"《光學系統設計——理論、仿真與系統檢測》從光學設計的目標出發，介紹了光學設計的具體方法、工具(輔助設計軟件)、設計思路、實踐案例(常見光學系統和前沿光學系統的設計案例)和實際光學系統的評測方法等全鏈條知識體系。全書共分為3部分。第一部分為光學設計的理論、工具與基礎方法(第1章~第4章)：介紹了光學設計目標、光學設計理論與方法基礎(像差及其控制)、以Zemax為代表的計算機輔助設計工具的使用及利用Zemax軟件控制像差的實操方法; 第二部分為典型光學系統設計理念與Zemax設計實踐(第5章~第11章)：介紹了望遠系統、顯微系統、攝影系統、投影系統、變焦結構、幹涉儀、高斯光學系統和其他非成像光學系統的設計思路與設計案例；第三部分為實際光學系統與光學表面檢測技術介紹(第12章~第14章)：介紹了成像光學系統、激光光學系統及各類光學元件表面的檢測技術理論與方法，形成了光學設計工作的閉環。為便於讀者高效學習，快速掌握光學設計基礎理論與實踐案例，《光學系統設計——理論、仿真與系統檢測》作者精心制作了完整的教學課件、53個Zemax設計案例文件以及豐富的配套設計視頻教程。《光學系統設計——理論、仿真與系統檢測》適合作為高等院校光電信息科學與工程相關專業高年級本科生、研究生的教材，同時可供光學設計人員、廣大科技工作者和研究人員自學參考。 "

張磊：工學博士、副教授、博士生導師，主持多項國家自然科學基金項目，在國際主流光學期刊發表高水平論文50余篇。教學方面先後獲安徽省“教壇新秀”、全國高校光電類教師教學競賽一等獎、全國高校電子信息類專業青年教師授課競賽（華東賽區）一等獎、安徽大學青年教師基本功大賽一等獎、全國光電專業課程思政案例大賽二等獎等榮譽。主講本科生“光學設計”“光學信息處理”“計算成像”等課程。省級線上線下混合式課程負責人。

