ZEMAX光學(xué)設計超級學(xué)習手冊 林曉陽(yáng) 編著(zhù) 2014年版

ZEMAX光學(xué)設計超級學(xué)習手冊 作者： 林曉陽(yáng) 編著(zhù) 出版時(shí)間：2014年版 內容簡(jiǎn)介 《ZEMAX光學(xué)設計超級學(xué)習手冊》以ZEMAX 2010作為軟件平臺，詳細講解了ZEMAX在光學(xué)設計中的使用方法與技巧，幫助讀者盡快掌握Z(yǔ)EMAX這一光學(xué)設計工具?！禯EMAX光學(xué)設計超級學(xué)習手冊》結合作者多年的使用和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，通過(guò)豐富的工程實(shí)例將ZEMAX的使用方法詳細介紹給讀者。全書(shū)共分為11章，主要講解了ZEMAX的使用界面和基本功能，光學(xué)像差理論和成像質(zhì)量的評價(jià)，以及各種透鏡和目鏡、顯微鏡、望遠鏡等目視光學(xué)系統的設計?！禯EMAX光學(xué)設計超級學(xué)習手冊》注重基礎，內容詳實(shí)，突出實(shí)例講解，既可以作為光學(xué)設計人員、科研人員等相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士的工具書(shū)，也可以作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級本科生、研究生的學(xué)習教材。 目錄 目錄 第1章ZEMAX入門(mén)1 1.1ZEMAX的啟動(dòng)與退出1 1.2用戶(hù)界面3 1.2.1窗口類(lèi)型4 1.2.2主窗口介紹4 1.2.3文件菜單5 目錄 第1章ZEMAX入門(mén)1 1.1ZEMAX的啟動(dòng)與退出1 1.2用戶(hù)界面3 1.2.1窗口類(lèi)型4 1.2.2主窗口介紹4 1.2.3文件菜單5 1.2.4編輯菜單6 1.2.5系統菜單16 1.2.6分析菜單20 1.2.7工具菜單20 1.2.8報告菜單29 1.2.9宏指令菜單32 1.2.10外擴展菜單32 1.2.11窗口菜單33 1.2.12幫助菜單34 1.3ZEMAX常用操作快捷鍵34 1.3.1放棄長(cháng)時(shí)間計算34 1.3.2快捷方式的總結35 1.4本章小結36 第2章像質(zhì)評價(jià)37 2.1外形圖37 2.1.1二維外形圖37 2.1.23D外形圖38 2.1.3陰影圖39 2.1.4元件圖39 2.1.5ISO元件圖41 2.2幾何光學(xué)像質(zhì)量評價(jià)41 2.2.1特性曲線(xiàn)41 2.2.2點(diǎn)列圖43 2.2.3調制傳遞函數46 2.2.4點(diǎn)擴散函數48 2.2.5波前51 2.2.6曲面52 2.2.7均方根53 2.2.8像差系數(Aberration Coefficients)54 2.2.9雜項(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模擬圖像64 2.4.2雙目分析68 2.4.3計算68 2.5其他69 2.5.1玻璃和梯度折射率69 2.5.2通用圖表70 2.5.3偏振狀態(tài)71 2.5.4鍍膜(Coatings)72 2.5.5物理光學(xué)(Physical Optics)73 2.6本章小結73 第3章初級像差理論與像差校正74 3.1幾何像差與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場(chǎng)曲89 3.1.5畸變95 3.1.6色差(ColorAberration)98 3.2厚透鏡初級像差103 3.3薄透鏡初級像差105 3.4像差校正和平衡方法106 3.5本章小結106 第4章ZEMAX基本功能詳解107 4.1ZEMAX 3種優(yōu)化方法107 4.1.1優(yōu)化方法選擇107 4.1.2Global Search和Hammer Optimization區別108 4.1.3局部?jì)?yōu)化(Optimization)缺點(diǎn)112 4.1.4全局搜索優(yōu)勢112 4.2ZEMAX評價(jià)函數使用方法114 4.2.1優(yōu)化中的術(shù)語(yǔ)定義114 4.2.2評價(jià)函數方程表達115 4.2.3波前優(yōu)化方法118 4.2.4光斑尺寸優(yōu)化方法120 4.2.5角譜半徑優(yōu)化方法121 4.3ZAMAX多重結構使用方法122 4.3.1實(shí)例一：模擬元件的變化123 4.3.2實(shí)例二：衍射級次顯示127 4.3.3實(shí)例三：分光板模擬131 4.4ZAMAX坐標斷點(diǎn)使用方法137 4.4.1ZEMAX坐標系137 4.4.2自帶坐標斷點(diǎn)使用方法139 4.4.3坐標斷點(diǎn)面使用方法139 4.4.4樣例一：旋轉角度的優(yōu)化方法140 4.4.5樣例二：使用坐標斷點(diǎn)精確尋找主光線(xiàn)位置及方向143 