ZEMAX光学系统设计实战
本书以Zemax OpticStudio(简称为ZEMAX)软件为平台,介绍了光学系统设计全过程相关理论、技术和方法。从典型光学系统的设计出发,用30余个工程设计案例,展现了不同功能类型、不同指标要求的光学系统设计过程和技巧,阐述了光学系统设计中共性问题的解决方案。全书章节顺序安排符合光学设计者的认知和实践规律。书中对光学基本理论的描述以及对ZEMAX软件的使用介绍简明扼要,读者可从诸多实战案例中体会光学系统设计的精髓和乐趣。 QY<5o;m` 本书可供从事光学系统设计、光电仪器研发以及其他光学相关工作的工程技术人员参考使用,也可作为光学、光学工程、光电信息工程、测控技术与仪器等专业的本科及研究生实践教学教材。 d+5~^\lV
[attachment=130042] olL? 6)gC
Fsx<Sa 目录 cPAR.h,b? 第1章光学系统设计概要1 <-N2<sl 1.1光学设计概念1 KUm?gFh 1.2光学系统设计要求的提出2 xYW&Mfka 1.2.1仪器对光学系统的设计要求2 T2.[iD!A 1.2.2光学系统设计要求示例3 aHYISjZ]> 1.3光学系统设计流程4 L1DH9wiQi 1.4光学设计发展与光学软件的关系5 UuF(n$B 1.4.1光学设计的发展历程5 (C).Vj~ 1.4.2光学设计软件6 z5~W
>r Suo$wZ7J 第2章像差综述8 /Yg&:@L 2.1球差8 R1w5,Zt 2.1.1球差及其校正方法8 yf8kBT:&S 2.1.2球差在ZEMAX中的呈现10 ]b sabS? 2.2彗差11 M;OMsRCVO 2.2.1彗差定义及计算11 y@LiUe5 2.2.2彗差的校正方法12 )$df6sq 2.2.3彗差在ZEMAX中的呈现13 NW 2`)e' 2.3场曲与像散14 z,^~H 2.3.1细光束场曲及其校正方法14 hh%?E\qM 2.3.2细光束像散及其校正方法16 *W^ZXhrZ 2.3.3场曲与像散在ZEMAX中的呈现18 nu-&vX 2.4畸变19 6'@ {
*
u 2.4.1畸变及其校正方法19 t8xXGWk0 2.4.2畸变在ZEMAX中的呈现20 k1zK3I&c_ 2.5色差21 a@qc? 2.5.1轴向色差和倍率色差21 2u!&Te(!9 2.5.2色差校正方法24 +Y~5197V 2.5.3色差在ZEMAX中的呈现24 EEL3~H{( 2.6波像差25 Myiv#rQ) 2.6.1波像差概述25 A%$~ 2.6.2波像差在ZEMAX中的呈现26 r@Jy*2[-Jq btq4diW 第3章ZEMAX中光学系统综合像质评价方式28 vxI9|i 3.1垂轴几何像差曲线评价28 vPz7*w 3.2点列图评价29 |}UkVLc_^ 3.3分辨率与点扩散函数评价30 ,R<9yEWm 3.4包围圆能量曲线评价32 nM b@
B 3.5光学传递函数评价33 hEsiAbTyF 3.6杂散光分析与评价35 <.gDg?'3 "2sk1 第4章典型光学系统方案设计37 Q1?*+] 4.1开普勒望远镜系统方案设计(案例)37 Px
\cT 4.2生物显微镜系统方案设计(案例)39 y;8&J{dd 4.3投影光学系统方案设计(案例)41 |b.xG_-s1 4.4透镜转像系统方案设计44 MsP6C)dz 第5章基于ZEMAX的光学系统设计过程46 *tEqu%N1' 5.1ZEMAX用户界面简介46 urjf3h[% 5.1.1ZEMAX用户界面46 $#u'XyA 5.1.2窗口类型及其操作51 }AJoF41X 5.1.3快捷键总结53 ?&~q^t?u 5.2光学系统初始结构的确定54 3Ioe#*5\
5.2.1镜头选型(案例)54 Q-gVg%'7 5.2.2在ZEMAX中输入初始系统数据(案例)55 x4H#8ZK! 5.2.3像差评估(案例)56 q=BljSX 5.3ZEMAX优化方法与技巧57 ow3.jHsLA 5.3.1变量设定与ZEMAX优化算法57 y5m2u8+
5.3.2在ZEMAX中处理光学材料58 ozRTY9S
_; 5.3.3光学系统像差优化技巧60 'D
?o^ 5.4ZEMAX中评价函数的使用61 FC,=g`Q! 5.4.1构建评价函数操作数的意义61 ZDR@VYi+~ 5.4.2ZEMAX中默认评价函数的使用61 8SKrpwy 5.4.3自定义评价函数操作数要点63 ^sLx3a 5.4.4光学系统优化操作(案例)65 oYStf5 5.5基于ZEMAX的光学系统公差分析67 *$NZi*z3 5.5.1光学零件的材料误差68 g)#{<#*2 5.5.2光学零件的加工公差68 ;t\h"K<,| 5.5.3光学系统的公差分析(案例)72 KBN% TqH| |9c~kTjK 第6章望远物镜设计80 $%cc[[/U 6.1望远物镜设计的特点80 ?[NC}LC 6.2望远物镜的像差公差81 TI<
x;p 6.3望远物镜结构类型82 #[lhem] IC 6.4折射式望远物镜的设计(案例)85 &o;0%QgF 6.5反射式望远物镜的设计(案例)91 j"69uj` R 6.6折反射式望远物镜的设计(案例)95 A:r?#7 Ma iT4*~(p 3 第7章显微物镜设计101 1Qf}nWy 7.1显微物镜设计的特点101 YoKyiO!
