现代光学镜头设计方法与实例(第2版)+ZEMAX光学设计超级学习手册 ZEMAX 2010 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115345851

商品编码：20334189278

 

基本信息

 

书名:ZEMAX光学设计超级学习手册

 

：59.00元

 

作者:林晓阳编著

 

出版社：人民邮电出版社

 

出版日期：2014年4月

 

ISBN：9787115345851

 

页码：334

 

版次：1

 

装帧：平装

 

开本：16开

 

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

 

.......................................

 

 

内容提要

 

《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。

现代光学镜头设计方法与实例（第2版）

 

 

定价： ￥58.00 作者： style='margin: 0.0px;padding: 0.0px;outline: 0.0px;' target='_blank'>毛文炜

• I S B N ：978-7-111-56769-1
• 条码书号：9787111567691
• 上架日期：2017-6-26
• 出版日期：2017-6-1
• 版       次：2-1
• 出 版 社： style='margin: 0.0px;padding: 0.0px;outline: 0.0px;'>机械工业出版社
• 丛 书 名： style='margin: 0.0px;padding: 0.0px;outline: 0.0px;'>
• 页     数：366    

内容简介

本书是为初学光学镜头优化设计的研究生或高年级本科生编写的一本教材，本书内容共分5章：光学镜头的优化设计；简单光学镜头的优化设计实例；三片镜头的优化设计实例；中等复杂镜头的优化设计实例；非球面光学镜头的优化设计实例。书中列有20余个光学镜头的优化设计实例，镜头不按通常的使用范畴归类划分，而是按它们的结构由简单到复杂的顺序介绍优化设计过程，这样优化设计过程的介绍大体也就按照由易到难的顺序进行了。与讲述光学镜头设计的传统书籍不同，书中所列的每一个优化设计例子，都列有详细的优化设计过程，都可以追踪复现。

目       录

 

 

 

