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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。 V?Nl% M[b x!"!oJG^k 目录 m41n5T` 第1章 几何光学基本定律与成像基本概念 1 W:EXL@ 1.1 几何光学的基本概念 1 J`"1DlH 1.1.1 几何光学中的光源与光束 1 @)}Vk 1.1.2 几何光学的基本定律 2 AKAAb~{ 1.1.3 费马原理 4 *O 0* 1.2 光学系统及成像的基本概念 7 7Uj[0Awn 1.3 Zemax的界面简介与光学建模方式 9 KCCS7l/ 1.3.1 Zemax的界面简介 9 |AWu0h\keO 1.3.2 Zemax光学建模与基本计算流程 11 H56e#:[$ 思考题 12 &ul9N)A 计算与证明题 12 SXod r}
第2章 共轴球面系统的成像理论 13 G_AAE#r` 2.1 几何光学中的符号规则 13 q2/Vt0aYx 2.1.1 线段 14 pr;L~$JW 2.1.2 角度 14 gXH89n 2.1.3 符号规则的意义 15 wbr"z7} 2.1.4 符号的标注 15 yyA/x, 2.2 单折射球面成像 15 H_*]Vg 2.2.1 实际光线单折射球面的光路计算 15 jpBE| Nm 2.2.2 近轴区域单折射球面光路计算 18 (.n"
J2qj 2.2.3 近轴区域单折射球面成像规律 19 `_v-Y`Z 2.2.4 细光束大视场入射情况与场曲 23 b]Z@zS<8 2.3 共轴球面系统成像 25 ;G},xDGO_m 2.3.1 共轴球面系统近轴区域的转面过渡公式 26 0kCUz 2.3.2 共轴球面系统近轴像面位置计算 27 @cjhri|vH 2.4 单个反射球面的成像 29 ]j{S' cz 2.5 Zemax中的像差评价与镜面参数设置 31 s;5PHweWf 2.5.1 Spot Diagram与Ray Aberration简介 31 \XB71DUF 2.5.2 纯离焦 35 -z|idy{ 2.5.3 纯球差 37 -k<.Q=]<t 2.5.4 球差和离焦 39 @pG\5 Jnf 2.5.5 自动优化设计概念初步 40 N?pD"re)6 思考题 43 gE$dz#t. 计算与证明题 43 pP".?|n 第3章 理想光学系统 45 Pq_Il9 3.1 理想光学系统的基本理论 45 Rw.
Uz& 3.2 理想光学系统的基点、基面 46 CMF1<A4] 3.2.1 焦点、焦面与焦距 47 :*oI"U*f 3.2.2 主面与主点 48 nFB;! r 3.2.3 节点 49 XHe= 3.3 理想光学系统的物像解析关系 49 PD/~@OsxU 3.3.1 物像位置计算 49 Gwvs~jN 3.3.2 放大率及相互关系 51 U}qW9X;o 3.4 理想光学系统的图解法 54 v4ueFEY 3.5 理想光学系统的组合 58 n1cAI|ZE 3.5.1 双光组光学系统 59 Z-vzq; 3.5.2 多光组光学系统正切计算法 61 ]X-ZRmB` 3.6 透镜 63 -}N{'S,Bp 3.6.1 单折射球面的基点、基面与焦距 63 _6(zG.Fg 3.6.2 透镜的基点与焦距 64 AN.` tv 3.6.3 薄透镜与薄透镜组 70 g`&pQ%|= 3.7 单透镜与双透镜的Zemax设计实例 72 ,-{j. 3.7.1 单透镜Zemax设计实例 72 riBT5 3.7.2 双胶合透镜Zemax设计实例 77 0[hl&7 Ab@ 计算题 81 Vy5Q+gw 第4章 平面系统 84 L4[bm[x 4.1 平面折射与平行平板玻璃成像性质 84 hyTi': 4.1.1 平行平板的成像性质 84 wvc?2~` 4.1.2 平行平板的等效空气层的概念 86 }$UuYO/i 4.2 平面反射镜 88 r":<1+07 4.2.1 平面反射镜的成像特性 89 Y@r#:BH) 4.2.2 平面反射镜的旋转效应 90 \
_i`=dx 4.2.3 两面角镜的成像特性 91 [&zP$i& 4.3 反射棱镜 92 rzO:9# d 4.3.1 反射棱镜的基本概念 92 @*c+`5)_ 4.3.2 反射棱镜系统的物像坐标变换规律 94 D<rjxP 4.3.3 反射棱镜的展开与结构尺寸计算 95 Aa1 |{^$:L 4.4 折射棱镜和楔镜 99 v =u|D$ 4.4.1 折射棱镜 99 S>*T&K 4.4.2 楔镜 100 jn+0g:l 4.5 Zemax中的坐标断点 102 2'x_zMV 4.5.1 Zemax中的坐标系 102 @E==~ b 4.5.2 坐标变换 103 Dgkt-:S/T| 4.5.3 Zemax中的坐标断点设置 104 95H`-A 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 r[?rwc^ 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
