Zemax中文版光學(xué)設(shè)計(jì)從入門到精通

第 一部分 Zemax基礎(chǔ)知識(shí)

第 1章　初識(shí)Zemax　3
1.1 Zemax概述　3
1.1.1 OpticStudio　3
1.1.2 OpticsBuilder　4
1.1.3 OpticsViewer　4
1.2 基本操作及工作界面　5
1.2.1 啟動(dòng)Zemax　5
1.2.2 退出Zemax　5
1.2.3 Zemax主界面　5
1.2.4 窗口類型　7
1.2.5 Zemax常用操作快捷鍵　10
1.3 功能區(qū)　11
1.3.1 “文件”選項(xiàng)卡　11
1.3.2 “設(shè)置”選項(xiàng)卡　12
1.3.3 “分析”選項(xiàng)卡　13
1.3.4 “優(yōu)化”選項(xiàng)卡　14
1.3.5 “公差”選項(xiàng)卡　15
1.3.6 “數(shù)據(jù)庫(kù)”選項(xiàng)卡　15
1.3.7 “零件設(shè)計(jì)”選項(xiàng)卡　16
1.3.8 “編程”選項(xiàng)卡　16
1.3.9 “幫助”選項(xiàng)卡　16
1.4 系統(tǒng)選項(xiàng)設(shè)置　17
1.4.1 系統(tǒng)孔徑　17
1.4.2 視場(chǎng)　19
1.4.3 環(huán)境　21
1.4.4 波長(zhǎng)　22
1.4.5 偏振　23
1.4.6 高級(jí)　24
1.4.7 光線瞄準(zhǔn)　26
1.4.8 材料庫(kù)　28
1.4.9 非序列　28
1.4.10 標(biāo)題/注解　30
1.4.11 文件　30
1.4.12 單位　31
1.4.13 成本估計(jì)　32
1.5 鏡頭數(shù)據(jù)編輯器　32
1.5.1 編輯器概述　32
1.5.2 插入/刪除表面數(shù)據(jù)　33
1.5.3 鏡頭數(shù)據(jù)設(shè)置　34
1.5.4 序列表面類型　36
1.5.5 表面屬性　40
1.5.6 通光孔徑的確定　43
1.6 Zemax模式介紹　47
1.7 本章小結(jié)　48
第 2章　光學(xué)系統(tǒng)的分析與評(píng)價(jià)　49
2.1 外形圖　49
2.1.1 2D視圖　49
2.1.2 三維布局圖　50
2.1.3 實(shí)體模型　51
2.1.4 Zemax元件制圖　51
2.1.5 ISO元件制圖　53
2.2 成像質(zhì)量分析　54
2.2.1 光線跡點(diǎn)　54
2.2.2 像差分析　60
2.2.3 波前分析　65
2.2.4 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)　70
2.2.5 MTF曲線　72
2.2.6 均方根（RMS）　76
2.2.7 圈入能量　78
2.2.8 擴(kuò)展圖像分析　79
2.3 偏振與表面物理分析　80
2.3.1 偏振　80
2.3.2 表面　84
2.3.3 膜層　84
2.4 材料分析　86
2.4.1 色散圖　86
2.4.2 玻璃圖　87
2.4.3 無(wú)熱化玻璃圖　87
2.4.4 內(nèi)部透過(guò)率vs.波長(zhǎng)　88
2.4.5 色散vs.波長(zhǎng)　88
2.4.6 GRIN剖面　89
2.5 其他分析　89
2.5.1 激光與光纖　89
2.5.2 通用繪圖工具　92
2.5.3 雜散光分析　92
2.5.4 雙目鏡分析　93
2.6 本章小結(jié)　94
第3章 初級(jí)像差理論與像差校正　95
3.1 初級(jí)像差理論　95
3.1.1 厚透鏡初級(jí)像差　95
3.1.2 薄透鏡初級(jí)像差　96
3.1.3 像差校正與平衡　97
3.2 像差及其校正　97
3.2.1 球差　97
3.2.2 彗差　106
3.2.3 像散　110
3.2.4 場(chǎng)曲　115
3.2.5 畸變　124
3.2.6 色差　127
3.3 本章小結(jié)　134
第4章 Zemax的優(yōu)化與評(píng)價(jià)功能　135
4.1 優(yōu)化方法　135
4.1.1 優(yōu)化方法選擇　135
4.1.2 手動(dòng)調(diào)整　136
4.1.3 自動(dòng)優(yōu)化　137
