Zemax中文版光学设计从入门到精通 下载 pdf 电子版 epub 免费 txt 2025

本书以Zemax 2020作为软件平台，详细讲解了Zemax在光学设计中的使用方法与技巧，旨在帮助读者尽快掌握Zemax这一光学设计工具。

本书结合作者多年的光学设计经验，通过丰富的工程实例将Zemax的使用方法详细介绍给读者。全书共10章，分为两部分，第一部分（第1～6章）主要讲解Zemax的基础知识，包括用户界面和系统选项设置、光学像差理论和成像质量评价、光学系统优化、系统公差分析、非序列模式下的光系统设计等；第二部分（第7～10章）讲解利用Zemax进行各种透镜和目镜的基本设计方法，并对显微镜、望远镜等目视光学系统的设计进行了深入的讲解，帮助读者尽快掌握利用Zemax进行光学设计的方法。

本书注重基础，内容翔实，突出实例讲解，既可以作为光学设计人员、科研人员等相关专业人士的工具书，也可以作为相关专业高年级本科生、研究生的学习参考书。

第一部分 Zemax基础知识

第1章　初识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 启动Zemax　5

1.2.2 退出Zemax　5

1.2.3 Zemax主界面　5

1.2.4 窗口类型　7

1.2.5 Zemax常用操作快捷键　10

1.3 功能区　11

1.3.1 “文件”选项卡　11

1.3.2 “设置”选项卡　12

1.3.3 “分析”选项卡　13

1.3.4 “优化”选项卡　14

1.3.5 “公差”选项卡　15

1.3.6 “数据库”选项卡　15

1.3.7 “零件设计”选项卡　16

1.3.8 “编程”选项卡　16

1.3.9 “帮助”选项卡　16

1.4 系统选项设置　17

1.4.1 系统孔径　17

1.4.2 视场　19

1.4.3 环境　21

1.4.4 波长　22

1.4.5 偏振　23

1.4.6 高级　24

1.4.7 光线瞄准　26

1.4.8 材料库　28

1.4.9 非序列　28

1.4.10 标题/注解　30

1.4.11 文件　30

1.4.12 单位　31

1.4.13 成本估计　32

1.5 镜头数据编辑器　32

1.5.1 编辑器概述　32

1.5.2 插入/删除表面数据　33

1.5.3 镜头数据设置　34

1.5.4 序列表面类型　36

1.5.5 表面属性　40

1.5.6 通光孔径的确定　43

1.6 Zemax模式介绍　47

1.7 本章小结　48

第2章　光学系统的分析与评价　49

2.1 外形图　49

2.1.1 2D视图　49

2.1.2 三维布局图　50

2.1.3 实体模型　51

2.1.4 Zemax元件制图　51

2.1.5 ISO元件制图　53

2.2 成像质量分析　54

2.2.1 光线迹点　54

2.2.2 像差分析　60

2.2.3 波前分析　65

2.2.4 点扩散函数　70

2.2.5 MTF曲线　72

2.2.6 均方根（RMS）　76

2.2.7 圈入能量　78

2.2.8 扩展图像分析　79

2.3 偏振与表面物理分析　80

2.3.1 偏振　80

2.3.2 表面　84

2.3.3 膜层　84

2.4 材料分析　86

2.4.1 色散图　86

2.4.2 玻璃图　87

2.4.3 无热化玻璃图　87

2.4.4 内部透过率vs.波长　88

2.4.5 色散vs.波长　88

2.4.6 GRIN剖面　89

2.5 其他分析　89

2.5.1 激光与光纤　89

2.5.2 通用绘图工具　92

2.5.3 杂散光分析　92

2.5.4 双目镜分析　93

2.6 本章小结　94

第3章 初级像差理论与像差校正　95

3.1 初级像差理论　95

3.1.1 厚透镜初级像差　95

3.1.2 薄透镜初级像差　96

3.1.3 像差校正与平衡　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 场曲　115

3.2.5 畸变　124

3.2.6 色差　127

3.3 本章小结　134

第4章 Zemax的优化与评价功能　135

4.1 优化方法　135

4.1.1 优化方法选择　135

4.1.2 手动调整　136

4.1.3 自动优化　137

4.1.4 全局优化　140

4.1.5 优化应用示例　143

4.2 评价函数　150

4.2.1 优化术语　150

4.2.2 评价函数方程　151

4.2.3 波前优化　154

4.2.4 点列图优化　156

4.2.5 角向优化　157

4.3 多重结构　160

4.3.1 元件变化模拟　161

4.3.2 显示衍射级次　165

4.3.3 分光板模拟　167

4.4 坐标间断　173

4.4.1 Zemax坐标系　173

4.4.2 自带坐标间断　174

4.4.3 坐标间断面　175

4.4.4 旋转角度优化示例　175

4.5 本章小结　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 公差分析向导　181

5.1.3 公差操作数　183

5.1.4 公差控制操作数　184

5.2 公差分析法则　185

5.2.1 灵敏度分析　185

5.2.2 反灵敏度分析　186

5.2.3 蒙特卡罗分析　187

