现代光学设计 赵存华 编著 9787122397560 化学工业出版社图书籍 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

《现代光学设计》分2篇共30章，详细介绍了现代光学设计的方法和要点。本书上篇为光学设计基础，包括光学设计概述、Zemax软件概述、光路计算、光学材料、塞德像差理论、波像差理论、Buchdahl公式、像质评价、消色差、光学自动设计等内容；下篇为光学系统设计，引入了大量的设计实例，介绍了各类常见光学镜头及系统设计方法，包括望远物镜、显微物镜、目镜、照相物镜、投影和照明系统、变焦距系统、红外物镜、折反系统、激光光学系统、折衍混合光学系统等，最后还介绍了光学制图等知识。

本书将光学设计理论与光学软件Zemax设计实例结合，内容由浅入深，讲解清晰易懂，可供光学设计师、工程师参考与自学，也可供高校光电信息类专业师生使用。

上篇光学设计基础 

第1章什么是光学设计2 

1.1为什么需要光学设计2 

1.1.1光学仪器小史2 

1.1.2光学系统4 

1.1.3理想光学系统4 

1.1.4理想成像的违背5 

1.1.5像质评价7 

1.2光学设计的流程9 

1.2.1设计前阶段9 

1.2.2设计阶段10 

1.2.3设计师需要参与的阶段13 

第2章Zemax软件概述14 

2.1光学设计软件14 

2.2在Zemax中输入数据16 

2.2.1Zemax软件的交互界面16 

2.2.2输入镜头数据18 

2.2.3设置孔径20 

2.2.4设置视场22 

2.2.5设置波长23 

2.2.6设置玻璃24 

2.3查看输入结果26 

2.3.1镜头结构参数26 

2.3.22D/3D视图26 

2.3.3查看一阶特性27 

2.3.4分析输入结果27 

第3章光路计算30 

3.1符号规则30 

3.1.1线量的符号规则30 

3.1.2角量的符号规则31 

3.1.3反射处理32 

3.2光路计算公式32 

3.2.1非近轴光路计算公式32 

3.2.2转面公式33 

3.3近轴光路计算公式33 

3.4计算实例34 

3.5光路计算的向量公式36 

3.5.1球面光路计算的向量公式37 

3.5.2二次曲面光路计算的向量公式39 

3.5.3光路计算的起始和终结公式41 

第4章光学材料45 

4.1无色光学玻璃45 

4.1.1夫琅禾费波长45 

4.1.2无色光学玻璃的分类和牌号46 

4.1.3玻璃折射率47 

4.1.4色散48 

4.1.5无色光学玻璃的质量指标49 

4.1.6玻璃图51 

4.2光学塑料51 

4.2.1光学塑料简介51 

4.2.2常用的光学塑料52 

4.2.3在Zemax中使用光学塑料53 

4.3特殊光学玻璃54 

4.3.1有色光学玻璃54 

4.3.2低膨胀玻璃55 

4.3.3耐辐射玻璃55 

4.3.4耐潮湿和耐腐蚀玻璃55 

4.4紫外光学玻璃56 

第5章特殊光学面形58 

5.1非球面58 

5.1.1形状因子58 

5.1.2矢高59 

5.1.3二次曲面59 

5.1.4在Zemax中使用非球面60 

5.1.5在Zemax中使用反射面62 

5.2梯度折射率面64 

5.2.1梯度折射率简介64 

5.2.2梯度折射率分类65 

5.2.3在Zemax中使用梯度折射率面66 

5.2.4梯度折射率面与非球面的等效70 

第6章光学系统中的光束限制72 

6.1光阑分类72 

6.1.1孔径光阑72 

6.1.2视场光阑73 

6.1.3渐晕光阑73 

6.1.4消杂光光阑74 

6.2主光线和边缘光线74 

6.3相对孔径与F数75 

6.4拉格朗日不变量75 

6.5远心光路77 

6.5.1物方远心光路77 

6.5.2像方远心光路78 

6.6在Zemax中移动光阑78 

第7章塞德像差理论Ⅰ83 

7.1球差83 

7.1.1球差的定义83 

7.1.2球差的计算公式84 

7.2轴外初级单色像差85 

