基于ZAMAX的光学设计教程(第2版)

本教程介绍了光学系统的像差理论、像质评价方法、光学设计软件ZEMAX的使用方法、典型光学系统设计的优化方法。更有利于高等院校培养技能型和应用型光学设计人才。

   第一编 光学设计基础

第1章 光学设计的发展概述

1.1 光学设计的概念

1.2 光学设计的发展史概述

第2章 光学设计的过程与步骤

2.1 光学设计的一般过程

2.2 光学设计的具体步骤

第3章 仪器对光学设计的要求

3.1 对光学系统基本特性的要求

3.2 对光学系统外形尺寸的要求

3.3 对光学系统成像质量的要求

3.4 对光学系统使用条件的要求

3.5 对光学系统经济性的要求

3.6 对光学零件的技术要求

第4章 光学系统的像差概述

4.1 球差

4.2 正弦差与彗差

4.3 像散与场曲

4.4 色差

4.5 畸变

4.6 几何像差的曲线表示

4.7 小结

第5章 光学系统的像质评价

5.1 波像差与瑞利标准

5.2 分辨率

5.3 点列图在ZEMAX中的实现

5.4 光学传递函数在ZEMAX中的实现

5.5 点扩散函数PSF在ZEMAX中的实现

5.6 包围圆能量曲线在ZEMAx中的实现

第6章 光学系统的像差公差

6.1 望远物镜和显微物镜的像差公差

6.2 望远目镜和显微目镜的像差公差

6.3 照相物镜的像差公差

6.4 中心厚度、不平行度和角度公差

6.5 公差在ZEMAx软件中的实现

第二编 光学设计软件ZEMAx用户界面

第7章 国内外光学设计软件的发展概述

7.1 光学设计软件的发展简况

7.2 常见光学设计软件简介

第8章 ZEMAX用户界面

8.1 窗口类型

8.2 主窗口

8.3 透镜数据编辑窗口操作

8.4 图形窗口操作

8.5 文本窗口操作

8.6 对话框窗口操作

8.7 常用快捷键

第9章 文件菜单

9.1 文件菜单下拉选项

9.2 参数(Preferences)选项设置

第lO章 编辑菜单

10.1 透镜数据编辑窗口(Lens Data Editor)

10.2 评价函数编辑窗口(Metit Function Editor)

10.3 多重数据结构(Multi.Configuration)

10.4 公差数据(170lerance Data)

10.5 附加数据(Extra Data)

10.6 撤销(Undo)、重做(Redo)

第11章 系统菜单

11.1 更新(Update)和全部更新(Update All)

11.2 通用数据(General)

11.3 视场(Fields)

11.4 波长(Wavelength)

11.5 结构(Configuration)

第12章 分析菜单

12.1 轮廓图(Layout)

12.2 特性曲线(Fans)

12.3 点列图(Spot Diagram)

12.4 调制传递函数(MTF)

12.5 点扩散函数(PSF)

12.6 波前(Wavefront)

12.7 均方根(RMS)

12.8 包围圆能量(Encircled Energy)

12.9 照度(Illumination)

12.10 像分析(Image Analysis)

12.1l 杂项(Miscellaneous)

12.12 赛得系数(seidel Coefficients)

第13章 工具菜单

13.1 优化菜单

13.2 评价函数列表

13.3 公差

13.4 样板

13.5 库文件

13.6 镀膜文件

13.7 孔径变换

13.8 镜头元件反转

13.9 焦距变换

13.10 添加折叠反射镜

13.11 幻像发生器

13.12 输出IGES／STEP文件

第14章 报告菜单

14.1 表面数据(Surface Data)

14.2 系统数据(System Data)

14.3 规格数据(Prescription Data)

14.4 报告图形(Report Graphics 4／6)

第三编 基于ZEMAX的光学设计实例

第15章 单透镜设计

15.1 设计任务

15.2 设计过程

15.3 设计结果

15.4 设计练习

第16章 双胶合设计

16.1 设计任务

16.2 设计过程

16.3 设计结果

16.4 设计练习

第17章 三片式照相物镜设计

17.1 设计任务

17.2 设计过程

17.3 设计结果

17.4 设计练习

第18章 双高斯照相物镜设计

18.1 设计任务

18.2 设计过程

18.3 设计结果

18.4 设计练习

第19章 反射式望远物镜设计

19.1 两反射镜式望远物镜设计

19.2 离轴反射式望远物镜设计

19.3 折反射混合式望远物镜设计

19.4 平面镜在ZEMAX扣的设定

19.5 棱镜在ZEMAX卢的设定

19.6 设计练习

第20章 变焦距照相物镜设计

20.1 变焦距理论基础

20.2 变焦距照相物镜设计示例

20.3 设计练习

第四编 典型光学系统设计的优化方法

第21章 光学系统初始结构的选定

21.1 代数法

21.2 缩放法

第22章 照相物镜设计的优化方法

22.1 照相物镜的光学特性参数

22.2 照相物镜的像差校正要求

22.3 照相物镜的类型及优化方法

第23章 望远物镜设计的优化方法

23.1 望远镜系统的特性参数

23.2 望远物镜设计的特点

23.3 望远物镜的类型及优化方法

第24章 显微物镜设计的优化方法

24.1 放大镜的工作原理

24.2 显微镜的工作原理

24.3 显微镜的光学特性参数

24.4 显微物镜的像差校正要求

24.5 显微物镜的类型及优化方法

第25章 目镜设计的优化方法

25.1 目镜的光学特性参数

25.2 目镜的像差校正要求

25.3 目镜的类型及优化方法

25.4 目镜的设计原则

25.5 目镜的设计示例

第26章 照明光学系统设计的优化方法

26.1 照明光学系统的设计要求

26.2 照明方式分类及其特点

26.3 照明光学系统的像差校正要求

26.4 照明光学系统的结构类型

26.5 聚光照明系统的作用

26.6 聚光照明系统的分类及其特点

26.7 聚光照明系统的设计原则

第五编 课程设计与毕业设计教与学指南

第27章 课程设计与毕业设计教与学指南

27.1 课程设计的任务书及其要求

27.2 课程设计的参考设计结果

27.3 毕业设计的大纲撰写指南

第六编 照明系统设计案例

第28章 照明系统设计案例

28.1 用TracePro设计积分球

28.2 用TracePro设计导光管

28.3 用TracePro设计LED光源模块

附录A 双胶合透镜的Pn表

附录B 双胶合透镜参数表

附录C 2016年CIOE光学镜头应用设计大赛

附录D 2017年CIOE光学镜头应用设计大赛

参考文献