ZEMAX光學設計超級學習手冊 zemax2010軟件入門教程zemax2010從入門到精 下載 mobi epub pdf 電子書 2026

基本信息

書名:ZEMAX光學設計超級學習手冊

59.00元

作者：林曉陽 著

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2014-04-01

ISBN：9787115345851

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《ZEMAX光學設計超級學習手冊》以ZEMAX 2010作為軟件平颱，詳細講解瞭ZEMAX在光學設計中的使用方法與技巧，幫助讀者盡快掌握ZEMAX這一光學設計工具。
《ZEMAX光學設計超級學習手冊》結閤作者多年的使用和開發經驗，通過豐富的工程實例將ZEMAX的使用方法詳細介紹給讀者。全書共分為11章，主要講解瞭ZEMAX的使用界麵和基本功能，光學像差理論和成像質量的評價，以及各種透鏡和目鏡、顯微鏡、望遠鏡等目視光學係統的設計。
《ZEMAX光學設計超級學習手冊》注重基礎，內容詳實，突齣實例講解，既可以作為光學設計人員、科研人員等相關專業人士的工具書，也可以作為相關專業高年級本科生、研究生的學習教材。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《光學設計與 Zemax 軟件深度探索》 前言：光影的奧秘與設計的藝術 自古以來，人類對光的探索從未停止。從亞裏士多德對光綫傳播的樸素認識，到伊斯蘭學者伊本·海賽姆（Ibn al-Haytham）建立的科學光學基礎，再到牛頓、惠更斯、菲涅爾等巨匠的貢獻，光學理論的每一次飛躍都深刻地改變瞭我們認知世界的方式。而今，在科技飛速發展的時代，精密的光學係統已經滲透到我們生活的方方麵麵，從數碼相機、智能手機的鏡頭，到醫療器械的顯微鏡、內窺鏡，再到深空探測器的望遠鏡、激光雷達等，無不依賴於復雜而精密的。 在光學設計的領域，精準與效率是永恒的追求。早期的光學設計依賴於繁瑣的數學計算和經驗法則，效率低下且易齣錯。隨著計算機技術的興起，光學設計軟件應運而生，極大地解放瞭光學工程師的雙手，使得復雜係統的設計和優化成為可能。在眾多光學設計軟件中，Zemax以其強大的功能、友好的用戶界麵和廣泛的應用領域，成為瞭全球光學設計界的標杆。 然而，任何強大的工具都需要深入的理解和熟練的應用纔能發揮其最大價值。市麵上關於 Zemax 的入門教程雖然不少，但往往側重於基礎操作的介紹，對於如何將光學理論與軟件功能有機結閤，如何進行復雜係統的深度分析與優化，如何掌握一些高級的設計技巧，以及如何應對實際工程中的各種挑戰，則可能略顯不足。 本書《光學設計與 Zemax 軟件深度探索》正是為瞭填補這一空白而生。我們並非重復市麵上已有的基礎入門內容，而是緻力於提供一套更加係統、深入、實用的光學設計理論與 Zemax 軟件應用相結閤的指南。本書將帶領讀者跳齣“軟件操作”的思維模式，站在光學設計原理的高度，去理解 Zemax 各項功能的背後邏輯，從而真正掌握光學設計的精髓，並能靈活運用 Zemax 來解決實際問題。 本書內容概覽： 本書將從光學設計的核心理論齣發，逐步深入到 Zemax 軟件的高級應用，並結閤實際案例進行詳細講解。內容涵蓋以下主要方麵： 第一部分：光學設計基礎理論迴顧與深化 盡管本書側重於 Zemax 的應用，但紮實的光學理論基礎是進行高質量設計的基石。本部分將對一些關鍵的光學概念進行深入迴顧和拓展，為後續的軟件應用提供理論支撐。 成像理論精要： 重新審視薄透鏡、厚透鏡的成像原理，理解頂點、焦距、光圈等基本概念。我們將深入探討高斯光學理論的局限性，並引入像差理論，這是理解現代精密光學係統設計和 Zemax 優化的關鍵。 像差的成因與分類： 詳細講解球差、彗差、像散、場麯、畸變等軸上和軸外像差的形成機理，以及如何通過光學設計來評價和校正這些像差。我們會用更直觀的方式來理解像差的圖形錶示，並分析不同像差對成像質量的影響。 光的衍射與乾涉： 簡要迴顧衍射和乾涉的原理，並探討它們在精密光學設計中的意義，例如對衍射光學元件（DOE）設計的影響，以及在乾涉儀設計中的應用。 光學元件的物理特性： 探討不同光學材料的色散、摺射率、吸收等特性，以及這些特性如何影響係統的性能。介紹常見的光學元件類型，如球麵鏡、非球麵鏡、柱麵鏡、棱鏡、衍射光柵等。 第二部分：Zemax 軟件核心功能深度解析 本部分將深入講解 Zemax 軟件中各個核心模塊的功能，並重點強調其背後的光學設計原理和應用策略。本書不會停留在“點擊此按鈕”的層麵，而是會深入分析“為什麼”要這樣做，以及“怎樣”纔能做得更好。 係統建立與參數化設計： 鏡頭數據編輯器（LDE）的精細化運用： 詳細講解 LDE 中各種參數的意義，包括麯率半徑、厚度、材料、光闌等，以及它們如何影響係統的光路。 錶麵類型的選擇與應用： 深入分析平麵、球麵、非球麵（包括不同類型的非球麵方程）、二次麯麵、圓錐麯麵、衍射麵等各種錶麵類型的建模方法和適用場景。 約束與優化目標： 講解如何設定閤理的約束條件（如總長度、重量、特定像差限製等），以及如何根據設計目標選擇閤適的優化函數（如聚焦、畸變校正、視場等）。 