目录

前言

第1章光学镜头优化设计概述 l

1.1  引言 1

1.2光学镜头设计中常用优化方法的

数学原理 2

1.2.1适应法 3

1.2.2阻尼小二乘法     4

1.2.3  阻尼凶子p、权重凶子似和

评价函数击 4

1.2.4边界条件 5

第2章简单镜头设计实例 7

2.1  He-Ne激光光束聚焦物镜设计 7

2.1.1  镜头片数及玻璃选择的考虑和

初步分析 7

2.1.2  以“正前凸”型为基础的高折

射率双片镜头的优化设计 1 1

2.1.3  以“负前凸”型为基础的高折

射率双片镜头的优化设计 22

2.1.4  以“负前凹”型为基础的高折

射率双片镜头的优化设计 28

2.2激光扫描物镜设计 37

2. 2.1  白行构造评价函数优化设计激

光扫揣物镜 一39

2.2.2  利用ZEMAX程序提供的默认评

价函数优化设计激光扫描

物镜 46

2.3  -5。显微物镜设计 52

2.3.1  依据初级像差理论求解初始

结构 53

2.3.2  -5“显微物镜的优化设计例1 55

2.3.3  -5“显微物镜的优化设计例2 59

第3章  三片镜头设计实例 65

3.1  三片摄影物镜的优化设计 65

3. 1. 1

3. 1. 2

3. 1. 3

Pvic,hard DilLeon三片摄影物

镜的初始解 65

Richard Ditteon三片摄影物

镜的优化设计例1 69

Richard Ditteon i片摄影物

镜的优化设计例2  95

3.2三片数码相机物镜的优化设计 112

3.3大孔径望远物镜优化设计例1    ·130

3.4大孔径望远物镜优化设计例2 140

3.5  i片低折射率激光聚焦物镜的

优化设计 145

3.6测距仪接收系统的优化设计．．    ．151

第4章  中等复杂镜头设计

实例 156

4.1  中倍李斯特显微物镜优化设计

例1   156

4.1.1用改进了的配合法设计李斯特

显微物镜 157

4.1.2优化校『F李斯特物镜的像散

例1   167

4.1.3优化校正李斯特物镜的像散

例2   176

4.2  巾倍李斯特显微物镜优化设计

例2   197

4.3  四片放映物镜优化设计例1     208

4.4四片放映物镜优化设计例2 222

4.5双高斯物镜优化设计例l   243

4.6双高斯物镜优化设计例2 257

4.7双高斯物镜优化设计例3   265

第5章  非球面镜头设计实例 278

5.1  引言 278

5.2非球面激光光束聚焦物镜优化

设计 280

5.3孔径角大于620、后工作距大于LLmm

的非球面聚光镜优化设计 284

5.4非球面光电转换耦合镜头优化

设计 294

5.5  总长短的非球面广角物镜优化

设计 301

第6章  复杂镜头设计实例 326

6.1  紫外投影光刻物镜的光路分析、消像

差方案及初始基型选择  326

6.2  紫外投影光刻物镜后半部g。的优化

设计 329

6.3  紫外投影光刻物镜前半部g。的优化

设计 337

6.4紫外投影光刻物镜的优化设计 340

6.5优化改进参考文献[17]中的光刻

物镜范例 354

附录 361

附录A初级像差系数 361

附录B平行平板的初级像差系数 362

附录C  薄透镜初级像差系数的PW

表示式 363

附录D双胶薄透镜的求解步骤 364

参考文献 366

 