配套資源

第1章光學設計目標

1．1光學成像的本質

1．1．1理想成像

1．1．2小孔成像

1．2成像光線追跡的啟示

1．2．1光學系統基本概念

1．2．2光線追跡結論：像差

習題

第2章光學像差與光學系統評價

2．1幾何像差

2．1．1球差

2．1．2彗差

2．1．3像散

2．1．4場曲

2．1．5畸變

2．1．6復色像差

2．1．7幾何像差計算

2．2波像差

2．2．1波像差的定義

2．2．2波像差的澤尼克多項式描述

2．3設計階段的光學系統評價方法

2．3．1幾何光學評價方法

2．3．2物理光學評價方法

2．3．3信息光學評價方法

習題

第3章光學設計軟件Zemax輔助設計

視頻講解： 51分鐘，8集

3．1Zemax界面與參數簡介

3．1．1用戶界面

3．1．2光學系統基本參數設定

3．2Zemax坐標定義與變換

3．3Zemax光學系統像質評價

3．4Zemax優化設計

3．4．1優化函數定義

3．4．2優化操作流程

3．4．3單透鏡優化實操

3．4．4優化變量的solve類型

3．5Zemax輔助光學設計總體思路

習題

第4章Zemax像差矯正設計基礎

視頻講解： 72分鐘，4集

4．1軸上球差矯正

4．1．1縮小相對口徑

4．1．2曲率匹配

4．1．3多透鏡分裂光焦度

4．1．4非球面

4．1．5齊明透鏡

4．2軸外視場相關像差矯正

4．2．1彗差矯正

4．2．2像散矯正

4．2．3場曲矯正

4．2．4畸變矯正

4．3色差矯正

4．3．1色散與玻璃譜系

4．3．2消色差思路

4．3．3二級光譜

習題

第5章望遠系統設計

視頻講解： 20分鐘，2集

5．1望遠鏡基本原理與參數指標

5．1．1望遠鏡原理性結構

5．1．2望遠鏡“望遠”的本質

5．1．3望遠鏡的分辨率與放大率要求

5．1．4望遠鏡窗瞳關系

5．2折射式望遠鏡設計

5．2．1物鏡設計

5．2．2目鏡設計

5．2．3折射式望遠鏡總體設計

5．3反射式望遠鏡設計

5．3．1色差與分辨率矛盾的解決

5．3．2反射式望遠物鏡設計

5．3．3折反混合式望遠鏡設計

習題

第6章顯微系統設計

視頻講解： 9分鐘，1集

6．1放大鏡與顯微鏡原理

6．2顯微鏡設計參數要求

6．3顯微物鏡的分類與標識

6．3．1顯微物鏡分類

6．3．2顯微物鏡參數標識

6．4顯微物鏡的典型結構設計

6．4．1顯微物鏡基本結構

6．4．2顯微物鏡Zemax設計實例

習題

第7章攝影物鏡設計

視頻講解： 50分鐘，5集

7．1標準攝影物鏡設計

7．1．1庫克三片式物鏡

7．1．2天塞物鏡

7．1．3雙高斯物鏡

7．1．4系統縮放設計

7．2攝遠物鏡與廣角物鏡設計

7．2．1攝遠物鏡

7．2．2反攝遠物鏡

7．2．3廣角物鏡

7．2．4魚眼鏡頭與全景成像鏡頭

7．3遠心物鏡設計

7．3．1遠心物鏡基本結構

7．3．2遠心物鏡設計案例

7．4攝影物鏡應用設計案例

7．4．1鏡頭選型與設計

7．4．2工業相機選型

7．4．3交通監控鏡頭設計案例

7．4．4線上會議鏡頭設計案例

習題

第8章投影物鏡與光刻投影物鏡設計

8．1投影物鏡原理與設計

8．1．1投影物鏡原理

8．1．2投影物鏡設計案例

8．2紫外光刻投影物鏡原理與設計

8．2．1半導體制造工藝與光刻機簡介

8．2．2光刻投影物鏡基本性質

8．2．3光刻投影物鏡設計

習題

第9章光學系統多重結構設計

視頻講解： 26分鐘，3集

9．1Zemax多重結構設計介紹

9．1．1多重結構光學系統介紹

9．1．2多重結構編輯器

9．2變焦系統及其多重結構設計

9．2．1變焦系統原理

9．2．2變焦系統的參數計算

9．2．3變焦系統Zemax設計示例分析

9．3激光幹涉儀及其多重結構設計

9．3．1激光幹涉儀基礎結構

9．3．2幹涉儀Zemax仿真設計

習題

第10章高斯(激光)光學設計

視頻講解： 8分鐘，1集

10．1高斯光束傳播特性仿真

10．1．1高斯光束自由空間傳播特性

10．1．2高斯光束透鏡變換特性

10．1．3Zemax高斯光束定義

10．2高斯光束聚焦與準直

10．2．1高斯光束聚焦

10．2．2高斯光束準直

10．2．3高斯光束準直擴束

10．2．4星地激光通信地面傳輸模擬驗證系統設計

10．3FTheta 掃描物鏡設計

10．3．1FTheta 掃描物鏡設計原理

10．3．2FTheta 掃描物鏡設計實例

習題

第11章非成像光學系統與Zemax非序列模式

視頻講解： 24分鐘，3集

11．1序列模式中的非成像光學案例

11．1．1顯微照明結構設計

11．1．2光譜儀結構設計

11．2Zemax非序列模式

11．2．1非序列模式簡介

11．2．2非序列模式光源

11．2．3非序列模式探測器與光線追跡

11．3Zemax非序列模式中的非成像光學案例

11．3．1非序列模式幹涉儀結構設計

11．3．2微透鏡陣列勻光設計

11．3．3氣體吸收池設計

習題

第12章實際成像系統質量評價

12．1星點檢驗

12．2MTF測試

12．3分辨率檢驗

12．4相機成像模型與畸變

12．4．1相機成像模型

12．4．2相機標定

習題

第13章激光光學系統波前檢測

視頻講解： 13分鐘，2集

13．1波前直接檢測法

13．1．1基於波前傳感器的波前斜率檢測

13．1．2基於焦面強度的波前像差反演

13．1．3深度學習在波前恢復中的應用

13．2參考光幹涉方法

13．2．1幹涉檢測原理與結構

13．2．2幹涉圖相位解調方法：移相法

13．2．3幹涉圖相位解調方法：傅裏葉變換法

13．2．4相位解包裹

13．3載波和離焦相位處理

13．4自參考幹涉法：剪切幹涉儀

13．4．1平行平板橫向剪切幹涉儀

13．4．2環形徑向剪切幹涉儀

習題

第14章光學表面檢測

視頻講解： 3分鐘，1集

14．1光學表面加工與面形誤差

14．1．1光學表面加工方法

14．1．2光學表面面形誤差

14．2平面與球面光學元件檢測

14．2．1傳統檢測法

14．2．2幹涉測量法

14．2．3幹涉檢測的參考路誤差處理

14．3非球面光學元件表面檢測

14．3．1零位檢測

14．3．2非零位檢測

14．3．3子孔徑拼接法

習題

參考文獻

光學系統設計——理論、仿真與系統檢測

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