ZEMAX光学设计超级学习手册 zemax2010软件入门教程zemax2010从入门到精 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

基本信息

书名:ZEMAX光学设计超级学习手册

59.00元

作者：林晓阳 著

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787115345851

字数：

页码：

版次：1

装帧：

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《ZEMAX光学设计超级学习手册》以ZEMAX 2010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，帮助读者尽快掌握ZEMAX这一光学设计工具。
《ZEMAX光学设计超级学习手册》结合作者多年的使用和开发经验，通过丰富的工程实例将ZEMAX的使用方法详细介绍给读者。全书共分为11章，主要讲解了ZEMAX的使用界面和基本功能，光学像差理论和成像质量的评价，以及各种透镜和目镜、显微镜、望远镜等目视光学系统的设计。
《ZEMAX光学设计超级学习手册》注重基础，内容详实，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、研究生的学习教材。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《光学设计与 Zemax 软件深度探索》 前言：光影的奥秘与设计的艺术 自古以来，人类对光的探索从未停止。从亚里士多德对光线传播的朴素认识，到伊斯兰学者伊本·海赛姆（Ibn al-Haytham）建立的科学光学基础，再到牛顿、惠更斯、菲涅尔等巨匠的贡献，光学理论的每一次飞跃都深刻地改变了我们认知世界的方式。而今，在科技飞速发展的时代，精密的光学系统已经渗透到我们生活的方方面面，从数码相机、智能手机的镜头，到医疗器械的显微镜、内窥镜，再到深空探测器的望远镜、激光雷达等，无不依赖于复杂而精密的。 在光学设计的领域，精准与效率是永恒的追求。早期的光学设计依赖于繁琐的数学计算和经验法则，效率低下且易出错。随着计算机技术的兴起，光学设计软件应运而生，极大地解放了光学工程师的双手，使得复杂系统的设计和优化成为可能。在众多光学设计软件中，Zemax以其强大的功能、友好的用户界面和广泛的应用领域，成为了全球光学设计界的标杆。 然而，任何强大的工具都需要深入的理解和熟练的应用才能发挥其最大价值。市面上关于 Zemax 的入门教程虽然不少，但往往侧重于基础操作的介绍，对于如何将光学理论与软件功能有机结合，如何进行复杂系统的深度分析与优化，如何掌握一些高级的设计技巧，以及如何应对实际工程中的各种挑战，则可能略显不足。 本书《光学设计与 Zemax 软件深度探索》正是为了填补这一空白而生。我们并非重复市面上已有的基础入门内容，而是致力于提供一套更加系统、深入、实用的光学设计理论与 Zemax 软件应用相结合的指南。本书将带领读者跳出“软件操作”的思维模式，站在光学设计原理的高度，去理解 Zemax 各项功能的背后逻辑，从而真正掌握光学设计的精髓，并能灵活运用 Zemax 来解决实际问题。 本书内容概览： 本书将从光学设计的核心理论出发，逐步深入到 Zemax 软件的高级应用，并结合实际案例进行详细讲解。内容涵盖以下主要方面： 第一部分：光学设计基础理论回顾与深化 尽管本书侧重于 Zemax 的应用，但扎实的光学理论基础是进行高质量设计的基石。本部分将对一些关键的光学概念进行深入回顾和拓展，为后续的软件应用提供理论支撑。 成像理论精要： 重新审视薄透镜、厚透镜的成像原理，理解顶点、焦距、光圈等基本概念。我们将深入探讨高斯光学理论的局限性，并引入像差理论，这是理解现代精密光学系统设计和 Zemax 优化的关键。 像差的成因与分类： 详细讲解球差、彗差、像散、场曲、畸变等轴上和轴外像差的形成机理，以及如何通过光学设计来评价和校正这些像差。我们会用更直观的方式来理解像差的图形表示，并分析不同像差对成像质量的影响。 光的衍射与干涉： 简要回顾衍射和干涉的原理，并探讨它们在精密光学设计中的意义，例如对衍射光学元件（DOE）设计的影响，以及在干涉仪设计中的应用。 光学元件的物理特性： 探讨不同光学材料的色散、折射率、吸收等特性，以及这些特性如何影响系统的性能。介绍常见的光学元件类型，如球面镜、非球面镜、柱面镜、棱镜、衍射光栅等。 第二部分：Zemax 软件核心功能深度解析 本部分将深入讲解 Zemax 软件中各个核心模块的功能，并重点强调其背后的光学设计原理和应用策略。本书不会停留在“点击此按钮”的层面，而是会深入分析“为什么”要这样做，以及“怎样”才能做得更好。 系统建立与参数化设计： 镜头数据编辑器（LDE）的精细化运用： 详细讲解 LDE 中各种参数的意义，包括曲率半径、厚度、材料、光阑等，以及它们如何影响系统的光路。 表面类型的选择与应用： 深入分析平面、球面、非球面（包括不同类型的非球面方程）、二次曲面、圆锥曲面、衍射面等各种表面类型的建模方法和适用场景。 