5.3 公差分析过程　190

5.3.1 公差分析步骤　190

5.3.2 执行公差分析　190

5.3.3 双透镜的公差分析　194

5.4 本章小结　202

第6章 非序列模式设计　204

6.1 切换到非序列模式　204

6.1.1 启动非序列模式　204

6.1.2 序列和非序列模式的 区别　205

6.2 非序列模型介绍　205

6.2.1 模型类别　206

6.2.2 面元反射镜　206

6.2.3 光源分布　208

6.2.4 棱镜　210

6.2.5 光线分束　212

6.2.6 散射　213

6.2.7 衍射光学元件　217

6.2.8 相干模拟　218

6.2.9 复杂几何物体创建　220

6.2.10 吸收分析　221

6.3 创建非序列光学系统　223

6.3.1 建立基本系统特性　224

6.3.2 创建反射镜　224

6.3.3 光源建模　226

6.3.4 旋转光源　227

6.3.5 放置探测器　228

6.3.6 跟踪分析光线探测器　229

6.3.7 增加凸透镜　231

6.3.8 光线跟踪分析和偏振损耗　233

6.3.9 增加矩形ADAT光纤　234

6.3.10 使用跟随解定位探 测器　236

6.3.11 光线追迹整个系统　238

6.4 将序列面改成非序列物体　239

6.4.1 转变NSC的工具　239

6.4.2 初始结构　240

6.4.3 间接转换方式　241

6.4.4 直接转换方式　243

6.4.5 插入非序列光源　244

6.4.6 插入探测器物体　245

6.5 混合模式系统模拟　249

6.5.1 序列/非序列模式　249

6.5.2 建立非序列组件　251

6.5.3 定义多焦透镜　253

6.5.4 带状优化　256

6.5.5 目标局部　257

6.5.6 优化分析　258

6.5.7 优化结果　260

6.6 本章小结　261

第二部分 Zemax的应用

第7章 基础设计示例　265

7.1 单透镜设计　265

7.1.1 单透镜系统参数　265

7.1.2 单透镜初始结构　268

7.1.3 单透镜的变量与优化目标　270

7.1.4 单透镜优化结果分析与改进设计　272

7.2 双胶合消色差透镜设计　277

7.2.1 规格参数及系统参数输入　277

7.2.2 双胶合透镜初始结构　279

7.2.3 设置变量及评价函数　280

7.2.4 优化及像质评价　282

7.2.5 玻璃优化—校正色差　285

7.3 牛顿望远镜设计　287

7.3.1 牛顿望远镜来源简介及设计规格　288

7.3.2 牛顿望远镜初始结构　289

7.3.3 添加反射镜及遮拦孔径　291

7.3.4 修改反射镜以提高MTF　296

7.4 变焦镜头设计　299

7.4.1 变焦镜头设计原理介绍　299

7.4.2 变焦镜头设计规格及参数输入　299

7.4.3 多重结构实现变焦　301

7.4.4 变焦镜头的优化设置　303

7.5 扫描系统设计　308

7.5.1 扫描系统参数　308

7.5.2 多重结构下的扫描角度设置　312

7.6 本章小结　316

第8章 目镜设计　317

8.1 常见目镜设计　317

8.1.1 惠更斯目镜　317

8.1.2 冉斯登目镜　319

8.1.3 凯尔纳目镜　320

8.1.4 RKE目镜　322

8.1.5 消畸变目镜　324

8.1.6 对称式目镜　325

8.1.7 埃尔弗目镜　326

8.1.8 西德莫尔目镜　328

8.1.9 RKE广角目镜　329

8.2 人眼光学系统的创建　330

8.2.1 眼睛模型　331

8.2.2 创建人眼模型结构　331

8.3 目镜调焦　336

8.3.1 创建目镜　336

8.3.2 光线瞄准　339

8.3.3 添加人眼模型　339

8.3.4 设计结果　340

8.4 本章小结　341

第9章 显微镜设计　342

9.1 技术指标　342

9.1.1 基本系统技术要求　342

9.1.2 分辨率目标和极限　342

9.2 10倍显微镜设计　343

9.2.1 显微镜设计分析　343

9.2.2 显微镜设计　343

9.3 高倍显微镜设计　351

9.3.1 翻转镜头组　351

9.3.2 选择目镜　353

9.3.3 物镜与目镜的连接　354

9.4 本章小结　355

第10章 望远镜设计　356

10.1 天文望远物镜　356

10.1.1 初始镜头数据　356

10.1.2 系统参数设置　357

10.1.3 评价函数设置及优化　358

10.1.4 查看结果　359

10.1.5 加入空气间隔　360

10.1.6 最终设计结果　361

10.2 地上望远镜　363

10.2.1 调整焦距及系统参数　363

10.2.2 评价函数设置及优化　365

10.2.3 查看优化结果　366

10.2.4 加入转像棱镜及透镜　367

10.2.5 进一步优化　367

10.2.6 最终设计结果　369

10.3 本章小结　370

追光者，毕业于北京航空航天大学，研究生学历，现就职于中国科学院某研究所，长期从事系统总体设计，擅长光学设计、光机设计、精密仪器设计。熟练掌握相关工程分析软件，从事光学设计及仿真计算工作近二十年。精通 Zemax、CodeV、LightTools、Ansys 等工程分析软件。

