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第一编 光学设计基础1

第1章 光学设计的发展概述1

1.1 光学设计的概念1

1.2 光学设计的发展史概述2

第2章 光学设计的过程与步骤4

2.1 光学设计的一般过程4

2.2 光学设计的具体步骤5

第3章 仪器对光学设计的要求8

3.1 对光学系统基本特性的要求8

3.2 对光学系统外形尺寸的要求8

3.3 对光学系统成像质量的要求9

3.4 对光学系统使用条件的要求10

3.5 对光学系统经济性的要求11

3.6 对光学零件的技术要求12

第4章 光学系统的像差概述19

4.1 球差19

4.2 正弦差与彗差22

4.3 像散与场曲25

4.4 色差27

4.5 畸变30

4.6 几何像差的曲线表示32

4.7 小结36

第5章 光学系统的像质评价37

5.1 波像差与瑞利标准37

5.2 分辨率37

5.3 点列图在ZEMAX中的实现38

5.4 光学传递函数在ZEMAX中的实现41

5.5 点扩散函数PSF在ZEMAX中的实现44

5.6 包围圆能量曲线在ZEMAX中的实现45

第6章 光学系统的像差公差47

6.1 望远物镜和显微物镜的像差公差47

6.2 望远目镜和显微目镜的像差公差48

6.3 照相物镜的像差公差49

6.4 中心厚度、不平行度和角度公差50

6.5 公差在ZEMAX软件中的实现51

第二编 光学设计软件ZEMAX用户界面52

第7章 国内外光学设计软件的发展概述52

7.1 光学设计软件的发展简况52

7.2 常见光学设计软件简介52

第8章 ZEMAX用户界面56

8.1 窗口类型56

8.2 主窗口58

8.3 透镜数据编辑窗口操作77

8.4 图形窗口操作83

8.5 文本窗口操作85

8.6 对话框窗口操作85

8.7 常用快捷键86

第9章 文件菜单88

9.1 文件菜单下拉选项88

9.2 参数（Preferences）选项设置89

第10章 编辑菜单97

10.1 透镜数据编辑窗口（Lens Data Editor）97

10.2 评价函数编辑窗口（Merit Function Editor）100

10.3 多重数据结构（Multi-Configuration）102

10.4 公差数据（Tolerance Data）104

10.5 附加数据（Extra Data）106

10.6 撤销（Undo）、重做（Redo）108

第11章 系统菜单110

11.1 更新（Update）和全部更新（Updata All）110

11.2 通用数据（General）111

11.3 视场（Fields）123

11.4 波长（Wavelength）124

11.5 结构（Configuration）124

第12章 分析菜单125

12.1 轮廓图（Layout）126

12.2 特性曲线（Fans）136

12.3 点列图（Spot Diagram）140

12.4 调制传递函数（MTF）145

12.5 点扩散函数（PSF）159

12.6 波前（Wavefront）165

12.7 均方根（RMS）169

12.8 包围圆能量（Encircled Energy）175

12.9 照度（Illumination）181

12.10 像分析（Image Analysis）185

12.11 杂项（Miscellaneous）192

12.12 赛得系数（Seidel Coefficients）203

第13章 工具菜单205

13.1 优化菜单205

13.2 评价函数列表214

13.3 公差214

13.4 样板218

13.5 库文件220

13.6 镀膜文件222

13.7 孔径变换223

13.8 镜头元件反转223

13.9 焦距变换224

13.10 添加折叠反射镜225

13.11 幻像发生器226

13.12 输出IGES/STEP文件227

第14章 报告菜单228

14.1 表面数据（Surface Data）228

14.2 系统数据（System Data）230

14.3 规格数据（Prescription Data）232

14.4 报告图形（Report Graphics 4/6）235

第三编 基于ZEMAX的光学设计实例236

第15章 单透镜设计236

15.1 设计任务236

15.2 设计过程236

15.3 设计结果243

15.4 设计练习244

第16章 双胶合设计245

16.1 设计任务245

16.2 设计过程245

16.3 设计结果248

16.4 设计练习254

第17章 三片式照相物镜设计255

17.1 设计任务255

17.2 设计过程255

17.3 设计结果261

17.4 设计练习268

第18章 双高斯照相物镜设计269

18.1 设计任务269

18.2 设计过程269

18.3 设计结果274

18.4 设计练习283

第19章 反射式望远物镜设计284

19.1 两反射镜式望远物镜设计284

19.2 离轴反射式望远物镜设计285

19.3 折反射混合式望远物镜设计286

19.4 平面镜在ZEMAX中的设定295

19.5 棱镜在ZEMAX中的设定297

19.6 设计练习298

第20章 变焦距照相物镜设计299

20.1 变焦距理论基础299

20.2 变焦距照相物镜设计示例300

20.3 设计练习311

第四编 典型光学系统设计的优化方法312

第21章 光学系统初始结构的选定312

21.1 代数法312

21.2 缩放法317

第22章 照相物镜设计的优化方法324

22.1 照相物镜的光学特性参数324

22.2 照相物镜的像差校正要求327

22.3 照相物镜的类型及优化方法331

第23章 望远物镜设计的优化方法341

23.1 望远镜系统的特性参数341

23.2 望远物镜设计的特点343

23.3 望远物镜的类型及优化方法344

第24章 显微物镜设计的优化方法349

24.1 放大镜的工作原理349

24.2 显微镜的工作原理349

24.3 显微镜的光学特性参数350

24.4 显微物镜的像差校正要求352

24.5 显微物镜的类型及优化方法352

第25章 目镜设计的优化方法355

25.1 目镜的光学特性参数355

25.2 目镜的像差校正要求357

25.3 目镜的类型及优化方法357

25.4 目镜的设计原则360

25.5 目镜的设计示例361

第26章 照明光学系统设计的优化方法366

26.1 照明光学系统的设计要求366

26.2 照明方式分类及其特点366

26.3 照明光学系统的像差校正要求367

26.4 照明光学系统的结构类型368

26.5 聚光照明系统的作用369

26.6 聚光照明系统的分类及其特点369

26.7 聚光照明系统的设计原则371

第五编 课程设计与毕业设计教与学指南373

第27章 课程设计与毕业设计教与学指南373

27.1 课程设计的任务书及其要求373

27.2 课程设计的参考设计结果376

27.3 毕业设计的大纲撰写指南381

附录1 双胶合透镜的P0表383

附录2 双胶合透镜参数表384

参考文献385