7.2显微物镜的结构类型103 IFX$\+- 7.3低倍消色差显微物镜的设计(案例)105
4F~^RR" 7.4平场消色差显微物镜的设计(案例)111 ob{'Z]-V $El-pMq 第8章目镜设计118 PFh ^Z L 8.1目镜系统的特点118 ZLv/otf:|" 8.2目镜的像差公差及设计思路119
=
(F 8.3目镜的基本结构类型120 E
s5:S# 8.4凯涅尔目镜的设计(案例)123 ==5F[UX 8.5长出瞳距目镜的设计(案例)128 *n? 1C"l 8.6广角目镜的设计(案例)133 yS\&2"o 8.7目镜系统的光路翻转(案例)139 XZM3zlg* FI$:R 第9章摄影物镜设计143 :;7I_tb 9.1摄影物镜的光学特性和像差容差143 )O~[4xV~ 9.2摄影物镜基本类型145 RU:Rt' 9.3非球面在物镜设计中的应用151 (G>[A}- 9.4天塞型照相物镜的设计(案例)154 Iv6 q(c 9.5超广角监控镜头的设计(案例)159 ~-BF7f6C 9.6大孔径摄影物镜的设计(案例)166 a[O6xA% 9.7变焦摄影物镜的设计(案例)173 YZBh}l6t tF0jH+7J- 第10章照明系统设计182 c~Ka) dF| 10.1照明光学系统的设计要求182 c[dzO.~ 10.2照明光学系统的分类特点183 /9w>:i81 10.3照明光学系统的结构型式184 v~P,OP("c 10.4非球面聚光照明系统的设计(案例)186 fSuykbZ 10.5基于积分管的匀光照明系统设计(案例)188 %SM;B-/zHt d,"LZ>hNY* 第11章现代光学系统设计196 Q6@<7E]y 11.1特殊光学材料简介196 HgF;[rq3Q 11.1.1红外光学材料196 2@D`^]] 11.1.2紫外光学材料197 R2~Tr$: 11.2红外光学系统设计197 bV_nYpo 11.2.1概述197 #.bW9j/ 11.2.2中波红外成像物镜的设计(案例)198 9Yx(u2PQ 11.3紫外光学系统的设计204 W_\zx<m 11.3.1概述204 <$(B [T 11.3.2日盲紫外光学系统的设计(案例)205 g>@JGzMLP 11.4激光光学系统的设计210 TC\+>LXiZ 11.4.1概述210 Z4j6z>q E 11.4.2激光扫描物镜的设计(案例)211 5</$dcG 11.4.3变波长激光扩束镜的设计(案例)215 W(s4R,j 11.5太赫兹光学系统的设计221 ,^#Jw`w^ 11.5.1概述221 x *eU~e_jP 11.5.2太赫兹成像系统的设计(案例)221 G'ykcB._ (\9`$ 第12章其它类型光学系统设计227 _IYaMo.n 12.1投影物镜的设计(案例)227 :HkBP90o 12.2双远心工业镜头设计(案例)232 ^OR0Vp>L 12.3医用内窥镜物镜设计(案例)238 }htjT/Nm 12.4自由空间光学天线的设计(案例)243 =!O->C: 12.5光谱仪衍射系统设计(案例)248 eU?hin@X ggr 附录254 K7+yU3 附录AZEMAX优化函数操作数汇总254 z ^gJy,T 附录BZEMAX常用多重配置操作数259 0B
NLTRv 附录CZEMAX常用公差设置操作数261 ^mS |ff 附录D光学材料一览表262 *eVq(R9?T 附录E光学制图示例269 X%1TsCKMj `@]s[1?f 参考文献274 Lsmcj{1d
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