CODE V是用于設計和分析光學系統(tǒng)的工具。本教材從基本幾何光學原理出發(fā)，介紹了現(xiàn)代光學設計的主要基礎理論，再結合CODE V能夠輔助進行光學系統(tǒng)設計的原理進行闡述，最后詳細闡述了CodeV用于光學系統(tǒng)設計的使用和操作等內容。本教材由淺入深、由原理到應用，使計算機輔助光學設計的原理通過CodeV的教學融會貫通，適用于本科生專業(yè)基礎課和實踐課，同時也符合研究生專業(yè)學位課程的要求。

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作者：陳恩果 著

定價：68

出版社：清華大學出版社

出版日期：2021年01月01日

頁數(shù)：348

裝幀：平裝

ISBN：9787302566038

目錄

第一篇光學設計基礎知識

第1章幾何光學基本定律與成像概念

1.1幾何光學的基本定律

1.1.1光波與光線

1.1.2幾何光學的基本定律

1.1.3費馬原理

1.1.4馬呂斯定律

1.2成像的基本概念和完善成像條件

1.2.1光學系統(tǒng)與成像概念

1.2.2完善成像條件

1.2.3物、像的虛實

1.3光路計算與近軸光學系統(tǒng)

1.3.1基本概念與符號規(guī)則

1.3.2實際光線的光路計算

1.3.3近軸光線的光路計算

1.4球面光學成像系統(tǒng)

1.4.1單個折射面成像

1.4.2球面反射鏡成像

1.4.3共軸球面系統(tǒng)

第2章理想光學系統(tǒng)

2.1理想光學系統(tǒng)與共線成像理論

2.2理想光學系統(tǒng)的基點與基面

2.3理想光學系統(tǒng)的物像關系

2.3.1理想光學系統(tǒng)的求像方法

2.3.2由多個光組組成的理想光學系統(tǒng)的成像

2.3.3理想光學系統(tǒng)兩焦距之間的關系

2.4理想光學系統(tǒng)的放大率

2.4.1軸向放大率

2.4.2角放大率

2.4.3光學系統(tǒng)的節(jié)點

2.4.4用平行光管測定焦距的依據(jù)

2.5理想光學系統(tǒng)的組合

2.5.1兩個光組組合分析

2.5.2多光組組合計算

2.6透鏡

第3章平面與平面系統(tǒng)

3.1平面鏡

3.1.1平面鏡成像

3.1.2平面鏡旋轉

3.1.3雙平面鏡成像

3.2平行平板

3.2.1平行平板的成像特性

3.2.2平行平板的等效光學系統(tǒng)

3.3反射棱鏡

3.3.1反射棱鏡的類型

3.3.2棱鏡系統(tǒng)的成像方向判斷

3.3.3反射棱鏡的等效作用與展開

3. 射棱鏡與光楔

3.4. 射棱鏡的偏向角

3.4.2光楔及其應用

3.4.3棱鏡色散

3.5光學材料

3.5.1透射材料的光學特性

3.5.2反射材料的光學特性

第4章光學系統(tǒng)中的光闌與光束限制

4.1光闌

4.1.1孔徑光闌

4.1.2視場光闌

4.2照相系統(tǒng)中的光闌

4.3望遠鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇

4.4顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制與分析

4.4.1簡單顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制

4.4.2遠心光路

4.4.3場鏡的應用

4.5光學系統(tǒng)的景深

4.5.1光學系統(tǒng)的空間像

4.5.2光學系統(tǒng)景深的含義

4.6數(shù)碼照相機鏡頭的景深

第二篇光學系統(tǒng)設計與像質評價

第5章光學設計原理

5.1光學設計的發(fā)展概況

5.1.1光學設計概論

5.1.2光學設計的發(fā)展概況

5.2光學系統(tǒng)設計的具體過程和步驟

5.2.1光學系統(tǒng)設計的具體過程

5.2.2光學系統(tǒng)設計步驟

5.3光學儀器對光學系統(tǒng)性能與質量的要求

5.4高斯光學和理想成像

5.5初級像差及其獨立性原理

5.6軸向球差與橫向球差

5.7透鏡的近似表示

5.7.1薄透鏡與薄透鏡系統(tǒng)

5.7.2真實透鏡的近軸形式

5.8玻璃的特性

5.8. 射率

5.8.2色散

5.8.3玻璃色散特性的量化

5.8.4玻璃圖

5.8.5熔煉數(shù)據(jù)

5.8.6部分色散

第6章光路計算及像差理論

6.1概述

6.1.1基本概念

6.1.2像差計算的譜線選擇

6.2光線的光路計算

6.2.1子午面內的光線光路計算

6.2.2沿軸外點主光線細光束的光路計算

6.3軸上點球差

6.3.1球差的定義和表示方法

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像散和場曲

6.5.1場曲與軸外球差

6.5.2像散

6.6畸變

6.7色差

6.7.1位置色差、色球差和二級光譜

6.7.2倍率色差

6.8波像差

第7章光學系統(tǒng)的像質評價與像差分析

7.1幾何像差的曲線表示

7.1.1獨立幾何像差的曲線表示

7.1.2垂軸幾何像差曲線(像差特征曲線)