深入探索光学工程的基石：非《现代光学镜头设计方法与实例（第2版）》及《ZEMAX光学设计超级学习手册 ZEMAX 2010》的先进主题 本套深度技术丛书旨在为光学工程师、系统架构师以及致力于光电前沿研究的学者提供一套全面、前沿且高度实用的知识体系，完全独立于《现代光学镜头设计方法与实例（第2版）》中已涵盖的基础成像理论、标准镜头结构解析以及ZEMAX 2010版本特有的界面操作指南。 我们聚焦于超越传统设计流程的当代挑战与新兴技术，深入剖析那些决定下一代光电设备性能的关键领域。本书籍的构建哲学是：在奠定坚实的光学原理基础后，更侧重于复杂系统集成、超高性能指标实现以及面向特定应用的先进光学实现方案。 --- 第一卷：微纳光子学与超表面光学系统设计 本卷内容彻底跳脱了经典折射/反射元件的设计范畴，转而深入研究基于亚波长结构实现光场调控的新兴技术。 第一章：基于时域有限差分法（FDTD）的宽带光子晶体设计 本章详细阐述了如何利用高精度FDTD模拟技术，设计具有特定滤波或色散特性的二维和三维光子晶体结构。重点在于模拟精度与计算效率的平衡，特别是针对非均匀介质交界面的网格优化策略，以及如何处理强散射环境下的稳态解提取。内容不涉及传统的光线追迹方法，而是专注于电磁场分布的精确求解。 第二章：超表面（Metasurfaces）的光场汇聚与偏振态调控 超越传统的Grin透镜或复合镜组，本章详尽讨论了透射型和反射型超表面的设计原理。我们详细解析了琼斯矩阵在超表面单元设计中的应用，特别是如何通过几何相位（Pancharatnam-Berry相位）和振幅相位（ ভ্রম相位）的复合控制，实现多功能集成的平面光学元件。实际案例分析聚焦于偏振敏感型成像系统中超表面在消除色差和提高分辨率方面的应用，这部分内容远超传统镜头中的像差校正章节。 第三章：集成光路中的波导耦合与模式转换 针对片上光子集成电路（PIC）的需求，本卷深入探讨了光纤到波导的耦合效率优化，特别是模场适配器（MFA）的设计。详细分析了基于渐变折射率（GRIN）结构的侧向耦合器与垂直耦合器的差异，以及如何利用隧道耦合效应实现波导间的无损信号传输，这是传统透镜设计范畴之外的领域。 --- 第二卷：极端环境下的光学系统可靠性与非球面优化前沿 本卷关注于如何设计和验证在极端工作条件下仍能保持高光学性能的系统，并探讨了超越标准优化函数的先进非球面设计技术。 第四章：高能激光系统中的热透镜效应与主动补偿 对于大功率激光应用，镜片的热形变是核心限制因素。本章不讨论简单的热负载估算，而是侧重于激光诱导材料双折射（LIC）的机理分析，以及如何利用有限元分析（FEA）软件与光学仿真工具进行闭环热-光耦合优化。设计实例聚焦于变焦系统中的热漂移抑制，通过引入热补偿机械结构的参数化设计，实现系统在温度梯度变化下的波前误差保持在 $lambda/20$ RMS 以下。 第五章：复杂自由曲面的高效参数化建模与优化算法 本章引入了Zernike多项式集合的局限性，转而专注于点阵采样（Point-based）和NURBS（非均匀有理B样条）曲面在复杂地形（如抬头显示器HUD或自由形面反射镜）中的应用。详细介绍了全局优化算法（如模拟退火、遗传算法）在自由曲面参数空间中的收敛性研究，以及如何避免局部最优解，特别关注曲率约束和局部波前梯度的精确控制。 第六章：极紫外（EUV）光刻系统的多层膜系设计与损伤阈值评估 本领域的核心是反射光学，完全区别于可见光或近红外设计。本章深入探讨了多层介质膜系的设计理论，特别是布拉格反射镜（DBR）的精确堆叠顺序与厚度控制，以实现高达90%的反射率。重点研究了高能光子辐照下的膜层缺陷对损伤阈值（LIDT）的影响，以及如何通过梯度界面设计来提高膜层的机械稳定性和抗应力能力。 --- 第三卷：先进成像与计算光学（计算层面的颠覆性应用） 本卷将光学设计与后端的信号处理和人工智能算法相结合，探索“测量即计算”的未来范式。 第七章：计算全息图（CGH）的快速采样与光场重建算法 本章完全脱离了物理光学元件的构建，专注于衍射光学元件（DOE）的编码设计。详细阐述了输入光场到目标光场映射的迭代傅里叶变换算法（IFTA）的改进版，以及如何将深度学习网络集成到全息图的相位图生成过程中，以克服传统CGH的计算复杂度和视场限制。我们关注如何设计能够生成多焦深三维全息图像的编码结构。 第八章：压缩传感（Compressed Sensing）在低信噪比成像中的应用 针对遥感或生物医学成像中数据采集成本高昂或环境噪声巨大的问题，本章讨论了如何在系统设计阶段就融入压缩传感原理。这包括设计编码孔径（如随机二进制掩模）而非标准光学系统，并结合稀疏恢复算法（如OMP、Basis Pursuit）对采集到的欠采样数据进行高保真重建。强调的是系统结构（编码器）与重建算法（解码器）的联合优化。 第九章：光场相机（Light Field Camera）的后处理与视差提取 本卷最后探讨了微透镜阵列（MLA）相机的工作原理。