qO{" Js 4.5.1 Zemax中的坐标系 102 Y*0 AS|r! 4.5.2 坐标变换 103 7Gg3$E+#* 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104 j>f 4.6 光学系统中具有反射镜或者平行平板的Zemax仿真分析 106 n.+%eYM< 4.7 具有反射镜的光学系统Zemax设计方法实例——牛顿望远镜 109 1.p2{ 4.8 具有阿米西(Amici)屋脊棱镜与五棱镜组合的光学系统Zemax设计实例 112 ^2C)Wk$ 思考题 115 I =G3 计算题 116 #O3Y#2lI 第5章 光学系统的光束限制 118 :iW+CD)j 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118 >fG=(1" 5.1.1 孔径光阑的判断 119 mO];+=3v8 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121 J_PAWW 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124 9t)A_}O 5.2.1 视场光阑 124 BPgY_f 5.2.2 入射窗与出射窗 125 )S41N^j. 5.2.3 渐晕 126 hp ?4w) , 5.3 光学系统的景深 131 kw,eTB<;R 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 8:* 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140 OR84/^> 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146 RsTz3]`yv 计算题 149 @\{L%y%a0 第6章 光度学基础 151 KO*# ^+g 6.1 光能和光度学的基本概念 151 b,vSE,&xP 6.1.1 立体角的概念 151 SP}!v5. 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153 Y#aL]LxZE 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155 !4"(>Rnw 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159 wm1`<r^M. 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161 Vf28R,~m 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162 0PfjD 6.2.2 光学系统的透过率计算 164 ylFoYROO 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 l(&3s:Ud 6.3.1 相对照度 164 &6ymGo 6.3.2 镀膜 165 2HA-q),6 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 m
|Isi 计算题 173 0v7#vZ 第7章 像差理论 174 #bI,;]T 7.1 单色像差 174 ^,-2";2Xh 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174 c5 ^CWk K 7.1.2 正弦差与彗差 177 ^/'zU, 7.1.3 像散 180 Jd]kg,/ 7.1.4 场曲 181 f\p#3IwwH 7.1.5 畸变 183 Os)jfKn2 7.2 色差 184 4gR;,%E\TO 7.2.1 位置色差 184 CjFnE 7.2.2 放大率色差 184 4F[4H\>' 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185 B/Jz$D 7.3.1 球差 185 ~&}e8ah2 7.3.2 彗差 187 E`0mn7.t 7.3.3 像散 189 ]1Wh3C 7.3.4 场曲 189 #)3luf3G
7.3.5 畸变 191 k7L-J 7.3.6 色差 192 -hd@<+;E 第8章 实际光学系统 196 fBj-R~;0 8.1 人眼光学系统与视光学 196 *'i9 8.1.1 人眼的构造 196 RpmOg
8.1.2 人眼的主要特性 197 nYFM^56>_ 8.1.3 双眼立体视觉 201 {l0[`"EF 8.2 放大镜 202 .}n-N
# 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203 3Q0g4#eP 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203 +,g3Xqs}X 8.2.3 放大镜光束限制 204 Lg%3M8-W~ 8.3 望远镜 205 Q9G\T:^ury 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205 -v@LJCK7I 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206 0<3->uK 8.3.3 望远镜的技术指标 207 {s7
3(B" 8.4 显微镜 209 <%Al(Lm0 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209 !"d"3coQ? 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210 ur$=%3vM 8.4.3 显微镜的光束限制 211 >TQNrS^$J 8.4.4 显微镜的分辨力与有效放大率 212 5 eLm 8.5 照相机与投影仪 216 A<szY92&5 8.5.1 照相机的历史发展背景 216 iNCT( N~. 8.5.2 照相机的基本工作原理与性能参数 216 7g7[a/Bts 8.5.3 投影仪的历史发展背景 220 uh<e-;vU 8.5.4 投影仪的基本工作原理与性能参数 220 |tr^
`Z 8.6 光学成像系统的像质评价简介 222 v\Y8+dD 8.7 光学传递函数、人眼模型和虚拟现实应用 223 Q8H+=L: 8.7.1 光学传递函数像质评价基本概念 223 jk\z-hd 8.7.2 人眼的Zemax模型和在虚拟现实(VR)中的应用 225 ` n#Db 思考题 230 "@^^niSFl 计算题 231 "Snt~:W> 第9章 Zemax中的优化、公差与若干设计案例 233 31GqWN`>$ 9.1 Zemax优化方法简介 233 ^TZ`1:oL# 9.1.1 优化方法概述 233 *|4/XHi 9.1.2 光学系统数学建模 234 vojXo|c 9.1.3 Zemax中评价函数的定义 236 91#rP|88; 9.1.4 Zemax操作符的定义 237 #E$*PAB 9.1.5 默认评价函数 238 VPr`[XPXb 9.2 Zemax公差分析简介 239 FP<mFqy 9.3 若干光学系统设计实例 242 }?)U`zF)7} 9.3.1 优化设计双透镜光纤对接耦合系统 243 s-801JpiJ 9.3.2 优化非球面镜实现半导体激光器与单模光纤的高效耦合 255 PcQ\o>0") 9.3.3 基于偏振元件的光环形器设计 264 Ul<:Yt&nI 9.3.4 库克三片式成像镜头设计 272 "wR1=&gk 9.3.5 苹果手机镜头剖析 279 Ie]k/qw+ Y 思考与练习题 292 (O$il 参考文献 294 XW.k%H4@ 3GL,=q [attachment=112384] ]!X[[w) 2,6~;R 作者:施跃春,陈家璧 编 -#Ys67,4N ~s{
V!)0 定 价:56 Y#t9DhzFWo xj[v$HP 出 版 社:电子工业出版社 X`20=x UOpSH{N 出版日期:2022年03月01日 w
m|WER*. JT! Cb$! 页 数:308 I {%Y0S 60G(jO14 装 帧:平装 A<y]D.Z" ,4j^lgJ ISBN:9787121430510 D(WdI 2~l +2..
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