7.2.1空间坐标系的建立85 

7.2.2Petzval场曲86 

7.2.3轴向像差87 

7.2.4横向像差89 

7.2.5旋转对称系统89 

7.2.6初级单色像差的塞德和数90 

7.3彗差90 

7.3.1子午面和弧矢面90 

7.3.2子午面和弧矢面像差91 

7.3.3彗差定义92 

7.3.4正弦差93 

7.4场曲和像散93 

7.4.1子午场曲和弧矢场曲93 

7.4.2像散94 

7.4.3Petzval场曲94 

7.5畸变94 

7.6PW形式的塞德和数95 

7.7在Zemax中查看塞德像差系数97 

第8章塞德像差理论Ⅱ100 

8.1初级色差100 

8.1.1轴向色差100 

8.1.2垂轴色差102 

8.1.3在Zemax中查看初级色差数据103 

8.2Zemax中横向像差与轴向像差105 

8.3像差的级数展开与像差平衡107 

8.4像差曲线113 

第9章优化函数116 

9.1求解116 

9.1.1曲率求解116 

9.1.2厚度求解118 

9.2环和臂119 

9.3构建优化函数121 

9.4Zemax中常用优化函数122 

9.5设计实例124 

第10章波像差129 

10.1波前129 

10.2费马原理131 

10.3波像差公式131 

10.3.1轴上点波像差与球差的关系131 

10.3.2波像差与塞德像差的关系132 

10.3.3波像差普遍式133 

10.3.4波像差的极坐标形式134 

10.3.5波像差与塞德像差换算公式134 

10.3.6焦深136 

10.4用波像差研究初级像差的几何形状137 

10.4.1球差137 

10.4.2彗差137 

10.4.3像散137 

10.4.4场曲137 

10.4.5畸变138 

10.5色差的波像差138 

10.5.1D-d方法计算波色差138 

10.5.2用最后一面半径消色差138 

10.5.3波色差与塞德初级色差的关系139 

10.5.4近轴薄透镜的波色差139 

10.6在Zemax中查看波像差140 

第11章Buchdahl公式142 

11.1Buchdahl塞德和数公式142 

11.1.1阿贝不变量表示的塞德和数142 

11.1.2Buchdahl的塞德和数143 

11.2结构像差系数145 

11.2.1薄透镜近似145 

11.2.2结构像差系数的消像差条件148 

11.3最小弥散斑150 

11.3.1最小弥散斑位置150 

11.3.2在Zemax中查看离焦152 

第12章像质评价Ⅰ154 

12.1像差容限154 

12.1.1瑞利判据154 

12.1.2球差容限154 

12.1.3望远和显微物镜的像差容限157 

12.1.4望远和显微目镜的像差容限157 

12.1.5照相物镜的像差容限157 

12.2光线扇形图158 

12.3点列图160 

12.4能量集中度163 

12.5斯特列尔比164 

第13章像质评价Ⅱ167 

13.1对比度167 

13.2傅里叶变换168 

13.2.1傅里叶变换的定义168 

13.2.2卷积168 

13.2.3线性系统169 

13.2.4线性平移不变性169 

13.3衍射理论170 

13.3.1基尔霍夫公式170 

13.3.2菲涅耳和夫琅禾费近似171 

13.3.3透镜的相位变换172 

13.4点扩散函数173 

13.4.1点扩散函数计算公式173 

13.4.2在Zemax中查看点扩散函数174 

13.5光学传递函数177 

13.5.1调制传递函数177 

13.5.2一个计算实例178 

13.5.3衍射受限的光学传递函数179 

13.5.4在Zemax中使用MTF180 

第14章透镜的初级像差184 

14.1初级像差系数184 

14.2单折射面的初级像差185 

14.2.1球差185 

14.2.2彗差186 

14.2.3像散187 

14.2.4场曲187 

