光学设计实用技术

第1章 绪论 1

1.1光学设计简述 1

1.1.1光学设计的概念 1

1.1.2光学设计的一般过程 1

1.2光学设计软件 3

1.2.1光学设计软件的发展简况 3

1.2.2常见的光学设计软件简介 3

第2章 光学系统的像差 8

2.1球差 8

2.2彗差 12

2.3像散 14

2.4场曲（像面弯曲） 21

2.5畸变 26

2.6色差 30

第3章 像质评价 36

3.1波像差与瑞利标准 36

3.2分辨率 37

3.3点列图 37

3.4光学传递函数 41

3.5点扩散函数 43

3.6能量分析 45

3.7像分析 46

第4章 ZEMAX光学系统优化 47

4.1优化方法 47

4.1.1 Global Search和Hammer Optimization区别 47

4.1.2局部优化（Optimize）缺点 52

4.1.3全局搜索的优势 52

4.2评价函数使用方法 55

4.2.1优化中的术语定义 55

4.2.2评价函数方程表达 56

4.2.3波前优化方法 59

4.2.4光斑尺寸优化方法 62

4.2.5角谱半径优化方法 63

4.3坐标断点 66

4.3.1自带坐标断点的实现 67

4.3.2坐标断点面的实现 70

4.4多重结构使用方法 71

实例：模拟元件的变化 72

第5章 ZEMAX公差分析 77

5.1公差 77

5.1.1误差来源 77

5.1.2公差 78

5.1.3公差操作数 79

5.2默认公差 81

5.2.1表面公差 81

5.2.2元件公差 83

5.3公差分析三种法则 84

5.3.1敏感度分析 84

5.3.2反向敏感度分析 85

5.3.3蒙特卡罗分析 85

第6章 ZEMAX非序列照明设计 88

6.1非序列模型 88

6.1.1非序列光线追击 88

6.1.2面元反射镜 89

6.1.3光源分布 90

6.1.4棱镜 95

6.1.5光线分束 98

6.1.6散射 101

6.1.7衍射光学元件 103

6.1.8相干模拟 106

6.1.9吸收分析 110

6.2创建一个简单的非序列系统 111

6.2.1建立基本系统 112

6.2.2建立反射镜 114

6.2.3建立光源 117

6.2.4放置探测器 121

6.2.5追击到达探测器的分析光线 122

6.3混合序列模式及序列转换成纯非序列 124

6.3.1转换NSC的工具 124

6.3.2初始结构 125

6.3.3插入非序列光源 128

6.3.4放置探测器物体 129

6.4非序列系统优化 134

6.4.1用序列光线优化非序列组中的物体 134

6.4.2在非序列模式中优化光源和探测器 135

第7章 ZEMAX光学设计实例 136

7.1单透镜设计 136

7.1.1单透镜设计要求及系统参数设置 136

7.1.2建立单透镜的初始结构 140

7.1.3单透镜初次优化结果分析及再优化 144

7.2双胶合透镜设计 148

7.2.1双胶合透镜设计要求及系统参数设置 148

7.2.2建立双胶合透镜的初始结构 150

7.2.3设置变量、优化及像质评价 151

7.2.4玻璃优化 159

7.3双高斯照相物镜设计 162

7.3.1双高斯照相物镜设计要求及系统参数设置 162

7.3.2查看系统初值及快速聚焦 166

7.3.3设置变量及评价函数 168

7.4扫描振镜和折光系统设计 174

7.4.1扫描振镜设计要求及系统参数设置 174

7.4.2多重结构实现扫描角度设置及优化 178

7.5变焦镜头设计 184

7.5.1变焦镜头设计的基本原理 184

7.5.2变焦镜头设计要求及系统参数设置 185

7.5.3用多重结构实现变焦 186

7.5.4变焦镜头优化 191

参考文献 196