4.1.4 全局優(yōu)化　140
4.1.5 優(yōu)化應(yīng)用示例　143
4.2 評(píng)價(jià)函數(shù)　150
4.2.1 優(yōu)化術(shù)語(yǔ)　150
4.2.2 評(píng)價(jià)函數(shù)方程　151
4.2.3 波前優(yōu)化　154
4.2.4 點(diǎn)列圖優(yōu)化　156
4.2.5 角向優(yōu)化　157
4.3 多重結(jié)構(gòu)　160
4.3.1 元件變化模擬　161
4.3.2 顯示衍射級(jí)次　165
4.3.3 分光板模擬　167
4.4 坐標(biāo)間斷　173
4.4.1 Zemax坐標(biāo)系　173
4.4.2 自帶坐標(biāo)間斷　174
4.4.3 坐標(biāo)間斷面　175
4.4.4 旋轉(zhuǎn)角度優(yōu)化示例　175
4.5 本章小結(jié)　179
第5章 公差分析　180
5.1 公差　180
5.1.1 公差分析概述　180
5.1.2 公差分析向?qū)А?81
5.1.3 公差操作數(shù)　183
5.1.4 公差控制操作數(shù)　184
5.2 公差分析法則　185
5.2.1 靈敏度分析　185
5.2.2 反靈敏度分析　186
5.2.3 蒙特卡羅分析　187
5.3 公差分析過(guò)程　190
5.3.1 公差分析步驟　190
5.3.2 執(zhí)行公差分析　190
5.3.3 雙透鏡的公差分析　194
5.4 本章小結(jié)　202
第6章 非序列模式設(shè)計(jì)　204
6.1 切換到非序列模式　204
6.1.1 啟動(dòng)非序列模式　204
6.1.2 序列和非序列模式的 區(qū)別　205
6.2 非序列模型介紹　205
6.2.1 模型類別　206
6.2.2 面元反射鏡　206
6.2.3 光源分布　208
6.2.4 棱鏡　210
6.2.5 光線分束　212
6.2.6 散射　213
6.2.7 衍射光學(xué)元件　217
6.2.8 相干模擬　218
6.2.9 復(fù)雜幾何物體創(chuàng)建　220
6.2.10 吸收分析　221
6.3 創(chuàng)建非序列光學(xué)系統(tǒng)　223
6.3.1 建立基本系統(tǒng)特性　224
6.3.2 創(chuàng)建反射鏡　224
6.3.3 光源建?！?26
6.3.4 旋轉(zhuǎn)光源　227
6.3.5 放置探測(cè)器　228
6.3.6 跟蹤分析光線探測(cè)器　229
6.3.7 增加凸透鏡　231
6.3.8 光線跟蹤分析和偏振損耗　233
6.3.9 增加矩形ADAT光纖　234
6.3.10 使用跟隨解定位探 測(cè)器　236
6.3.11 光線追跡整個(gè)系統(tǒng)　238
6.4 將序列面改成非序列物體　239
6.4.1 轉(zhuǎn)變NSC的工具　239
6.4.2 初始結(jié)構(gòu)　240
6.4.3 間接轉(zhuǎn)換方式　241
6.4.4 直接轉(zhuǎn)換方式　243
6.4.5 插入非序列光源　244
6.4.6 插入探測(cè)器物體　245
6.5 混合模式系統(tǒng)模擬　249
6.5.1 序列/非序列模式　249
6.5.2 建立非序列組件　251
6.5.3 定義多焦透鏡　253
6.5.4 帶狀優(yōu)化　256
6.5.5 目標(biāo)局部　257
6.5.6 優(yōu)化分析　258
6.5.7 優(yōu)化結(jié)果　260
6.6 本章小結(jié)　261

第二部分 Zemax的應(yīng)用

第7章 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)示例　265
7.1 單透鏡設(shè)計(jì)　265
7.1.1 單透鏡系統(tǒng)參數(shù)　265
7.1.2 單透鏡初始結(jié)構(gòu)　268
7.1.3 單透鏡的變量與優(yōu)化目標(biāo)　270
7.1.4 單透鏡優(yōu)化結(jié)果分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)　272
7.2 雙膠合消色差透鏡設(shè)計(jì)　277
7.2.1 規(guī)格參數(shù)及系統(tǒng)參數(shù)輸入　277