14.2.5畸变188 

14.3球面反射镜的初级像差188 

14.3.1球面反射镜188 

14.3.2平面反射镜189 

14.3.3非球面的初级像差189 

14.4薄透镜的初级像差189 

14.5平行平板的初级像差190 

14.6场镜的像差192 

14.7光阑位置对初级像差的影响192 

14.8厚透镜194 

第15章分离镜片和场曲平化196 

15.1分离镜片196 

15.1.1单片镜196 

15.1.2双片镜197 

15.1.3三片镜198 

15.2弯曲光学系统200 

15.3场曲平化201 

15.3.1Petzval半径201 

15.3.2平行平板引起的焦移203 

15.3.3场曲平化方程203 

15.3.4Zemax中的场曲平化操作数204 

15.4对称结构204 

第16章消色差Ⅰ206 

16.1密接双片镜消初级色差206 

16.1.1消色差约束条件206 

16.1.2消色差设计实例207 

16.1.3加入厚度208 

16.1.4弯曲消色差209 

16.2消二级光谱210 

16.2.1二级光谱色差的概念210 

16.2.2消二级光谱方法210 

16.2.3消二级光谱实例212 

16.2.4如何获得二级光谱数值213 

16.2.5何时需要校正二级光谱215 

第17章消色差Ⅱ216 

17.1分离双片镜消初级色差216 

17.1.1分离双片镜消色差条件216 

17.1.2分离双片镜消色差解217 

17.1.3同种材料消色差218 

17.1.4设计实例218 

17.2密接三片镜复消色差220 

17.2.1部分色差约束条件220 

17.2.2复消色差约束条件221 

17.2.3复消色差方程组的解221 

17.2.4设计实例222 

第18章PWC分解227 

18.1PWC因子的规化227 

18.1.1PW因子227 

18.1.2有限距离的PW因子规化228 

18.1.3位置变化对PW因子的规化228 

18.1.4薄透镜组的PW规化过程230 

18.1.5逆向追迹光路时的PW因子231 

18.1.6初级色差系数的规化231 

18.1.7计算实例232 

18.2双胶合透镜组的PW计算233 

18.2.1变量选取233 

18.2.2PWC因子和结构参数的关系234 

18.2.3PWC因子与玻璃材料的关系235 

18.2.4双胶合透镜组PWC计算过程235 

18.2.5设计实例236 

18.3单透镜的PWC计算241 

第19章光学自动设计243 

19.1光学自动设计的数学问题243 

19.2多元函数的极值理论245 

19.3最小二乘法247 

19.4阻尼最小二乘法250 

19.5正交下降法251 

19.6全局搜索253 

下篇光学系统设计 

第20章望远物镜设计257 

20.1望远物镜的成像特性257 

20.2望远物镜的类型258 

20.3大相对孔径望远物镜设计260 

20.3.1初始系统260 

20.3.2缩放系统261 

20.3.3优化处理262 

20.3.4校正色差262 

20.4内调焦摄远物镜设计263 

20.4.1光焦度分配264 

20.4.2求解初始结构265 

20.4.3前后透镜组合成为摄远物镜268 

第21章显微物镜设计270 

21.1光学显微镜的两种形式270 

21.2显微物镜的像差特性271 

21.3高级像差的控制271 

21.3.1高级像差类型271 

21.3.2在Zemax中高级像差的控制方法272 

21.3.3高级球差的构建273 

21.3.4色球差的构建273 

21.3.5子午高级彗差的构建274 

21.4显微物镜的成像特性275 

21.5显微物镜的类型276 

21.5.1消色差物镜276 

21.5.2复消色差物镜277 

21.5.3平场物镜277 

21.6低倍消色差显微物镜设计277 

21.6.1一阶参数计算277 

