ZEMAX光学设计超级学习手册 林晓阳 编著 2014年版

ZEMAX光学设计超级学习手册 作者： 林晓阳 编著 出版时间：2014年版 内容简介 《ZEMAX光学设计超级学习手册》以ZEMAX 2010作为软件平台，详细讲解了ZEMAX在光学设计中的使用方法与技巧，帮助读者尽快掌握ZEMAX这一光学设计工具。《ZEMAX光学设计超级学习手册》结合作者多年的使用和开发经验，通过丰富的工程实例将ZEMAX的使用方法详细介绍给读者。全书共分为11章，主要讲解了ZEMAX的使用界面和基本功能，光学像差理论和成像质量的评价，以及各种透镜和目镜、显微镜、望远镜等目视光学系统的设计。《ZEMAX光学设计超级学习手册》注重基础，内容详实，突出实例讲解，既可以作为光学设计人员、科研人员等相关专业人士的工具书，也可以作为相关专业高年级本科生、研究生的学习教材。 目录 目录 第1章ZEMAX入门1 1.1ZEMAX的启动与退出1 1.2用户界面3 1.2.1窗口类型4 1.2.2主窗口介绍4 1.2.3文件菜单5 目录 第1章ZEMAX入门1 1.1ZEMAX的启动与退出1 1.2用户界面3 1.2.1窗口类型4 1.2.2主窗口介绍4 1.2.3文件菜单5 1.2.4编辑菜单6 1.2.5系统菜单16 1.2.6分析菜单20 1.2.7工具菜单20 1.2.8报告菜单29 1.2.9宏指令菜单32 1.2.10外扩展菜单32 1.2.11窗口菜单33 1.2.12帮助菜单34 1.3ZEMAX常用操作快捷键34 1.3.1放弃长时间计算34 1.3.2快捷方式的总结35 1.4本章小结36 第2章像质评价37 2.1外形图37 2.1.1二维外形图37 2.1.23D外形图38 2.1.3阴影图39 2.1.4元件图39 2.1.5ISO元件图41 2.2几何光学像质量评价41 2.2.1特性曲线41 2.2.2点列图43 2.2.3调制传递函数46 2.2.4点扩散函数48 2.2.5波前51 2.2.6曲面52 2.2.7均方根53 2.2.8像差系数(Aberration Coefficients)54 2.2.9杂项(Miscellaneous)56 2.3能量分析61 2.3.1能量分布62 2.3.2照度62 2.4像分析64 2.4.1模拟图像64 2.4.2双目分析68 2.4.3计算68 2.5其他69 2.5.1玻璃和梯度折射率69 2.5.2通用图表70 2.5.3偏振状态71 2.5.4镀膜(Coatings)72 2.5.5物理光学(Physical Optics)73 2.6本章小结73 第3章初级像差理论与像差校正74 3.1几何像差与像差表示方法及像差校正74 3.1.1球差74 3.1.2慧差79 3.1.3像散85 3.1.4场曲89 3.1.5畸变95 3.1.6色差(ColorAberration)98 3.2厚透镜初级像差103 3.3薄透镜初级像差105 3.4像差校正和平衡方法106 3.5本章小结106 第4章ZEMAX基本功能详解107 4.1ZEMAX 3种优化方法107 4.1.1优化方法选择107 4.1.2Global Search和Hammer Optimization区别108 4.1.3局部优化(Optimization)缺点112 4.1.4全局搜索优势112 4.2ZEMAX评价函数使用方法114 4.2.1优化中的术语定义114 4.2.2评价函数方程表达115 4.2.3波前优化方法118 4.2.4光斑尺寸优化方法120 4.2.5角谱半径优化方法121 4.3ZAMAX多重结构使用方法122 4.3.1实例一：模拟元件的变化123 4.3.2实例二：衍射级次显示127 4.3.3实例三：分光板模拟131 4.4ZAMAX坐标断点使用方法137 4.4.1ZEMAX坐标系137 4.4.2自带坐标断点使用方法139 4.4.3坐标断点面使用方法139 4.4.4样例一：旋转角度的优化方法140 4.4.5样例二：使用坐标断点精确寻找主光线位置及方向143 4.4.6样例三：坐标返回的使用方法144 4.5本章小结147 第5章公差分析148 5.1公差148 5.1.1误差来源148 5.1.2设置公差149 5.1.3公差操作数149 5.2默认公差的定义150 5.2.1表面公差151 5.2.2元件公差152 