约束与优化目标： 讲解如何设定合理的约束条件（如总长度、重量、特定像差限制等），以及如何根据设计目标选择合适的优化函数（如聚焦、畸变校正、视场等）。 光线追迹与评价函数： 不同光线追迹模式的理解与选择： 讲解标称光线、边缘光线、瞳孔光线、视场光线、多重光线等不同追迹模式的意义，以及在不同设计场景下的应用。 几何光评价： 深入理解并灵活运用各种几何光评价函数，如RMS Spot Radius, ENPD, MTF（调制传递函数），并解释它们与成像质量的直接关联。我们将重点分析 MTF 曲线的解读，以及如何通过 Zemax 的 MTF 分析来指导设计优化。 物理光评价： 讲解衍射效应在成像质量中的作用，以及如何利用物理光传播（PWF）进行更精确的分析，特别是在高数值孔径（NA）或涉及衍射效应的系统设计中。 像差校正与优化策略： 像差的图形化分析： 详细解析 Zemax 提供的各种像差图（如 Ray Aberration, Spot Diagram, Field Curvature, Distortion 等），并指导读者如何从这些图形中识别问题并找到优化方向。 优化器的原理与使用： 深入理解 Zemax 优化器的工作原理（如 DLS, Global Synthesis 等），讲解如何设置优化目标、约束和参数，以及如何避免陷入局部最优解。我们将分享一些高级的优化技巧，例如如何进行有针对性的像差校正，以及如何使用序列优化和全局优化相结合的方法。 宏命令（Macro）与自动化设计： 宏命令基础与高级应用： 讲解 Zemax 宏命令（.MAC）的编写语法和基本操作，如何利用宏命令实现重复性操作的自动化，例如批量生成不同配置的系统、执行复杂的分析流程等。 高级宏命令技巧： 介绍如何通过宏命令控制 Zemax 的各种功能，实现自定义的分析和优化，甚至可以构建简单的参数化设计自动化流程。 特殊元件与系统设计： 自由曲面（Freeform Surface）设计： 深入讲解 Zemax 中自由曲面的建模、评价与优化方法，以及其在现代光学设计中的重要应用，例如在LED照明、投影显示、紧凑型成像系统等领域。 衍射光学元件（DOE）设计： 讲解如何利用 Zemax 进行 DOE 的设计与分析，包括衍射效率、衍射级次等关键参数的控制。 光栅（Grating）设计： 介绍 Zemax 中光栅元件的建模与应用，例如在光谱仪、全息成像等领域。 虚拟 P-V（Paraxial Virtual）与物理 P-V（Physical Virtual）： 深入理解这两个概念在 Zemax 中的应用，以及如何利用它们进行更精细的光学分析，特别是在近轴近似不再适用的情况下。 第三部分：高级光学设计案例分析与实践 本部分将通过一系列具有代表性的实际光学系统设计案例，来展示如何将前面学到的理论和软件功能融会贯通，解决实际工程问题。 高性能成像镜头设计（如单反相机镜头）： 分析镜头的设计思路、像差校正策略，以及如何通过 Zemax 优化实现高分辨率、低畸变等要求。 照明光学设计（如LED照明）： 探讨如何利用 Zemax 进行均匀性、效率、光强分布等照明指标的优化。 显微镜物镜设计： 关注高数值孔径（NA）设计、像差校正以及在不同物镜类型（如平场消色差物镜）中的实现。 光通信系统中的光学元件设计： 例如光纤耦合器、多通道光分路器等。 杂散光分析与控制： 介绍 Zemax 中杂散光（Stray Light）分析的功能，以及如何通过设计来减少杂散光对成像质量的影响。 第四部分：光学设计工作流程与工程实践 完整的项目流程： 从需求分析、初步设计、像差分析、优化迭代、公差分析到最终的文档输出，梳理一套完整的光学设计工作流程。 公差分析（Tolerance Analysis）： 讲解 Zemax 中公差分析的重要性、方法和具体操作，如何评估元件制造误差和装配误差对系统性能的影响，以及如何设定合理的公差。 与工程师的协作： 强调光学设计与其他工程领域（如机械设计、电子设计）的协同工作，以及如何在 Zemax 中与相关团队进行有效沟通。 本书的特色与价值： 理论与实践的深度融合： 本书并非简单的软件手册，而是将光学理论与 Zemax 软件的应用紧密结合，让读者在掌握软件操作的同时，真正理解光学设计的原理和方法。 注重“为什么”和“怎么做”： 深入剖析 Zemax 各项功能的背后逻辑，指导读者如何根据实际需求选择合适的功能和优化策略，而不是停留在“复制粘贴”式的使用。 涵盖高级主题： 包含自由曲面、衍射光学元件、宏命令等高级内容，帮助读者突破入门阶段，掌握更前沿的设计技术。 案例驱动的讲解： 通过丰富的实际案例，让读者能够直观地理解抽象的光学概念和软件功能，并学会将其应用于实际问题。 提升设计能力： 旨在培养读者独立解决复杂光学设计问题的能力，成为一名真正能够胜任精密光学系统设计的光学工程师。 目标读者： 光学工程、物理学、精密仪器等相关专业的在校学生。 从事光学设计、研发、制造的工程师和技术人员。 对精密光学系统设计感兴趣的研究人员和爱好者。 希望深入理解 Zemax 软件的高级应用，并提升自身光学设计能力的从业者。 我们相信，通过本书的学习，您将能够更深刻地理解光学设计的魅力，更高效地运用 Zemax 软件，更自信地应对各种光学设计挑战，最终在光影的世界里，创造出更多令人惊叹的杰作。