7.2瑞利判斷和中心點亮度

7.2.1瑞利判斷

7.2.2中心點亮度

7.3分辨率

7.4點列圖

7.5光學傳遞函數(shù)評價成像質量

7.5.1利用MTF曲線來評價成像質量

7.5.2利用MTF曲線的積分值來評價成像質量

7.6其他像質評價方法

7.6.1基于幾何光學的方法

7.6.2基于衍射理論的方法

7.6.3其他需要評價的成像質量

7.7光學系統(tǒng)的像差公差

7.7.1望遠物鏡和顯微物鏡的像差公差

7.7.2望遠目鏡和顯微目鏡的像差公差

7.7.3照相物鏡的像差公差

第8章典型光學系統(tǒng)

8.1眼睛

8.1.1眼睛的構造、標準眼和簡約眼

8.1.2眼睛的調節(jié)和適應

8.1.3眼睛的分辨率和準精度

8.1.4眼睛的立體視覺

8.2放大鏡

8.3顯微鏡與照明系統(tǒng)

8.3.1顯微鏡概述

8.3.2顯微鏡中的孔徑光闌和視場光闌

8.3.3顯微鏡的景深

8.3.4顯微鏡的分辨率和有效放大率

8.3.5顯微鏡的物鏡

8.3.6顯微鏡的目鏡

8.3.7顯微鏡的照明系統(tǒng)

8.4望遠鏡系統(tǒng)

8.4.1望遠鏡系統(tǒng)的一般特性

8.4.2望遠鏡的主觀亮度

8.4.3望遠鏡的光束限制

8.4.4望遠鏡系統(tǒng)的物鏡

8.4.5望遠鏡的目鏡

8.4.6正像望遠鏡中的轉像系統(tǒng)和場鏡

8.5攝影光學系統(tǒng)

8.5.1攝影物鏡的性能參數(shù)

8.5.2攝影物鏡中的光束限制

8.5.3攝影物鏡的景深

8.5.4攝影物鏡的幾何焦深

8.5.5攝影物鏡的分辨率

8.5.6攝影物鏡

8.6放映系統(tǒng)

8.6.1透射放映時幕上的照度

8.6.2放映系統(tǒng)中的聚光鏡

8.6.3放映物鏡

第三篇CODE V光學設計應用基礎

第9章歡迎來到CODE V

9.1什么是CODE V

9.1.1強大的光學工具

9.1.2CODE V的典型功能

9.1.3知識產(chǎn)權問題

9.1.4有用的提示

9.2本書第三篇內容及其讀者

9.2.1讀者

9.2.2關于第三篇內容

9.2.3 多信息

9.2.4聯(lián)機在線幫助和文檔

9.3假設和術語

9.4CODE V界面

9.4.1簡介

9.4.2關于命令和宏

9.5CODE V的結構

9.6其他操作

9.7設計開始之前的操作

10章設計一個數(shù)碼相機鏡頭

10.1邊做邊學

10.1.1一個簡單的數(shù)碼相機鏡頭

10.1.2設計規(guī)格

10.2新建鏡頭向導

10.2.1啟動新建鏡頭

10.2.2專利數(shù)據(jù)庫

10.2.3定義系統(tǒng)數(shù)據(jù)

10.3光學表面的操作

10.3.1鏡頭數(shù)據(jù)管理器電子表格

10.3.2 改并提交數(shù)據(jù)

10.3.3繪制鏡頭結構圖

10.3.4光學面的操作： 縮放鏡頭

10.3.5設置新標題并保存鏡頭結果

10.4像質分析

10.4.1快速光線像差曲線

10.4.2快速點列圖

10.4.3畸變

10.4.4MTF(清晰度)

10.4.5漸暈/照度

10.4.6可行性分析

10.5總結

1章CODE V優(yōu)化設計

11.1關于優(yōu)化

11.1.1目的

11.1.2方法

11.1.3默認值

11.1.4自動化設計過程

11.1.5局部優(yōu)化和全局優(yōu)化的對比

11.1.6并行處理支持

11.2策略

11.3變量

11.3.1定義變量

11.3.2使用LDM

11.3.3虛擬玻璃

11.4自動化設計設置

11.4.1通用約束

11.4.2誤差函數(shù)定義和控制

11.4.3保存設置(選項設置)并運行自動化設計

11.5了解自動化設計的輸出

11.5.1誤差函數(shù)

11.5.2自動化設計的輸出文本

11.5.3自動化設計過程中每次優(yōu)化循環(huán)周期的輸出

11.5.4約束成本

11.6分析結果和修改權重

11.7 終優(yōu)化和注釋

11.7.1關于真實玻璃

11.7.2有關景深

11.8塑料、專用目錄和非球面

11.9全局優(yōu)化和其他自動化設計功能

11.10約束： 問題和解決方案

2章CODE V的分析功能

12.1CODE V中的分析選項

12.1.1診斷分析

12.1.2幾何分析

12.1.3衍射分析

12.1.4其他分析

12.1.5孔徑在分析中的作用

12.2診斷分析

12.2.1近軸光線追跡

12.2.2真實光線追跡

12.2.3光線像差曲線

12.2.4光瞳圖

12.2.5痕跡圖

12.3幾何分析

12.3.1點列圖

12.3.2徑向能量分析

12.4衍射分析

12.4.1MTF

12.4.2點擴展函數(shù)