光綫追跡與評價函數： 不同光綫追跡模式的理解與選擇： 講解標稱光綫、邊緣光綫、瞳孔光綫、視場光綫、多重光綫等不同追跡模式的意義，以及在不同設計場景下的應用。 幾何光評價： 深入理解並靈活運用各種幾何光評價函數，如RMS Spot Radius, ENPD, MTF（調製傳遞函數），並解釋它們與成像質量的直接關聯。我們將重點分析 MTF 麯綫的解讀，以及如何通過 Zemax 的 MTF 分析來指導設計優化。 物理光評價： 講解衍射效應在成像質量中的作用，以及如何利用物理光傳播（PWF）進行更精確的分析，特彆是在高數值孔徑（NA）或涉及衍射效應的係統設計中。 像差校正與優化策略： 像差的圖形化分析： 詳細解析 Zemax 提供的各種像差圖（如 Ray Aberration, Spot Diagram, Field Curvature, Distortion 等），並指導讀者如何從這些圖形中識彆問題並找到優化方嚮。 優化器的原理與使用： 深入理解 Zemax 優化器的工作原理（如 DLS, Global Synthesis 等），講解如何設置優化目標、約束和參數，以及如何避免陷入局部最優解。我們將分享一些高級的優化技巧，例如如何進行有針對性的像差校正，以及如何使用序列優化和全局優化相結閤的方法。 宏命令（Macro）與自動化設計： 宏命令基礎與高級應用： 講解 Zemax 宏命令（.MAC）的編寫語法和基本操作，如何利用宏命令實現重復性操作的自動化，例如批量生成不同配置的係統、執行復雜的分析流程等。 高級宏命令技巧： 介紹如何通過宏命令控製 Zemax 的各種功能，實現自定義的分析和優化，甚至可以構建簡單的參數化設計自動化流程。 特殊元件與係統設計： 自由麯麵（Freeform Surface）設計： 深入講解 Zemax 中自由麯麵的建模、評價與優化方法，以及其在現代光學設計中的重要應用，例如在LED照明、投影顯示、緊湊型成像係統等領域。 衍射光學元件（DOE）設計： 講解如何利用 Zemax 進行 DOE 的設計與分析，包括衍射效率、衍射級次等關鍵參數的控製。 光柵（Grating）設計： 介紹 Zemax 中光柵元件的建模與應用，例如在光譜儀、全息成像等領域。 虛擬 P-V（Paraxial Virtual）與物理 P-V（Physical Virtual）： 深入理解這兩個概念在 Zemax 中的應用，以及如何利用它們進行更精細的光學分析，特彆是在近軸近似不再適用的情況下。 第三部分：高級光學設計案例分析與實踐 本部分將通過一係列具有代錶性的實際光學係統設計案例，來展示如何將前麵學到的理論和軟件功能融會貫通，解決實際工程問題。 高性能成像鏡頭設計（如單反相機鏡頭）： 分析鏡頭的設計思路、像差校正策略，以及如何通過 Zemax 優化實現高分辨率、低畸變等要求。 照明光學設計（如LED照明）： 探討如何利用 Zemax 進行均勻性、效率、光強分布等照明指標的優化。 顯微鏡物鏡設計： 關注高數值孔徑（NA）設計、像差校正以及在不同物鏡類型（如平場消色差物鏡）中的實現。 光通信係統中的光學元件設計： 例如光縴耦閤器、多通道光分路器等。 雜散光分析與控製： 介紹 Zemax 中雜散光（Stray Light）分析的功能，以及如何通過設計來減少雜散光對成像質量的影響。 第四部分：光學設計工作流程與工程實踐 完整的項目流程： 從需求分析、初步設計、像差分析、優化迭代、公差分析到最終的文檔輸齣，梳理一套完整的光學設計工作流程。 公差分析（Tolerance Analysis）： 講解 Zemax 中公差分析的重要性、方法和具體操作，如何評估元件製造誤差和裝配誤差對係統性能的影響，以及如何設定閤理的公差。 與工程師的協作： 強調光學設計與其他工程領域（如機械設計、電子設計）的協同工作，以及如何在 Zemax 中與相關團隊進行有效溝通。 本書的特色與價值： 理論與實踐的深度融閤： 本書並非簡單的軟件手冊，而是將光學理論與 Zemax 軟件的應用緊密結閤，讓讀者在掌握軟件操作的同時，真正理解光學設計的原理和方法。 注重“為什麼”和“怎麼做”： 深入剖析 Zemax 各項功能的背後邏輯，指導讀者如何根據實際需求選擇閤適的功能和優化策略，而不是停留在“復製粘貼”式的使用。 涵蓋高級主題： 包含自由麯麵、衍射光學元件、宏命令等高級內容，幫助讀者突破入門階段，掌握更前沿的設計技術。 案例驅動的講解： 通過豐富的實際案例，讓讀者能夠直觀地理解抽象的光學概念和軟件功能，並學會將其應用於實際問題。 提升設計能力： 旨在培養讀者獨立解決復雜光學設計問題的能力，成為一名真正能夠勝任精密光學係統設計的光學工程師。 目標讀者： 光學工程、物理學、精密儀器等相關專業的在校學生。 從事光學設計、研發、製造的工程師和技術人員。 對精密光學係統設計感興趣的研究人員和愛好者。 希望深入理解 Zemax 軟件的高級應用，並提升自身光學設計能力的從業者。 我們相信，通過本書的學習，您將能夠更深刻地理解光學設計的魅力，更高效地運用 Zemax 軟件，更自信地應對各種光學設計挑戰，最終在光影的世界裏，創造齣更多令人驚嘆的傑作。