正版新书]计算机辅助光学设计—CODE V应用基础陈恩果9787302566

第一篇光学设计基础知识

第1章几何光学基本定律与成像概念

1.1几何光学的基本定律

1.1.1光波与光线

1.1.2几何光学的基本定律

1.1.3费马原理

1.1.4马吕斯定律

1.2成像的基本概念和完善成像条件

1.2.1光学系统与成像概念

1.2.2完善成像条件

1.2.3物、像的虚实

1.3光路计算与近轴光学系统

1.3.1基本概念与符号规则

1.3.2实际光线的光路计算

1.3.3近轴光线的光路计算

1.4球面光学成像系统

1.4.1单个折射面成像

1.4.2球面反射镜成像

1.4.3共轴球面系统

第2章理想光学系统

2.1理想光学系统与共线成像理论

2.2理想光学系统的基点与基面

2.3理想光学系统的物像关系

2.3.1理想光学系统的求像方法

2.3.2由多个光组组成的理想光学系统的成像

2.3.3理想光学系统两焦距之间的关系

2.4理想光学系统的放大率

2.4.1轴向放大率

2.4.2角放大率

2.4.3光学系统的节点

2.4.4用平行光管测定焦距的依据

2.5理想光学系统的组合

2.5.1两个光组组合分析

2.5.2多光组组合计算

2.6透镜

第3章平面与平面系统

3.1平面镜

3.1.1平面镜成像

3.1.2平面镜旋转

3.1.3双平面镜成像

3.2平行平板

3.2.1平行平板的成像特性

3.2.2平行平板的等效光学系统

3.3反射棱镜

3.3.1反射棱镜的类型

3.3.2棱镜系统的成像方向判断

3.3.3反射棱镜的等效作用与展开

3.4折射棱镜与光楔

3.4.1折射棱镜的偏向角

3.4.2光楔及其应用

3.4.3棱镜色散

3.5光学材料

3.5.1透射材料的光学特性

3.5.2反射材料的光学特性

第4章光学系统中的光阑与光束

4.1光阑

4.1.1孔径光阑

4.1.2视场光阑

4.2照相系统中的光阑

4.3望远镜系统中成像光束的选择

4.4显微镜系统中的光束与分析

4.4.1简单显微镜系统中的光束

4.4.2远心光路

4.4.3场镜的应用

4.5光学系统的景深

4.5.1光学系统的空间像

4.5.2光学系统景深的含义

4.6数码照相机镜头的景深

第二篇光学系统设计与像质评价

第5章光学设计原理

5.1光学设计的发展概况

5.1.1光学设计概论

5.1.2光学设计的发展概况

5.2光学系统设计的具体过程和步骤

5.2.1光学系统设计的具体过程

5.2.2光学系统设计步骤

5.3光学仪器对光学系统性能与质量的要求

5.4高斯光学和理想成像

5.5初级像差及其独立性原理

5.6轴向球差与横向球差

5.7透镜的近似表示

5.7.1薄透镜与薄透镜系统

5.7.2真实透镜的近轴形式

5.8玻璃的特性

5.8.1折射率

5.8.2色散

5.8.3玻璃色散特性的量化

5.8.4玻璃图

5.8.5熔炼数据

5.8.6部分色散

第6章光路计算及像差理论

6.1概述

6.1.1基本概念

6.1.2像差计算的谱线选择

6.2光线的光路计算

6.2.1子午面内的光线光路计算

6.2.2沿轴外点主光线细光束的光路计算

6.3轴上点球差

6.3.1球差的定义和表示方法

6.3.2球差的校正

6.4正弦差和彗差

6.4.1正弦差

6.4.2彗差

6.5像散和场曲

6.5.1场曲与轴外球差

6.5.2像散

6.6畸变

6.7色差

6.7.1位置色差、色球差和二级光谱

6.7.2倍率色差

6.8波像差

第7章光学系统的像质评价与像差分析

7.1几何像差的曲线表示

7.1.1独立几何像差的曲线表示

7.1.2垂轴几何像差曲线（像差特征曲线）

7.2瑞利判断和中心点亮度

7.2.1瑞利判断

7.2.2中心点亮度

7.3分辨率

7.4点列图

7.5光学传递函数评价成像质量

7.5.1利用MTF曲线来评价成像质量

7.5.2利用MTF曲线的积分值来评价成像质量

7.6其他像质评价方法

7.6.1基于几何光学的方法

7.6.2基于衍射理论的方法

7.6.3其他需要评价的成像质量

7.7光学系统的像差公差

7.7.1望远物镜和显微物镜的像差公差