21.6.2初始系统278 

21.6.3优化处理278 

21.7高倍显微物镜设计280 

21.7.1一阶参数计算280 

21.7.2初始系统280 

21.7.3优化处理281 

第22章目镜设计283 

22.1目镜的光学特性283 

22.1.1短焦距283 

22.1.2小相对孔径283 

22.1.3大视场角284 

22.1.4入瞳和出瞳远离透镜组284 

22.2目镜的像差特点284 

22.3目镜的类型285 

22.3.1冉斯登目镜286 

22.3.2惠更斯目镜287 

22.3.3凯涅尔目镜287 

22.3.4对称目镜288 

22.3.5无畸变目镜288 

22.3.6广角目镜288 

22.4冉斯登目镜的设计289 

22.4.1冉斯登目镜的技术要求289 

22.4.2冉斯登目镜的初始系统289 

22.4.3第一阶段优化290 

22.4.4第二阶段优化291 

22.5对称目镜的设计291 

22.5.1对称目镜的技术要求291 

22.5.2初始对称目镜292 

22.5.3优化处理292 

22.6无畸变目镜的设计294 

22.6.1无畸变目镜的技术要求294 

22.6.2初始无畸变目镜294 

22.6.3优化处理294 

第23章照相物镜设计296 

23.1照相物镜的光学特性296 

23.1.1幅面大小296 

23.1.2焦距297 

23.1.3视场角297 

23.1.4相对孔径297 

23.1.5F数298 

23.1.6分辨率298 

23.1.7景深298 

23.2照相物镜的类型298 

23.2.1匹兹瓦物镜298 

23.2.2库克三片式物镜298 

23.2.3天塞物镜和海利亚物镜299 

23.2.4双高斯物镜299 

23.2.5摄远物镜299 

23.2.6托普岗物镜和鲁沙物镜300 

23.2.7松纳物镜300 

23.2.8反摄远物镜300 

23.3照相物镜的像差校正301 

23.4双高斯物镜的设计302 

23.4.1双高斯物镜的技术要求302 

23.4.2初始双高斯物镜302 

23.4.3基础像差校正303 

23.4.4像差平衡304 

23.5反摄远物镜的设计306 

23.5.1反摄远物镜的技术要求306 

23.5.2初始反摄远物镜307 

23.5.3基础像差校正307 

23.5.4像差平衡308 

第24章投影和照明系统设计312 

24.1幻灯机312 

24.1.1幻灯机的原理312 

24.1.2两种照明方式313 

24.1.3投影物镜314 

24.1.4投影镜头设计过程315 

24.2投影仪315 

24.2.1投影仪原理315 

24.2.2投影镜头设计实例316 

24.3背投数字光处理器319 

24.3.1数字微反射阵列319 

24.3.2背投投影仪原理320 

24.4菲涅耳透镜设计321 

24.4.1为什么使用菲涅耳透镜321 

24.4.2菲涅耳透镜设计理论322 

24.4.3菲涅耳透镜设计实例323 

第25章变焦距系统设计325 

25.1光学补偿法变焦距系统设计325 

25.1.1光学补偿法原理325 

25.1.2计算实例328 

25.2机械补偿法变焦距系统设计329 

25.2.1机械补偿法原理329 

25.2.2设计实例333 

25.2.3凸轮曲线计算337 

25.3矩阵法变焦距系统设计340 

25.3.1矩阵法原理340 

25.3.2设计实例341 

第26章红外物镜设计344 

26.1红外光学材料344 

26.1.1红外材料简介344 

26.1.2常用红外材料345 

26.1.3在Zemax中使用红外材料346 

26.2红外镜头347 

26.2.1红外镜头的作用347 

26.2.2红外探测器348 

26.2.3红外镜头的类型348 

26.2.4红外镜头的特性350 

26.3定焦红外镜头设计351 

26.3.1定焦红外镜头技术要求351 