不同于简单的焦深估计，本章深入分析了子孔径成像中不同微透镜单元的空间调制函数（MTF）差异，以及如何通过亚像素插值和立体匹配算法，从采集的复原光场数据中精确提取连续视差图和深度信息，这属于高级图像处理范畴，与传统镜头优化后的图像质量评价方法迥异。 --- 总结： 本书籍聚焦于前沿、复杂、多物理场耦合的光学工程领域。它假设读者已经掌握了基础的光线几何光学、成像系统物理解释，以及标准商业软件（如ZEMAX 2010）的基础操作与经典光学设计流程。我们的目标是引导读者跨越传统光学设计的边界，进入纳米尺度调控、极端环境适应性、以及计算光学驱动的创新系统的研发前沿。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度远远超出了我的预期，尤其是在介绍现代光学系统的设计技巧方面，简直可以称得上是教科书级别的深度。它不仅仅停留在像差理论的表面，而是深入到了对复杂非球面和自由曲面的处理策略，这对于我们设计高性能镜头至关重要。我特别关注了其中关于公差分析和系统的装调部分，作者在这块的阐述极其到位，考虑到了实际生产中可能出现的各种偏差，并提供了相应的应对措施，这在很多理论书籍中是很难找到的。阅读过程中，我能感受到作者丰富的工程经验，他会毫不保留地分享一些“过来人”的教训和心得，比如在优化过程中哪些参数应该优先调整，哪些优化目标是互相制约的。这本书的价值在于它连接了理论与工程实践的鸿沟，让你在设计高标准光学产品时，能够更加胸有成竹，少走弯路，绝对是老工程师案头必备的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为光学工程领域的初学者量身定做的，我记得我刚接触光学设计那会儿，面对那些复杂的公式和概念简直是寸步难行。但是自从翻开这套书，感觉豁然开朗。它没有上来就抛出一堆晦涩难懂的理论，而是非常耐心地从最基础的光学原理讲起，比如光的传播、像差的来源等等。它的叙述方式非常贴近实践，很多地方都通过形象的比喻来解释抽象的物理现象，让人很容易理解。而且，书中配的图示也极其精良，很多设计案例的流程图清晰明了，即便是跨专业背景的人也能快速抓住重点。我尤其欣赏它在讲解设计流程时的那种循序渐进，从初步方案的构建到优化过程的每一步，都交代得清清楚楚，读完感觉自己手里真的有了一套实用的工具箱，而不是只学了一堆死知识。对于想转行或者刚入行的朋友来说，这绝对是值得反复研读的入门宝典。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排有一种独特的节奏感，它似乎总能在你快要感到疲惫的时候，适时地插入一些能够让你精神一振的内容。比如，理论讲解部分往往会穿插一些历史回顾，讲讲某个光学元件或某个设计方法的诞生背景，这让枯燥的学习过程变得像在听一个精彩的故事。再比如，在深入探讨某个高级优化算法时，作者会巧妙地用一个实际应用场景来佐证其有效性，这使得知识点不再是孤立的。我个人的体会是，这本书非常适合作为长期学习的伴侣，而不是那种读完一遍就束之高阁的工具书。我发现自己经常会随机翻开某一章，阅读几页后，总能从中获得新的启发或者对某个旧知识点产生新的理解。这种潜移默化的知识积累，才是这类经典书籍真正的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我选择这本书是冲着它的“实例”去的，毕竟理论谁都懂，但如何把它转化成一个能用的产品才是王道。结果这本书在案例的详实程度上给了我一个大大的惊喜。它不是那种只展示结果的“样板房”，而是把设计思路、迭代过程、甚至失败的尝试都展示了出来。我记得有一个关于变焦镜头设计的章节，作者详细描述了如何平衡变倍比、视场角和像质之间的矛盾，每一步的决策都有清晰的逻辑支撑。书中对不同类型镜头——从简单的摄影机镜头到复杂的内窥镜系统——的设计思路都有覆盖，极大地拓宽了我的设计视野。对于我这种需要处理各种定制化光学任务的设计师来说，这本书提供的这些“模板”和“思路框架”比单纯的公式堆砌要有用得多，它教会的不是“怎么做某一个镜头”，而是“遇到新问题时该如何着手分析和设计”。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和内容组织上看，这本书的设计明显是站在读者角度反复打磨过的。纸张质量很好，印刷清晰，即便是涉及到复杂的几何光线追迹图表，细节也一览无余，长时间阅读眼睛也不容易疲劳。更重要的是，它的语言风格非常注重可读性，很少出现那种故作高深的术语堆砌，即便是一些专业术语，也会在首次出现时给出非常精确且易懂的解释。我特别喜欢它在不同章节间建立的知识链条，前面对像差的讨论，自然而然地引出了后面非球面校正的必要性，逻辑衔接天衣无缝。这本书真正做到了“授人以渔”，它培养的不是机械地套用公式的人，而是具备独立思考和解决光学难题的工程师，对于想要在光学设计领域深耕的人来说，这是一笔非常值得的投资。