7.2.2 雙膠合透鏡初始結(jié)構(gòu)　279
7.2.3 設(shè)置變量及評(píng)價(jià)函數(shù)　280
7.2.4 優(yōu)化及像質(zhì)評(píng)價(jià)　282
7.2.5 玻璃優(yōu)化—校正色差　285
7.3 牛頓望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)　287
7.3.1 牛頓望遠(yuǎn)鏡來(lái)源簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)規(guī)格　288
7.3.2 牛頓望遠(yuǎn)鏡初始結(jié)構(gòu)　289
7.3.3 添加反射鏡及遮攔孔徑　291
7.3.4 修改反射鏡以提高M(jìn)TF　296
7.4 變焦鏡頭設(shè)計(jì)　299
7.4.1 變焦鏡頭設(shè)計(jì)原理介紹　299
7.4.2 變焦鏡頭設(shè)計(jì)規(guī)格及參數(shù)輸入　299
7.4.3 多重結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變焦　301
7.4.4 變焦鏡頭的優(yōu)化設(shè)置　303
7.5 掃描系統(tǒng)設(shè)計(jì)　308
7.5.1 掃描系統(tǒng)參數(shù)　308
7.5.2 多重結(jié)構(gòu)下的掃描角度設(shè)置　312
7.6 本章小結(jié)　316
第8章 目鏡設(shè)計(jì)　317
8.1 常見(jiàn)目鏡設(shè)計(jì)　317
8.1.1 惠更斯目鏡　317
8.1.2 冉斯登目鏡　319
8.1.3 凱爾納目鏡　320
8.1.4 RKE目鏡　322
8.1.5 消畸變目鏡　324
8.1.6 對(duì)稱式目鏡　325
8.1.7 埃爾弗目鏡　326
8.1.8 西德莫爾目鏡　328
8.1.9 RKE廣角目鏡　329
8.2 人眼光學(xué)系統(tǒng)的創(chuàng)建　330
8.2.1 眼睛模型　331
8.2.2 創(chuàng)建人眼模型結(jié)構(gòu)　331
8.3 目鏡調(diào)焦　336
8.3.1 創(chuàng)建目鏡　336
8.3.2 光線瞄準(zhǔn)　339
8.3.3 添加人眼模型　339
8.3.4 設(shè)計(jì)結(jié)果　340
8.4 本章小結(jié)　341
第9章 顯微鏡設(shè)計(jì)　342
9.1 技術(shù)指標(biāo)　342
9.1.1 基本系統(tǒng)技術(shù)要求　342
9.1.2 分辨率目標(biāo)和極限　342
9.2 10倍顯微鏡設(shè)計(jì)　343
9.2.1 顯微鏡設(shè)計(jì)分析　343
9.2.2 顯微鏡設(shè)計(jì)　343
9.3 高倍顯微鏡設(shè)計(jì)　351
9.3.1 翻轉(zhuǎn)鏡頭組　351
9.3.2 選擇目鏡　353
9.3.3 物鏡與目鏡的連接　354
9.4 本章小結(jié)　355
第 10章 望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)　356
10.1 天文望遠(yuǎn)物鏡　356
10.1.1 初始鏡頭數(shù)據(jù)　356
10.1.2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置　357
10.1.3 評(píng)價(jià)函數(shù)設(shè)置及優(yōu)化　358
10.1.4 查看結(jié)果　359
10.1.5 加入空氣間隔　360
10.1.6 最終設(shè)計(jì)結(jié)果　361
10.2 地上望遠(yuǎn)鏡　363
10.2.1 調(diào)整焦距及系統(tǒng)參數(shù)　363
10.2.2 評(píng)價(jià)函數(shù)設(shè)置及優(yōu)化　365
10.2.3 查看優(yōu)化結(jié)果　366
10.2.4 加入轉(zhuǎn)像棱鏡及透鏡　367
10.2.5 進(jìn)一步優(yōu)化　367
10.2.6 最終設(shè)計(jì)結(jié)果　369
10.3 本章小結(jié)　370