&bL1G(} 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 rVN|OLh 思考题 115 -bj1y2)n 计算题 116 #Y{"`5> 第5章 光学系统的光束限制 118 JEP"2M N, 5.1 光学系统中的孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳 118 >PYe" 5.1.1 孔径光阑的判断 119 !~mN"+u& 5.1.2 入射光瞳与出射光瞳 121 "jpjBH:c$ 5.2 视场光阑、窗与渐晕 124 Cn_Mz#Z 5.2.1 视场光阑 124 =T\pq8 5.2.2 入射窗与出射窗 125 ~\oJrRYR` 5.2.3 渐晕 126 <<A@69"4n 5.3 光学系统的景深 131 s@q54 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 {bNnhW*qOu 5.5 Zemax中渐晕的设计方法 140 oZ8SEC"] 5.6 Zemax的多重结构设计——反射式扫描系统设计 146 F_-yT[i 计算题 149 :7`,dyIqT 第6章 光度学基础 151 G!Uq#l> 6.1 光能和光度学的基本概念 151 >kB?C!\ 6.1.1 立体角的概念 151 (Q'XjN\# 6.1.2 辐射通量、光谱光视效率与光通量 153 aI\VqOt] 6.1.3 光亮度、发光强度、光出射度和光照度 155 zO+nEsf^O 6.1.4 光学系统中光亮度和光通量的传递 159 ]>AW 6.2 光学系统中的光能损失分析与计算 161 RSnK`N\9jb 6.2.1 光学系统中的光能损失分析 162 ("TI~ 6.2.2 光学系统的透过率计算 164 Og&2,`Jb 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 _{b a 6.3.1 相对照度 164 C )PN 6.3.2 镀膜 165 X;0EgIqh3 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 fDRQ(} 计算题 173 P_?1Rwm-45 第7章 像差理论 174 iFHVr'Og' 7.1 单色像差 174 4s"HO/ 7.1.1 轴上点与轴外点像差 174 59ivL6=3 7.1.2 正弦差与彗差 177 RM`8P5i]sF 7.1.3 像散 180 dE^'URBiA 7.1.4 场曲 181 Qv?jo(] 7.1.5 畸变 183 "90}H0(+ 7.2 色差 184 r>G$u 7.2.1 位置色差 184 =X1$K_cN 7.2.2 放大率色差 184 0}b8S48|? 7.3 Zemax中的像差模拟与分析 185 @&~BGh 7.3.1 球差 185 *;}! WDr 7.3.2 彗差 187 /!E /9[V 7.3.3 像散 189 xL!05du
7.3.4 场曲 189 :._O.O 7.3.5 畸变 191 -kJF@w6u 7.3.6 色差 192 <iMkHch 第8章 实际光学系统 196 `"bm Hs7 8.1 人眼光学系统与视光学 196 |[: `izW 8.1.1 人眼的构造 196 "2;UXX-H 8.1.2 人眼的主要特性 197 \twlHj4 8.1.3 双眼立体视觉 201 G%>[I6G 8.2 放大镜 202 Fdzd!r1 v 8.2.1 目视光学仪器的工作原理 203 l p? h~ 8.2.2 放大镜的视觉放大率 203 H`".L^ 8.2.3 放大镜光束限制 204 cg$~.ytPK 8.3 望远镜 205 7_{x '#7 8.3.1 望远镜的历史发展背景 205 Fq{nc]L6 8.3.2 望远镜的基本类型与工作原理 206 :4;>). 8.3.3 望远镜的技术指标 207 ({8Q=Gh 8.4 显微镜 209 l/1uP 8.4.1 显微镜的历史发展背景 209 ;;U2I5 M7 8.4.2 显微镜的基本工作原理与技术指标 210 x:@e ID 8.4.3 显微镜的光束限制 211
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