内容简介

       《光学设计实用技术》是以工程光学为基础，结合成像光学和非成像光学的经典实例，全面系统地阐述了以ZEMAX光学设计软件作为辅助手段的光学设计实用技术。
　　《光学设计实用技术》共7章，层次分明、逻辑清楚、案例翔实，在设计实例中也穿插了LED光学设计的前沿。
　　《光学设计实用技术》包括基本的像差理论和成像质量评价方法，ZEMAX光学设计软件功能介绍、优化、公差分析、非成像光学设计，以及大量光学设计实例。书中对光学设计的基本理论阐述通俗易懂，同时结合编者与企业合作的实际案例，介绍光学设计的思路和方法，且每个案例将设计过程尽可能详尽地呈现给读者，设计结果的分析图表真实而丰富，实用性强，具有很高的参考价值。另外，所有章节的案例，读者完全可以用软件进行再现，方便读者巩固练习。
　　《光学设计实用技术》不仅为光学和工程光学相关的工程技术人员提供参考，还可作为高等院校、职业技术院校相关专业的教材。

作者介绍

李澜，上海应用技术大学理学院副教授，主要从事光学、物理化学研究。

邹军，上海应用技术大学理学院副教授，研究方向：半导体薄膜制备及分析,半导体器件测试与分析，半导体封装技术研究，LED驱动及应用产品研究等。

王凤超，上海应用技术大学理学院讲师，研究方向：光电材料与器件，LED技术及应用，激光物理。

居家奇，上海应用技术大学理学院讲师，研究方向：光源与照明。

目 录

第1章 绪论
1．1 光学设计简述
1．1．1 光学设计的概念
1．1．2 光学设计的一般过程
1．2 光学设计软件
1．2．1 光学设计软件的发展简况
1．2．2 常见的光学设计软件简介

第2章 光学系统的像差
2．1 球差
2．2 彗差
2．3 像散
2．4 场曲（像面弯曲）
2．5 畸变
2．6 色差

第3章 像质评价
3．1 波像差与瑞利标准
3．2 分辨率
3．3 点列图
3．4 光学传递函数
3．5 点扩散函数
3．6 能量分析
3．7 像分析

第4章 ZEMAX光学系统优化
4．1 优化方法
4．1．1 Global Search和Hammer Optimization区别
4．1．2 局部优化（Optimize）缺点
4．1．3 全局搜索的优势
4．2 评价函数使用方法
4．2．1 优化中的术语定义
4．2．2 评价函数方程表达
4．2．3 波前优化方法
4．2．4 光斑尺寸优化方法
4．2．5 角谱半径优化方法
4．3 坐标断点
4．3．1 自带坐标断点的实现
4．3．2 坐标断点面的实现
4．4 多重结构使用方法
实例：模拟元件的变化

第5章 ZEMAX公差分析
5．1 公差
5．1．1 误差来源
5．1．2 公差
5．1．3 公差操作数
5．2 默认公差
5．2．1 表面公差
5．2．2 元件公差
5．3 公差分析三种法则
5．3．1 敏感度分析
5．3．2 反向敏感度分析
5．3．3 蒙特卡罗分析

第6章 ZEMAX非序列照明设计
6．1 非序列模型
6．1．1 非序列光线追击
6．1．2 面元反射镜
6．1．3 光源分布
6．1．4 棱镜
6．1．5 光线分束
6．1．6 散射
6．1．7 衍射光学元件
6．1．8 相干模拟
6．1．9 吸收分析
6．2 创建一个简单的非序列系统
6．2．1 建立基本系统
6．2．2 建立反射镜
6．2．3 建立光源
6．2．4 放置探测器
6．2．5 追击到达探测器的分析光线
6．3 混合序列模式及序列转换成纯非序列
6．3．1 转换NSC的工具
6．3．2 初始结构
6．3．3 插入非序列光源
6．3．4 放置探测器物体
6．4 非序列系统优化
6．4．1 用序列光线优化非序列组中的物体
6．4．2 在非序列模式中优化光源和探测器

第7章 ZEMAX光学设计实例
7．1 单透镜设计
7．1．1 单透镜设计要求及系统参数设置
7．1．2 建立单透镜的初始结构
7．1．3 单透镜初次优化结果分析及再优化
7．2 双胶合透镜设计
7．2．1 双胶合透镜设计要求及系统参数设置
7．2．2 建立双胶合透镜的初始结构
7．2．3 设置变量、优化及像质评价
7．2．4 玻璃优化
7．3 双高斯照相物镜设计
7．3．1 双高斯照相物镜设计要求及系统参数设置
7．3．2 查看系统初值及快速聚焦
7．3．3 设置变量及评价函数
7．4 扫描振镜和折光系统设计
7．4．1 扫描振镜设计要求及系统参数设置
7．4．2 多重结构实现扫描角度设置及优化
7．5 变焦镜头设计
7．5．1 变焦镜头设计的基本原理
7．5．2 变焦镜头设计要求及系统参数设置
7．5．3 用多重结构实现变焦
7．5．4 变焦镜头优化

前　　言

       光学设计和工程光学是一门古老而又崭新的学科。它的古老在于早在战国时期《墨经》就记载了有关小孔成像的知识。它的崭新是因为这门学科随着计算机技术的发展、计算科学的进步、优化工具和评价方法的更新，一直保持着与时俱进的先进性。目前，已有一大批通用和专业的设计软件，其中以ZEMAX、CODE-V、LightTools、TracePro为主要代表。
　　ZEMAX软件一经问世，以其高可靠性、强大的光学设计和仿真分析功能，广泛应用于物镜、望远镜、显微镜、投影仪等成像的设计，近来又应用于手机镜头和车灯照明设计领域。本书选用ZEMAX2014作为软件平台，简明扼要地阐述了光学设计像差和像质评价的基本知识，突出计算机辅助光学设计的理念，详细讲解了ZEMAX软件在光学设计中的应用。
　　近年来，LED及相关产业的蓬勃发展为光学设计这个传统的专业带来了生机和挑战。从LED芯片发光效率的提高到器件的二次光学设计，以及照明灯具的配光，光学设计贯穿LED器件开发的始终。而且随着人们对光学产品高效节能要求的提高，光学设计必将发挥越来越大的作用。
　　本书的构思及撰写是整个团队集体努力的结果，李澜是各个章节的主要撰写人及负责整理工作，邹军和王凤超参与了光学设计案例相关章节的编写，居家奇参与了非序列光学设计的编写。同事葛坚坚审阅了部分章节的内容，并提供了大量宝贵的建议，杨波波提供了所需要的实验数据。上海开玄光电科技有限公司的黄健经理提供了一些光学设计的案例，上海翰远实业发展有限公司的宣言总经理提供了大量的透镜和资料，爱尔发科技有限公司上海分公司的由甲工程师提供了部分案例的技术支持，特灵空调系统（中国）有限公司的潘熙恒工程师审阅了部分案例，上海太江建设有限公司的俞剑红经理提供了光源部分的素材。上海东华大学研究生高文杰给予了软件方面的支持。感谢我的同事张灿云和孔晋芳在校稿时付出的辛勤劳动，特别感谢南京光研软件系统有限公司提供的软件中文使用手册等最新的资料。
　　由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免有纰漏之处，敬请读者批评指正。