第一编 光学设计基础 1
第1章 光学设计的发展概述 1
1.1 光学设计的概念 1
1.2 光学设计的发展史概述 2
第2章 光学设计的过程与步骤 4
2.1 光学设计的一般过程 4
2.2 光学设计的具体步骤 5
第3章 仪器对光学设计的要求 7
3.1 对光学系统基本特性的要求 7
3.2 对光学系统外形尺寸的要求 7
3.3 对光学系统成像质量的要求 8
3.4 对光学系统使用条件的要求 9
3.5 对光学系统经济性的要求 10
3.6 对光学零件的技术要求 11
第4章 光学系统的像差概述 18
4.1 球差 18
4.2 正弦差与彗差 21
4.3 像散与场曲 24
4.4 色差 26
4.5 畸变 29
4.6 几何像差的曲线表示 31
4.7 小结 35
第5章 光学系统的像质评价 36
5.1 波像差与瑞利标准 36
5.2 分辨率 36
5.3 点列图在ZEMAX中的实现 37
5.4 光学传递函数在ZEMAX中的实现 40
5.5 点扩散函数PSF在ZEMAX中的实现 43
5.6 包围圆能量曲线在ZEMAX中的实现 44
第6章 光学系统的像差公差 46
6.1 望远物镜和显微物镜的像差公差 46
6.2 望远目镜和显微目镜的像差公差 47
6.3 照相物镜的像差公差 48
6.4 中心厚度、不平行度和角度公差 49
6.5 公差在ZEMAX软件中的实现 50
第二编 光学设计软件ZEMAX用户界面 51
第7章 国内外光学设计软件的发展概述 51
7.1 光学设计软件的发展简况 51
7.2 常见光学设计软件简介 51
第8章 ZEMAX用户界面 55
8.1 窗口类型 55
8.2 主窗口 57
8.3 透镜数据编辑窗口操作 76
8.4 图形窗口操作 82
8.5 文本窗口操作 84
8.6 对话框窗口操作 84
8.7 常用快捷键 85
第9章 文件菜单 87
9.1 文件菜单下拉选项 87
9.2 参数（Preferences）选项设置 88
第10章 编辑菜单 96
10.1 透镜数据编辑窗口（Lens Data Editor） 96
10.2 评价函数编辑窗口（Merit Function Editor） 99
10.3 多重数据结构（Multi-Configuration） 101
10.4 公差数据（Tolerance Data） 103
10.5 附加数据（Extra Data） 105
10.6 撤销（Undo）、重做（Redo） 107
第11章 系统菜单 109
11.1 更新（Update）和全部更新（Update All） 109
11.2 通用数据（General） 110
11.3 视场（Fields） 122
11.4 波长（Wavelength） 123
11.5 结构（Configuration） 123
第12章 分析菜单 124
12.1 轮廓图（Layout） 125
12.2 特性曲线（Fans） 135
12.3 点列图（Spot Diagram） 139
12.4 调制传递函数（MTF） 144
12.5 点扩散函数（PSF） 158
12.6 波前（Wavefront） 164
12.7 均方根（RMS） 168
12.8 包围圆能量（Encircled Energy） 174
12.9 照度（Illumination） 180
12.10 像分析（Image Analysis） 184
12.11 杂项（Miscellaneous） 190
12.12 赛得系数（Seidel Coeffcients） 202
第13章 工具菜单 203
13.1 优化菜单 203
13.2 评价函数列表 212
13.3 公差 212
13.4 样板 216
13.5 库文件 218
13.6 镀膜文件 220
13.7 孔径变换 221
13.8 镜头元件反转 221
13.9 焦距变换 222
13.10 添加折叠反射镜 223
13.11 幻像发生器 224
13.12 输出IGES/STEP文件 225
第14章 报告菜单 226
14.1 表面数据（Surface Data） 226
14.2 系统数据（System Data） 228
14.3 规格数据（Prescription Data） 230
14.4 报告图形（Report Graphics 4/6） 233
第三编 基于ZEMAX的光学设计实例 234
第15章 单透镜设计 234
15.1 设计任务 234
15.2 设计过程 234
15.3 设计结果 241
15.4 设计练习 242
第16章 双胶合设计 243
16.1 设计任务 243
16.2 设计过程 243
16.3 设计结果 246
16.4 设计练习 252
第17章 三片式照相物镜设计 253
17.1 设计任务 253
17.2 设计过程 253
17.3 设计结果 259
17.4 设计练习 266
第18章 双高斯照相物镜设计 267
18.1 设计任务 267
18.2 设计过程 267
18.3 设计结果 272
18.4 设计练习 281
第19章 反射式望远物镜设计 282
19.1 两反射镜式望远物镜设计 282
19.2 离轴反射式望远物镜设计 283
19.3 折反射混合式望远物镜设计 284
19.4 平面镜在ZEMAX中的设定 293
19.5 棱镜在ZEMAX中的设定 295
19.6 设计练习 296
第20章 变焦距照相物镜设计 297
20.1 变焦距理论基础 297
20.2 变焦距照相物镜设计示例 298
20.3 设计练习 309
第四编 典型光学系统设计的优化方法 310
第21章 光学系统初始结构的选定 310
21.1 代数法 310
21.2 缩放法 315
第22章 照相物镜设计的优化方法 322
22.1 照相物镜的光学特性参数 322
22.2 照相物镜的像差校正要求 325
22.3 照相物镜的类型及优化方法 329
第23章 望远物镜设计的优化方法 339
23.1 望远镜系统的特性参数 339
23.2 望远物镜设计的特点 341
23.3 望远物镜的类型及优化方法 342
第24章 显微物镜设计的优化方法 347
24.1 放大镜的工作原理 347
24.2 显微镜的工作原理 347
24.3 显微镜的光学特性参数 348
24.4 显微物镜的像差校正要求 350
24.5 显微物镜的类型及优化方法 350
第25章 目镜设计的优化方法 353
25.1 目镜的光学特性参数 353
25.2 目镜的像差校正要求 355
25.3 目镜的类型及优化方法 355
25.4 目镜的设计原则 358
25.5 目镜的设计示例 359
第26章 照明光学系统设计的优化方法 364
26.1 照明光学系统的设计要求 364
26.2 照明方式分类及其特点 364
26.3 照明光学系统的像差校正要求 365
26.4 照明光学系统的结构类型 366
26.5 聚光照明系统的作用 367
26.6 聚光照明系统的分类及其特点 367
26.7 聚光照明系统的设计原则 369
第五编 课程设计与毕业设计教与学指南 371
第27章 课程设计与毕业设计教与学指南 371
27.1 课程设计的任务书及其要求 371
27.2 课程设计的参考设计结果 374
27.3 毕业设计的大纲撰写指南 379
第六编 照明系统设计案例 381
第28章 照明系统设计案例 381
28.1 用TracePro设计积分球 381
28.2 用TracePro设计导光管 392
28.3 用TracePro设计LED光源模块 402
附录A双胶合透镜的P0表 418
附录B双胶合透镜参数表 419
附录C 2016年CIOE光学镜头应用设计大赛 420
附录D 2017年CIOE光学镜头应用设计大赛 423
参考文献 426