7.7.2望远目镜和显微目镜的像差公差

7.7.3照相物镜的像差公差

第8章典型光学系统

8.1眼睛

8.1.1眼睛的构造、标准眼和简约眼

8.1.2眼睛的调节和适应

8.1.3眼睛的分辨率和准精度

8.1.4眼睛的立体视觉

8.2放大镜

8.3显微镜与照明系统

8.3.1显微镜概述

8.3.2显微镜中的孔径光阑和视场光阑

8.3.3显微镜的景深

8.3.4显微镜的分辨率和有效放大率

8.3.5显微镜的物镜

8.3.6显微镜的目镜

8.3.7显微镜的照明系统

8.4望远镜系统

8.4.1望远镜系统的一般特性

8.4.2望远镜的主观亮度

8.4.3望远镜的光束

8.4.4望远镜系统的物镜

8.4.5望远镜的目镜

8.4.6正像望远镜中的转像系统和场镜

8.5摄影光学系统

8.5.1摄影物镜的性能参数

8.5.2摄影物镜中的光束

8.5.3摄影物镜的景深

8.5.4摄影物镜的几何焦深

8.5.5摄影物镜的分辨率

8.5.6摄影物镜

8.6放映系统

8.6.1透射放映时幕上的照度

8.6.2放映系统中的聚光镜

8.6.3放映物镜

第三篇CODE V光学设计应用基础

第9章欢迎来到CODE V

9.1什么是CODE V

9.1.1强大的光学工具

9.1.2CODE V的典型功能

9.1.3知识产权问题

9.1.4有用的提示

9.2本书第三篇内容及其读者

9.2.1读者

9.2.2关于第三篇内容

9.2.3更多信息

9.2.4联机在线帮助和文档

9.3假设和术语

9.4CODE V界面

9.4.1简介

9.4.2关于命令和宏

9.5CODE V的结构

9.6其他操作

9.7设计开始之前的操作

第10章设计一个数码相机镜头

10.1边做边学

10.1.1一个简单的数码相机镜头

10.1.2设计规格

10.2新建镜头向导

10.2.1启动新建镜头

10.2.2数据库

10.2.3定义系统数据

10.3光学表面的操作

10.3.1镜头数据管理器电子表格

10.3.2更改并提交数据

10.3.3绘制镜头结构图

10.3.4光学面的操作：缩放镜头

10.3.5设置新标题并保存镜头结果

10.4像质分析

10.4.1快速光线像差曲线

10.4.2快速点列图

10.4.3畸变

10.4.4MTF（清晰度）

10.4.5渐晕/照度

10.4.6可行性分析

10.5总结

第11章CODE V优化设计

11.1关于优化

11.1.1目的

11.1.2方法

11.1.3默认值

11.1.4自动化设计过程

11.1.5局部优化和全局优化的对比

11.1.6并行处理支持

11.2策略

11.3变量

11.3.1定义变量

11.3.2使用LDM

11.3.3虚拟玻璃

11.4自动化设计设置

11.4.1通用约束

11.4.2误差函数定义和控制

11.4.3保存设置（选项设置）并运行自动化设计

11.5了解自动化设计的输出

11.5.1误差函数

11.5.2自动化设计的输出文本

11.5.3自动化设计过程中每次优化循环周期的输出

11.5.4约束成本

11.6分析结果和修改权重

11.7最终优化和注释

11.7.1关于真实玻璃

11.7.2有关景深

11.8塑料、专用目录和非球面

11.9全局优化和其他自动化设计功能

11.10约束：问题和解决方案

第12章CODE V的分析功能

12.1CODE V中的分析选项

12.1.1诊断分析

12.1.2几何分析

12.1.3衍射分析

12.1.4其他分析

12.1.5孔径在分析中的作用

12.2诊断分析

12.2.1近轴光线追迹

12.2.2真实光线追迹

12.2.3光线像差曲线

12.2.4光瞳图

12.2.5痕迹图

12.3几何分析

12.3.1点列图

12.3.2径向能量分析

12.4衍射分析

12.4.1MTF

12.4.2点扩展函数

12.4.3波前分析

12.4.4二维图像模拟

12.5分析宏

12.6多膜层设计

第13章CODE V公差分析

13.1墨菲定律

13.1.1可能出现误差的参数

13.1.2误差后果

13.1.3补偿

13.1.4统计问题

