本书首先介绍光学设计的基础知识和像差理论，然后以国外先进的光学设计软件Zemax作为基础，详细介绍采用Zemax设计新型光学系统的方法。本书紧密结合当前各应用领域的最新的一些光学系统，内容基本上可以分为8个部分。第1部分是光学系统的像质评价，这是设计一个光学系统所必备的基础知识。第2部分是光学自动设计的原理与程序，介绍了适应法和阻尼最小二乘法这两种常用的光学自动设计程序的特点和使用方法。第3部分是光学系统的公差分析与计算，介绍了公差分析计算软件的原理与编程特点。第4部分是典型光学系统设计，应用所介绍的光学设计程序对望远镜系统、显微镜物镜和照相物镜等进行了实际设计，并对所设计的例子进行了像质评价。第5部分是变焦距系统的原理与程序，讨论了变焦距系统的像差计算与自动设计问题。第6部分是空间光学系统，介绍了空间光学系统的特点与设计。第7部分涉及光学系统的环境温度分析与无热设计，讨论了环境温度对光学系统的影响及利用衍射光学元件进行无热设计的原理与方法。第8部分对偏振像差、非球面应用、计算机辅助光学装调、衍射光学元件、非成像光学系统、红外光学系统以及其他一些光电系统进行了介绍。 本书可作为从事光学设计的专业人员及高等院校光学专业教师和研究生的教学和参考用书。

第1章 光学系统像质评价方法
1.1 概述
1.2 光学系统的坐标系统、结构参数和特性参数
1.3 检测阶段的像质评价指标——星点检验
1.4 检测阶段的像质评价指标——分辨力测量
1.5 几何像差的定义及其计算
1.6 垂轴像差的概念及其计算
1.7 几何像差计算程序ABR的输入数据与输出结果
1.8 几何像差及垂轴像差的图形输出
1.9 用波像差评价光学系统的成像质量
1.10 光学传递函数
1.11 点列图
1.12 包围圆能量
第2章 光学自动设计原理和程序
2.1 概述
2.2 阻尼最小二乘法光学自动设计程序
2.3 光学自动设计的全局优化
2.4 适应法光学自动设计程序
2.5 典型光学设计软件介绍
2.5.1 国内实用软件
2.5.2 国外著名软件
本章附录
第3章 公差分析与计算
3.1 概述
3.2 公差设计中的评价函数
3.3 光学公差的概率关系
3.4 公差设计中的随机模拟检验
3.5 公差设计中的偏心光路追迹
第4章 目视光学系统
4.1 薄透镜系统的初级像差理论
4.2 望远镜物镜设计
4.3 望远镜物镜设计实例
4.3.1 用Zemax软件对双胶合望远镜物镜进行优化设计
4.3.2 大相对孔径望远镜物镜设计
4.3.3 摄远物镜设计
4.3.4 反射式物镜设计
4.3.5 折反射球面系统设计
4.4 显微镜物镜设计
4.5 显微镜物镜设计实例
4.5.1 低倍消色差显微镜物镜设计
4.5.2 中倍消色差显微镜物镜设计
4.6 目镜设计
4.7 目镜设计实例
4.7.1 冉斯登、惠更斯和凯涅尔目镜设计
4.7.2 对称式目镜和无畸变目镜设计
4.7.3 广角目镜设计
第5章 照相物镜设计
5.1 照相物镜的光学特性
5.2 照相物镜的基本类型
5.3 基本类型照相物镜的演变形式
5.4 照相物镜设计的特点
5.5 数码相机物镜设计特点
5.6 照相物镜像差的公差
5.7 照相物镜设计实例
5.7.1 用适应法自动设计程序设计反摄远物镜
5.7.2 用阻尼最小二乘法自动设计程序设计双高斯物镜
第6章 变焦距光学系统
6.1 概述
6.2 变焦距系统的分类及其特点
6.3 变焦距物镜的高斯光学
6.4 变焦距物镜高斯光学实例
6.5 体视变倍显微镜
6.6 变焦距物镜设计方法和设计实例
第7章 液晶投影仪和背投电视镜头设计
7.1 投影显示类型
7.2 液晶投影仪的工作原理
7.3 液晶投影仪照明系统的设计
7.4 液晶投影仪投影物镜的设计
7.5 背投电视镜头设计特点
第8章 空间光学系统
8.1 空间光学系统的特点
8.2 空间光学系统的典型结构型式
8.3 空间光学系统的设计流程
8.4 反射式空间光学系统设计
8.4.1 两反射镜式光学系统
8.4.2 同轴三反射镜光学系统
8.4.3 离轴三反射镜光学系统设计
8.4.4 多反射镜光学系统
8.5 反射式变焦距空间系统光学设计
8.5.1 反射式变焦光学系统概述
8.5.2 共轴反射式变焦距系统
8.5.3 反射式变焦距系统的高斯光学参数
8.5.4 反射式光学系统的赛德尔像差公式
8.5.5 共轴反射式变焦距系统设计实例
8.5.6 离轴反射变焦光学系统
8.6 反射镜材料
8.7 空间有限载荷全链路分析
8.7.1 概述
8.7.2 空间光学遥感成像链路建模与仿真
8.7.3 空间光学遥感系统像质评价、像质预估与全链路优化设计
8.8 空间自适应光学设计
8.8.1 自适应光学概述
8.8.2 自适应光学基本原理
8.8.3 自适应光学系统组成
8.8.4 自适应光学系统误差源
8.8.5 自适应光学波前传感
8.8.6 自适应光学在大口径分块式主镜空间对地遥感系统中的应用
第9章 其他光学系统
9.1 激光扫描系统和fθ镜头
9.2 光学信息处理系统和傅里叶变换镜头
9.3 红外光学系统
9.3.1 红外光学系统的功能和特点
9.3.2 红外物镜
9.3.3 辅助光学系统
9.4 共形光学设计
9.5 计算机直接制版镜头
9.6 投影仪扩展广角镜头
9.7 光刻机系统设计方法和设计实例
9.9.1 光刻技术发展历程
9.9.2 光刻物镜
9.9.3 全球面光刻物镜设计
9.9.4 偶次非球面光刻物镜光学设计
第10章 非球面和自由曲面的应用
10.1 非球面的表示方法
10.2 非球面的特性
10.3 反射二次非球面的应用
10.4 非球面设计实例
10.5 自由曲面
10.5.1 曲线构造
10.5.2 自由曲面构造方法
10.5.3 其他常用的自由曲面
10.6 自由曲面设计方法和设计实例
10.6.1 基于自由曲面的头盔式显示系统设计
10.6.2 自由曲面在光刻机镜头上的应用
第11章 空间热环境及杂散光影响分析
11.1 热分析概述
11.2 光机热分析理论及有限元方法
11.2.1 热分析基本理论与方法
11.2.2 空间光机系统的热交换
11.2.3 有限元分析法
11.3 热变形