5.3公差分析3种法则153 5.3.1灵敏度分析153 5.3.2反转灵敏度分析154 5.3.3蒙特卡罗分析154 5.4公差过程的使用157 5.4.1公差分析的执行157 5.4.2双透镜的公差分析160 5.5本章小结166 第6章非序列模式设计167 6.1ZEMAX中非序列模型介绍167 6.1.1模型类别167 6.1.2面元反射镜168 6.1.3光源分布169 6.1.4棱镜172 6.1.5光线分束173 6.1.6散射175 6.1.7衍射光学元件177 6.1.8相干模拟178 6.1.9复杂几何物体创建179 6.1.10吸收分析181 6.2创建非序列光学系统182 6.2.1建立基本系统特性183 6.2.2创建反射镜185 6.2.3光源建模186 6.2.4旋转光源187 6.2.5放置探测器189 6.2.6跟踪分析光线探测器190 6.2.7增加凸透镜192 6.2.8光线跟踪分析和偏振损耗194 6.2.9增加矩形ADAT光纤195 6.2.10使用跟随解定位探测器198 6.2.11整个系统光线追迹198 6.3将序列面改成非序列物体199 6.3.1转变NSC的工具199 6.3.2初始结构200 6.3.3使用转换工具202 6.3.4插入非序列光源203 6.3.5插入探测器物体205 6.4模拟混合式非序列(NSC with Ports)208 6.4.1序列/非序列模式208 6.4.2建立非序列组件211 6.4.3定义多焦透镜212 6.4.4带状优化215 6.4.5目标局部216 6.4.6系统性能217 6.4.7运行影像分析性能之优化218 6.4.8最终设计219 6.5优化非序列光学系统219 6.5.1Damped Least Squares和Orthogonal Descent220 6.5.2建立系统222 6.5.3评价函数223 6.5.4自由曲面反射镜224 6.5.5优化226 6.6本章小结228 第7章基础设计实例229 7.1单透镜设计229 7.1.1ZEMAX序列模式简介229 7.1.2单透镜系统参数231 7.1.3单透镜初始结构233 7.1.4单透镜的变量与优化目标235 7.1.5单透镜优化结果分析与改进设计237 7.2双胶合消色差透镜设计240 7.2.1双胶合透镜设计规格参数及系统参数输入241 7.2.2双胶合透镜初始结构242 7.2.3设置变量及评价函数244 7.2.4优化及像质评价245 7.2.5玻璃优化——校正色差247 7.3牛顿望远镜设计249 7.3.1牛顿望远镜来源简介及设计规格249 7.3.2牛顿望远镜初始结构251 7.3.3添加反射镜及遮拦孔径253 7.3.4修改反射镜以提高MTF258 7.4变焦镜头设计260 7.4.1变焦镜头设计原理介绍261 7.4.2变焦镜头设计规格及参数输入261 7.4.3多重结构实现变焦263 7.4.4变焦镜头的优化设置265 7.5扫描系统设计268 7.5.1扫描系统参数269 7.5.2多重结构下的扫描角度设置273 7.6本章小结276 第8章目视光学系统设计方法277 8.1人眼光学系统的创建277 8.1.1眼睛概述277 8.1.2眼睛模型277 8.1.3使用ZEMAX创建人眼模型结构278 8.2放大率与视觉281 8.2.1近距离物体成像标准281 8.2.2小型放大镜放大率281 8.3本章小结284 第9章目镜设计285 9.1目镜介绍285 设计案例一：惠更斯目镜286 设计案例二：冉斯登目镜288 设计案例三：凯尔纳目镜290 设计案例四：RKE目镜292 设计案例五：消畸变目镜294 设计案例六：对称式目镜297 设计案例七：埃尔弗目镜299 设计案例八：西德莫尔目镜301 设计案例九：RKE广角目镜304 9.2目镜调焦306 9.3本章小结311 第10章显微镜设计312 10.1技术指标312 10.1.1基本系统技术要求312 10.1.2分辨率目标和极限312 10.210倍物镜初始透镜形式313 10.2.1显微镜设计步骤313 10.2.2物镜与目镜的连接319 10.3本章小结322 第11章望远镜设计323 11.1天文望远镜323 11.1.1天文望远镜设计步骤323 11.1.2分辨率与衍射极限328 11.2地上望远镜328 11.3本章小结334