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书籍介绍

本书以Zemax 2020作为软件平台，详细讲解了Zemax在光学设计中的使用方法与技巧，旨在帮助读者尽快掌握Zemax这一光学设计工具。

本书结合作者多年的光学设计经验，通过丰富的工程实例将Zemax的使用方法详细介绍给读者。全书共10章，分为两部分，第一部分（第1～6章）主要讲解Zemax的基础知识，包括用户界面和系统选项设置、光学像差理论和成像质量评价、光学系统优化、系统公差分析、非序列模式下的光系统设计等；第二部分（第7～10章）讲解利用Zemax进行各种透镜和目镜的基本设计方法，并对显微镜、望远镜等目视光学系统的设计进行了深入的讲解，帮助读者尽快掌握利用Zemax进行光学设计的方法。

本书注重基础，内容翔实，突出实例讲解，既可以作为光学设计人员、科研人员等相关专业人士的工具书，也可以作为相关专业高年级本科生、研究生的学习参考书。

• 作者：M 发布时间：2021-02-25 14:09:19

  今天梳理完教材

• 作者：kusicat 发布时间：2015-04-16 20:55:42

  夹叙夹议，带自传体的学术书籍，给我这种程度的读者看也够了，《新加坡》一章很精彩，读得心有余戚戚焉~~~不过我仍然比贝淡宁要乐观一点看待新加坡

• 作者：流星 发布时间：2012-12-07 13:23:09

  比较了一下 在台湾买的版本内容更全

• 作者：seven 发布时间：2010-11-06 23:58:03

  很有趣的一本书~~~

• 作者：蔡乐鲔 发布时间：2022-03-02 21:35:02

  故事越来越无聊了。。。但画风好像有所精进，还是我的错觉呢。

• 作者：CC学心理 发布时间：2015-01-09 11:29:47

  谈论了生命中必然也是必要的丧失，文笔优美，因而适合所有对人生感兴趣的人阅读，不过学术著作，缺乏教科书的严谨与充沛理论。

• 这是一个被消费的年代

  作者：浩子 发布时间：2011-05-25 00:22:48

• 山多林多动物多

  作者：是你的李白吖 发布时间：2020-07-28 14:40:40

  山多林多动物多需要故事的年代确实是山多林多动物多的年代。没有电子科技参与的夜晚漫长而寂寞，打发寂寞的最好方式就是这一个个散发着魅力的奇幻故事。

  星星坠了漫天的时候，人们面对着那片山川，起伏的岩障背后蜿蜒着深邃的峡湾，再远些就看不甚清楚了。雾蒙蒙的。海风扑在脸上，路过山谷时候发出低吼，拿着火把的人们就不明所以了。

  有龙吗？还是有巨人？约或是沉睡的神祇发出的鼾声？

  于是再过些时候，就有了传于人口的故事。

  世界臣服于人们的想象力，所有光怪陆离的风景都是炉火边的荼蘼，生生不息。我们诞生于这片土地，在这片土地上繁衍，生活和死去，我们穷其一生也没有能力去弄明白这片土地上所有的奥秘。所有的不清晰经过想象幻化成瑰丽，如同一只蝴蝶的翅膀。晶莹的鳞粉散落回人间，那些无聊的日子忽然的闪闪发光了。

  炉火劈里啪啦得烧，故事一个一个地讲，老人，青年人，少年，以自己善或恶的心揣测着远方。一花一世界，一叶一菩提，不经意之间有了许多另外的宇宙，有了巨龙，精灵，女巫和妖怪，也有了年轻的勇者和喜欢为难人的国王。我们把故事作为虫洞，穿梭其中，在故事里释放自己的个性，隐藏在某个人物背后说着心里的话。故事永远是无罪的，保护善良的人暂时不受生活的惩罚，给予一方天地暂作休憩。

  《讲了100万次的故事》北欧这卷读来不甚精致，带着它独有的野性和放旷。或许是与北欧神话和维京血脉一脉相承的体系，它更倾向于直截了当的表达，和简洁明了的结局。好就是好，坏就是坏，好人有好报，坏人则加倍受到惩罚。许多故事让人感觉似曾相识，仔细一回想，约莫是儿时读的童话有的比较相似。大概安徒生和格林兄弟也读过这些讲了100万次的故事吧。

  你看，这不就是传承吗。

  从老到少，从古到今。我们开始涉及人世，明白一些道理的时候，都是从故事中来；当我们想去阐述一些道理的时候，也是以故事的形式讲述。它带给我们普世的价值观和最初的善恶之念，它教我们做人，也因我们而有魂。

  以故事启鸿蒙，以故事作驿站，以故事终一生。