26.3.2定焦红外镜头初始结构352 

26.3.3定焦红外镜头优化352 

26.4变焦红外镜头设计355 

26.4.1变焦红外镜头技术要求355 

26.4.2高斯光学计算355 

26.4.3设计结果356 

第27章折反系统设计359 

27.1反射元件359 

27.1.1反射元件的优点359 

27.1.2反射元件的应用360 

27.2等光程原理361 

27.2.1等光程条件361 

27.2.2抛物面等光程条件361 

27.2.3椭球面等光程条件362 

27.2.4双曲面等光程条件362 

27.3折反射镜头363 

27.3.1折反式望远物镜363 

27.3.2折反式照相物镜364 

27.3.3折反式显微物镜365 

27.4折反系统的设计365 

27.4.1施密特校正板设计365 

27.4.2两镜反射系统设计367 

27.5施密特·卡塞格林系统设计369 

27.5.1施密特·卡塞格林系统技术要求369 

27.5.2施密特校正板设计369 

27.5.3主镜和副镜设计370 

27.5.4初始数据370 

27.5.5优化处理371 

27.5.6像质评价372 

第28章激光光学系统设计374 

28.1激光束的传播特性374 

28.2激光束经过光学系统的变换376 

28.2.1沿同种介质激光束传播的变换376 

28.2.2一般光学系统对激光束的变换376 

28.2.3单薄透镜对激光束的变换377 

28.2.4调焦望远镜对激光束的变换378 

28.2.5离焦望远镜对激光束的变换379 

28.3激光扩束系统设计380 

28.3.1激光扩束系统技术要求380 

28.3.2激光扩束系统初始镜头数据381 

28.3.3激光扩束系统优化处理381 

28.3.4Zemax的高斯光束计算工具383 

28.4激光扫描系统设计385 

28.4.1激光扫描系统的特点385 

28.4.2激光扫描系统的技术要求385 

28.4.3激光扫描系统的初始结构386 

28.4.4激光扫描系统的优化处理386 

第29章折衍混合光学系统设计389 

29.1二元光学透镜的成像特性389 

29.1.1二元光学透镜概述389 

29.1.2二元光学透镜单色像差特性391 

29.1.3二元光学透镜的色差特性393 

29.2在Zemax软件中使用二元光学面395 

29.3折衍混合红外物镜设计396 

29.3.1折衍混合红外物镜的技术要求396 

29.3.2折衍混合红外物镜的初始结构397 

29.3.3在红外物镜里引入二元光学面397 

第30章光学制图403 

30.1光学制图概述403 

30.1.1一般规定403 

30.1.2特殊符号标记404 

30.2光学系统图406 

30.3光学部件图408 

30.4光学零件图409 

附录422 

附录A无色光学玻璃422 

附录B中外玻璃对照表430 

附录C双胶合透镜P0、Q0表434 

附录D玻璃组合表440 

附录EZemax优化函数441 

参考文献450

赵存华，洛阳师范学院，副教授，1999.8-2003.6，河南北方平原光电有限公司，光学设计师。 

2003.9-2006.3，中国科学院长春光机所，硕士。 

2006.4-今，洛阳师范学院，副教授。 

中国宇航学会光电专业委员会，委员。 

获河南省学术论文二等奖2篇，三等奖2篇。 

近几年主要的教学工作有：应用光学，光学设计，激光原理，物理光学，固体激光技术，近代光学实验等。

暂无出版社相关信息，正在全力查找中！

暂无相关书籍摘录，正在全力查找中！

在线阅读地址：现代光学设计 赵存华 编著 9787122397560 化学工业出版社图书籍在线阅读

在线听书地址：现代光学设计 赵存华 编著 9787122397560 化学工业出版社图书籍在线收听

在线购买地址：现代光学设计 赵存华 编著 9787122397560 化学工业出版社图书籍在线购买

暂无原文赏析，正在全力查找中！

暂无其它内容！