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 8
3.1 对光学系统基本特性的要求 8
3.2 对光学系统外形尺寸的要求 8
3.3 对光学系统成像质量的要求 9
3.4 对光学系统使用条件的要求 10
3.5 对光学系统经济性的要求 11
3.6 对光学零件的技术要求 12
第4章 光学系统的像差概述 19
4.1 球差 19
4.2 正弦差与彗差 22
4.3 像散与场曲 25
4.4 色差 27
4.5 畸变 30
4.6 几何像差的曲线表示 32
4.7 小结 36
第5章 光学系统的像质评价 37
5.1 波像差与瑞利标准 37
5.2 分辨率 37
5.3 点列图在ZEMAX中的实现 38
5.4 光学传递函数在ZEMAX中的实现 41
5.5 点扩散函数PSF在ZEMAX中的实现 44
5.6 包围圆能量曲线在ZEMAX中的实现 45
第6章 光学系统的像差公差 47
6.1 望远物镜和显微物镜的像差公差 47
6.2 望远目镜和显微目镜的像差公差 48
6.3 照相物镜的像差公差 49
6.4 中心厚度、不平行度和角度公差 50
6.5 公差在ZEMAX软件中的实现 51
第二编 光学设计软件ZEMAX用户界面 52
第7章 国内外光学设计软件的发展概述 52
7.1 光学设计软件的发展简况 52
7.2 常见光学设计软件简介 52
第8章 ZEMAX用户界面 56
8.1 窗口类型 56
8.2 主窗口 58
8.3 透镜数据编辑窗口操作 77
8.4 图形窗口操作 83
8.5 文本窗口操作 85
8.6 对话框窗口操作 85
8.7 常用快捷键 86
第9章 文件菜单 88
9.1 文件菜单下拉选项 88
9.2 参数（Preferences）选项设置 89
第10章 编辑菜单 97
10.1 透镜数据编辑窗口（Lens Data Editor） 97
10.2 评价函数编辑窗口（Merit Function Editor） 100
10.3 多重数据结构（Multi-Configuration） 102
10.4 公差数据（Tolerance Data） 104
10.5 附加数据（Extra Data） 106
10.6 撤销（Undo）、重做（Redo） 108
第11章 系统菜单 110
11.1 更新（Update）和全部更新（Updata All） 110
11.2 通用数据（General） 111
11.3 视场（Fields） 123
11.4 波长（Wavelength） 124
11.5 结构（Configuration） 124
第12章 分析菜单 125
12.1 轮廓图（Layout） 126
12.2 特性曲线（Fans） 136
12.3 点列图（Spot Diagram） 140
12.4 调制传递函数（MTF） 145
12.5 点扩散函数（PSF） 159
12.6 波前（Wavefront） 165
12.7 均方根（RMS） 169
12.8 包围圆能量（Encircled Energy） 175
12.9 照度（Illumination） 181
12.10 像分析（Image Analysis） 185
12.11 杂项（Miscellaneous） 192
12.12 赛得系数（Seidel Coefficients） 203
第13章 工具菜单 205
13.1 优化菜单 205
13.2 评价函数列表 214
13.3 公差 214
13.4 样板 218
13.5 库文件 220
13.6 镀膜文件 222
13.7 孔径变换 223
13.8 镜头元件反转 223
13.9 焦距变换 224
13.10 添加折叠反射镜 225
13.11 幻像发生器 226
13.12 输出IGES/STEP文件 227
第14章 报告菜单 228
14.1 表面数据（Surface Data） 228
14.2 系统数据（System Data） 230
14.3 规格数据（Prescription Data） 232
14.4 报告图形（Report Graphics 4/6） 235
第三编 基于ZEMAX的光学设计实例 236
第15章 单透镜设计 236
15.1 设计任务 236
15.2 设计过程 236
15.3 设计结果 243
15.4 设计练习 244
第16章 双胶合设计 245
16.1 设计任务 245
16.2 设计过程 245
16.3 设计结果 248
16.4 设计练习 254
第17章 三片式照相物镜设计 255
17.1 设计任务 255
17.2 设计过程 255
17.3 设计结果 261
17.4 设计练习 268
第18章 双高斯照相物镜设计 269
18.1 设计任务 269
18.2 设计过程 269
18.3 设计结果 274
18.4 设计练习 283
第19章 反射式望远物镜设计 284
19.1 两反射镜式望远物镜设计 284
19.2 离轴反射式望远物镜设计 285
19.3 折反射混合式望远物镜设计 286
19.4 平面镜在ZEMAX中的设定 295
19.5 棱镜在ZEMAX中的设定 297
19.6 设计练习 298
第20章 变焦距照相物镜设计 299
20.1 变焦距理论基础 299
20.2 变焦距照相物镜设计示例 300
20.3 设计练习 311
第四编 典型光学系统设计的优化方法 312
第21章 光学系统初始结构的选定 312
21.1 代数法 312
21.2 缩放法 317
第22章 照相物镜设计的优化方法 324
22.1 照相物镜的光学特性参数 324
22.2 照相物镜的像差校正要求 327
22.3 照相物镜的类型及优化方法 331
第23章 望远物镜设计的优化方法 341
23.1 望远镜系统的特性参数 341
23.2 望远物镜设计的特点 343
23.3 望远物镜的类型及优化方法 344
第24章 显微物镜设计的优化方法 349
24.1 放大镜的工作原理 349
24.2 显微镜的工作原理 349
24.3 显微镜的光学特性参数 350
24.4 显微物镜的像差校正要求 352
24.5 显微物镜的类型及优化方法 352
第25章 目镜设计的优化方法 355
25.1 目镜的光学特性参数 355
25.2 目镜的像差校正要求 357
25.3 目镜的类型及优化方法 357
25.4 目镜的设计原则 360
25.5 目镜的设计示例 361
第26章 照明光学系统设计的优化方法 366
26.1 照明光学系统的设计要求 366
26.2 照明方式分类及其特点 366
26.3 照明光学系统的像差校正要求 367
26.4 照明光学系统的结构类型 368
26.5 聚光照明系统的作用 369
26.6 聚光照明系统的分类及其特点 369
26.7 聚光照明系统的设计原则 371
第五编 课程设计与毕业设计教与学指南 373
第27章 课程设计与毕业设计教与学指南 373
27.1 课程设计的任务书及其要求 373
27.2 课程设计的参考设计结果 376
27.3 毕业设计的大纲撰写指南 381
附录1 双胶合透镜的P0表 383
附录2 双胶合透镜参数表 384
参考文献 385