12.4.3波前分析

12.4.4二維圖像模擬

12.5分析宏

12.6多膜層設計

3章CODE V公差分析

13.1墨菲定律

13.1.1可能出現(xiàn)誤差的參數(shù)

13.1.2誤差后果

13.1.3補償

13.1.4統(tǒng)計問題

13.1.5失敗的代價

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半自動誤差預算

13.2.4交互式公差分析

13.2.5其他公差分析選項

13.3公差分析的分類

13.4LDM和TOR的公差分析

13.4.1全默認TOR運行

13.4.2設定公差

13.4.3TOR鏡頭準備

13.4.4TOR輸入對話框

13.5理解TOR的輸出

13.5.1靈敏度表格

13.5.2誤差改進性能

13.5.3限制范圍和舍入誤差的影響

13.5.4概率分布、交叉項和統(tǒng)計

13.5.5補償器范圍

13.5.6公差輸出表格

13.5.7性能摘要表格

13.6其他公差分析功能

4章反射系統(tǒng)

14.1CODE V的反射系統(tǒng)

14.1.1概述

14.1.2符號法則

14.1.3雙通表面與系統(tǒng)

14.2反射系統(tǒng)數(shù)據(jù)

14.3孔徑問題

14.3.1CODE V中的孔徑類型

14.3.2虛擬表面

14.3.3輸入擋光

5章非球面光學系統(tǒng)

15.1非球面表面類型

15.1.1概述

15.1.2旋轉對稱表面

15.1.3非旋轉對稱表面

15.2非球面示例

15.2.1平場施密特鏡頭

15.2.2遮擋光的注意事項

15.3圓錐表面

15.3.1橢圓

15.3.2雙曲線

15.3.3拋物線

15.4輸入橢圓

15.5多項式非球面

15.5.1菲涅爾表面

15.5.2非球面輸入

15.6非球面單片式鏡頭示例

15.7衍射表面

15.7.1衍射光學

15.7.2色差校正型紅外線透鏡

15.8光線網(wǎng)格

6章偏心系統(tǒng)

16. 疊反射鏡示例

16.1.1佩茲伐鏡頭折疊反射鏡

16.1.2偏心數(shù)據(jù)輸入

16.2偏心系統(tǒng)的基本概念

16.2.1術語和坐標斷點

16.2.2操作順序

16.3偏心表面類型

16.3.1基本偏心

16.3.2偏心和回歸

16.3.3偏心和彎曲

16.3.4反向偏心

16.3.5回歸表面

16.3.6偏心參數(shù)名稱

16.4傾斜平板

16.4.1使用基本偏心

16.4.2使用反向偏心

16.4.3波長的影響

16. 疊反射鏡與掃描反射鏡

16.5.1基本偏心

16.5.2偏心與彎曲

16.5.3偏心與回歸

16.6棱鏡宏

7章變焦系統(tǒng)

17.1變焦功能

17.1.1電影變焦鏡頭

17.1.2變焦檢查電子表格

17.2掃描系統(tǒng)示例

17.2.1從雙膠合透鏡開始

17.2.2添加掃描反射鏡

17.2.3掃描角度的變焦

17.2.4在鏡頭圖中覆蓋變焦位置

17.3選項中的變焦特性

17.3.1變焦計算控件

17.3.2設置/命令的變焦值

17.3.3自動化設計和變焦系統(tǒng)

17.4多光譜系統(tǒng)

8章技術討論： 實用背景知識

18.1坐標系與規(guī)范

18.1.1坐標系

18.1.2一些重要的規(guī)定

18.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)詳細信息

18.2.1光瞳

18.2.2波長

18.2.3視場/漸暈

18.2.4系統(tǒng)解

18.2.5系統(tǒng)設置

18.2.6 設置

18.3波長和光譜權重

18.3.1波長權重

18.3.2創(chuàng)建光譜曲線和配置

18.4漸暈、參考光線、光瞳和孔徑

18.4.1漸暈含義

18.4.2參考光線

18.4.3參考光線和漸暈系數(shù)

18.4.4光瞳像差

18.4.5實際情況下的漸暈

18.4.6漸暈系數(shù)

18.4.7漸暈系數(shù)和孔徑

18.4.8SET命令

18.4.9如何使用漸暈和光圈

18.5求解

18.5.1近軸像求解

18.5.2曲率求解

18.5.3總長度求解

18.5.4縮小率求解

18.6無焦系統(tǒng)

18.6.1概念

18.6.2無焦系統(tǒng)建模

18.7光瞳抽樣和高斯光束

18.7.1高斯抽樣

18.7.2INT文件抽樣

18.7.3高斯光束

18.8偏振、涂層和其他功能

18.8.1偏振光線追跡

18.8.2輸入狀態(tài)

18.8.3涂層、偏振控制器和雙折射材料

18.8.4分析

18.8.5其余部分

參考文獻