13.1.5失败的代价

13.2公差分析和TOR

13.2.1公差分析的目的

13.2.2TOR功能

13.2.3半自动误差预算

13.2.4交互式公差分析

13.2.5其他公差分析选项

13.3公差分析的分类

13.4LDM和TOR的公差分析

13.4.1全默认TOR运行

13.4.2设定公差

13.4.3TOR镜头准备

13.4.4TOR输入对话框

13.5理解TOR的输出

13.5.1灵敏度表格

13.5.2误差改进性能

13.5.3范围和舍入误差的影响

13.5.4概率分布、交叉项和统计

13.5.5补偿器范围

13.5.6公差输出表格

13.5.7性能摘要表格

13.6其他公差分析功能

第14章反射系统

14.1CODE V的反射系统

14.1.1概述

14.1.2符号法则

14.1.3双通表面与系统

14.2反射系统数据

14.3孔径问题

14.3.1CODE V中的孔径类型

14.3.2虚拟表面

14.3.3输入挡光

第15章非球面光学系统

15.1非球面表面类型

15.1.1概述

15.1.2旋转对称表面

15.1.3非旋转对称表面

15.2非球面示例

15.2.1平场施密特镜头

15.2.2遮挡光的注意事项

15.3圆锥表面

15.3.1椭圆

15.3.2双曲线

15.3.3抛物线

15.4输入椭圆

15.5多项式非球面

15.5.1菲涅尔表面

15.5.2非球面输入

15.6非球面单片式镜头示例

15.7衍射表面

15.7.1衍射光学

15.7.2色差校正型红外线透镜

15.8光线网格

第16章偏心系统

16.1折叠反射镜示例

16.1.1佩兹伐镜头折叠反射镜

16.1.2偏心数据输入

16.2偏心系统的基本概念

16.2.1术语和坐标断点

16.2.2操作顺序

16.3偏心表面类型

16.3.1基本偏心

16.3.2偏心和回归

16.3.3偏心和弯曲

16.3.4反向偏心

16.3.5回归表面

16.3.6偏心参数名称

16.4倾斜平板

16.4.1使用基本偏心

16.4.2使用反向偏心

16.4.3波长的影响

16.5折叠反射镜与扫描反射镜

16.5.1基本偏心

16.5.2偏心与弯曲

16.5.3偏心与回归

16.6棱镜宏

第17章变焦系统

17.1变焦功能

17.1.1电影变焦镜头

17.1.2变焦检查电子表格

17.2扫描系统示例

17.2.1从双胶合透镜开始

17.2.2添加扫描反射镜

17.2.3扫描角度的变焦

17.2.4在镜头图中覆盖变焦位置

17.3选项中的变焦特性

17.3.1变焦计算控件

17.3.2设置/命令的变焦值

17.3.3自动化设计和变焦系统

17.4多光谱系统

第18章技术讨论：实用背景知识

18.1坐标系与规范

18.1.1坐标系

18.1.2一些重要的规定

18.2系统数据详细信息

18.2.1光瞳

18.2.2波长

18.2.3视场/渐晕

18.2.4系统解

18.2.5系统设置

18.2.6不错设置

18.3波长和光谱权重

18.3.1波长权重

18.3.2创建光谱曲线和配置

18.4渐晕、参考光线、光瞳和孔径

18.4.1渐晕含义

18.4.2参考光线

18.4.3参考光线和渐晕系数

18.4.4光瞳像差

18.4.5实际情况下的渐晕

18.4.6渐晕系数

18.4.7渐晕系数和孔径

18.4.8SET命令

18.4.9如何使用渐晕和光圈

18.5求解

18.5.1近轴像求解

18.5.2曲率求解

18.5.3总长度求解

18.5.4缩小率求解

18.6无焦系统

18.6.1概念

18.6.2无焦系统建模

18.7光瞳抽样和高斯光束

18.7.1高斯抽样

18.7.2INT文件抽样

18.7.3高斯光束

18.8偏振、涂层和其他功能

18.8.1偏振光线追迹

18.8.2输入状态

18.8.3涂层、偏振控制器和双折射材料

18.8.4分析

18.8.5其余部分

参考文献

本教材由浅入深、由原理到应用，使计算机辅助光学设计的原理通过CodeV的教学融会贯通，适用于本科生专业基础课和实践课，同时也符合研究生专业学位课程的要求。