4.4.6樣例三：坐標返回的使用方法144 4.5本章小結147 第5章公差分析148 5.1公差148 5.1.1誤差來(lái)源148 5.1.2設置公差149 5.1.3公差操作數149 5.2默認公差的定義150 5.2.1表面公差151 5.2.2元件公差152 5.3公差分析3種法則153 5.3.1靈敏度分析153 5.3.2反轉靈敏度分析154 5.3.3蒙特卡羅分析154 5.4公差過(guò)程的使用157 5.4.1公差分析的執行157 5.4.2雙透鏡的公差分析160 5.5本章小結166 第6章非序列模式設計167 6.1ZEMAX中非序列模型介紹167 6.1.1模型類(lèi)別167 6.1.2面元反射鏡168 6.1.3光源分布169 6.1.4棱鏡172 6.1.5光線(xiàn)分束173 6.1.6散射175 6.1.7衍射光學(xué)元件177 6.1.8相干模擬178 6.1.9復雜幾何物體創(chuàng )建179 6.1.10吸收分析181 6.2創(chuàng )建非序列光學(xué)系統182 6.2.1建立基本系統特性183 6.2.2創(chuàng )建反射鏡185 6.2.3光源建模186 6.2.4旋轉光源187 6.2.5放置探測器189 6.2.6跟蹤分析光線(xiàn)探測器190 6.2.7增加凸透鏡192 6.2.8光線(xiàn)跟蹤分析和偏振損耗194 6.2.9增加矩形ADAT光纖195 6.2.10使用跟隨解定位探測器198 6.2.11整個(gè)系統光線(xiàn)追跡198 6.3將序列面改成非序列物體199 6.3.1轉變NSC的工具199 6.3.2初始結構200 6.3.3使用轉換工具202 6.3.4插入非序列光源203 6.3.5插入探測器物體205 6.4模擬混合式非序列(NSC with Ports)208 6.4.1序列/非序列模式208 6.4.2建立非序列組件211 6.4.3定義多焦透鏡212 6.4.4帶狀優(yōu)化215 6.4.5目標局部216 6.4.6系統性能217 6.4.7運行影像分析性能之優(yōu)化218 6.4.8最終設計219 6.5優(yōu)化非序列光學(xué)系統219 6.5.1Damped Least Squares和Orthogonal Descent220 6.5.2建立系統222 6.5.3評價(jià)函數223 6.5.4自由曲面反射鏡224 6.5.5優(yōu)化226 6.6本章小結228 第7章基礎設計實(shí)例229 7.1單透鏡設計229 7.1.1ZEMAX序列模式簡(jiǎn)介229 7.1.2單透鏡系統參數231 7.1.3單透鏡初始結構233 7.1.4單透鏡的變量與優(yōu)化目標235 7.1.5單透鏡優(yōu)化結果分析與改進(jìn)設計237 7.2雙膠合消色差透鏡設計240 7.2.1雙膠合透鏡設計規格參數及系統參數輸入241 7.2.2雙膠合透鏡初始結構242 7.2.3設置變量及評價(jià)函數244 7.2.4優(yōu)化及像質(zhì)評價(jià)245 7.2.5玻璃優(yōu)化——校正色差247 7.3牛頓望遠鏡設計249 7.3.1牛頓望遠鏡來(lái)源簡(jiǎn)介及設計規格249 7.3.2牛頓望遠鏡初始結構251 7.3.3添加反射鏡及遮攔孔徑253 7.3.4修改反射鏡以提高M(jìn)TF258 7.4變焦鏡頭設計260 7.4.1變焦鏡頭設計原理介紹261 7.4.2變焦鏡頭設計規格及參數輸入261 7.4.3多重結構實(shí)現變焦263 7.4.4變焦鏡頭的優(yōu)化設置265 7.5掃描系統設計268 7.5.1掃描系統參數269 7.5.2多重結構下的掃描角度設置273 7.6本章小結276 第8章目視光學(xué)系統設計方法277 8.1人眼光學(xué)系統的創(chuàng )建277 8.1.1眼睛概述277 8.1.2眼睛模型277 8.1.3使用ZEMAX創(chuàng )建人眼模型結構278 8.2放大率與視覺(jué)281 8.2.1近距離物體成像標準281 8.2.2小型放大鏡放大率281 8.3本章小結284 第9章目鏡設計285 9.1目鏡介紹285 設計案例一：惠更斯目鏡286 設計案例二：冉斯登目鏡288 設計案例三：凱爾納目鏡290 設計案例四：RKE目鏡292 設計案例五：消畸變目鏡294 設計案例六：對稱(chēng)式目鏡297 設計案例七：埃爾弗目鏡299 設計案例八：西德莫爾目鏡301 設計案例九：RKE廣角目鏡304 9.2目鏡調焦306 9.3本章小結311 第10章顯微鏡設計312 10.1技術(shù)指標312 10.1.1基本系統技術(shù)要求312 10.1.2分辨率目標和極限312 10.210倍物鏡初始透鏡形式313 10.2.1顯微鏡設計步驟313 10.2.2物鏡與目鏡的連接319 10.3本章小結322 第11章望遠鏡設計323 11.1天文望遠鏡323 11.1.1天文望遠鏡設計步驟323 11.1.2分辨率與衍射極限328 11.2地上望遠鏡328 11.3本章小結334