本书以Zemax OpticStudio（简称为ZEMAX）软件为平台，介绍了光学系统设计全过程相关理论、技术和方法。从典型光学系统的设计出发，用30余个工程设计案例，展现了不同功能类型、不同指标要求的光学系统设计过程和技巧，阐述了光学系统设计中共性问题的解决方案。全书章节顺序安排符合光学设计者的认知和实践规律。书中对光学基本理论的描述以及对zEMAx软件的使用介绍简明扼要，读者可从诸多实战案例中体会光学系统设计的精髓和乐趣。 本书可供从事光学系统设计、光电仪器研发以及其他光学相关工作的工程技术人员参考使用，也可作为光学、光学工程、光电信息工程、测控技术与仪器等专业的本科及研究生实践教学教材。

第1章 光学系统设计概要
1.1 光学设计概念
1.2 光学系统设计要求的提出
1.2.1 仪器对光学系统的设计要求
1.2.2 光学系统设计要求示例
1.3 光学系统设计流程
1.4 光学设计发展与光学软件的关系
1.4.1 光学设计的发展历程
1.4.2 光学设计软件
第2章 像差综述
2.1 球差
2.1.1 球差及其校正方法
2.1.2 球差在ZEMAX中的呈现
2.2 彗差
2.2.1 彗差定义及计算
2.2.2 彗差的校正方法
2.2.3 彗差在ZEMAX中的呈现
2.3 场曲与像散
2.3.1 细光束场曲及其校正方法
2.3.2 细光束像散及其校正方法
2.3.3 场曲与像散在ZEMAX中的呈现
2.4 畸变
2.4.1 畸变及其校正方法
2.4.2 畸变在ZEMAX中的呈现
2.5 色差
2.5.1 轴向色差和倍率色差
2.5.2 色差校正方法
2.5.3 色差在ZEMAX中的呈现
2.6 波像差
2.6.1 波像差概述
2.6.2 波像差在ZEMAX中的呈现
第3章 ZEMAX中光学系统综合像质评价方式
3.1 垂轴几何像差曲线评价
3.2 点列图评价
3.3 分辨率与点扩散函数评价
3.4 包围圆能量曲线评价
3.5 光学传递函数评价
3.6 杂散光分析与评价
第4章 典型光学系统方案设计
4.1 开普勒望远镜系统方案设计（案例）
4.2 生物显微镜系统方案设计（案例）
4.3 投影光学系统方案设计（案例）
4.4 透镜转像系统方案设计
第5章 基于ZEMAX的光学系统设计过程
5.1 ZEMAX用户界面简介
5.1.1 ZEMAX用户界面
5.1.2 窗口类型及其操作
5.1.3 快捷键总结
5.2 光学系统初始结构的确定
5.2.1 镜头选型（案例）
5.2.2 在ZEMAX中输入初始系统数据（案例）
5.2.3 像差评估（案例）
5.3 ZEMAX优化方法与技巧
5.3.1 变量设定与ZEMAX优化算法
5.3.2 在ZEMAX中处理光学材料
5.3.3 光学系统像差优化技巧
5.4 ZEMAX中评价函数的使用
5.4.1 构建评价函数操作数的意义
5.4.2 ZEMAX中默认评价函数的使用
5.4.3 自定义评价函数操作数要点
5.4.4 光学系统优化操作（案例）
5.5 基于ZEMAX的光学系统公差分析
5.5.1 光学零件的材料误差
5.5.2 光学零件的加工公差
5.5.3 光学系统的公差分析（案例）
第6章 望远物镜设计
6.1 望远物镜设计的特点
6.2 望远物镜的像差公差
6.3 望远物镜结构类型
6.4 折射式望远物镜的设计（案例）
6.5 反射式望远物镜的设计（案例）
6.6 折反射式望远物镜的设计（案例）
第7章 显微物镜设计
7.1 显微物镜设计的特点
7.2 显微物镜的结构类型
7.3 低倍消色差显微物镜的设计（案例）
7.4 平场消色差显微物镜的设计（案例）
第8章 目镜设计
8.1 目镜系统的特点
8.2 目镜的像差公差及设计思路
8.3 目镜的基本结构类型
8.4 凯涅尔目镜的设计（案例）
8.5 长出瞳距目镜的设计（案例）
8.6 广角目镜的设计（案例）
8.7 目镜系统的光路翻转（案例）
第9章 摄影物镜设计
9.1 摄影物镜的光学特性和像差容差
9.2 摄影物镜基本类型
9.3 非球面在物镜设计中的应用
9.4 天塞型照相物镜的设计（案例）
9.5 超广角监控镜头的设计（案例）
9.6 大孔径摄影物镜的设计（案例）
9.7 变焦摄影物镜的设计（案例）
第10章 照明系统设计
10.1 照明光学系统的设计要求
10.2 照明光学系统的分类特点
10.3 照明光学系统的结构型式
10.4 非球面聚光照明系统的设计（案例）
10.5 基于积分管的匀光照明系统设计（案例）
第11章 现代光学系统设计
11.1 特殊光学材料简介
11.1.1 红外光学材料
11.1.2 紫外光学材料
11.2 红外光学系统设计
11.2.1 概述
11.2.2 中波红外成像物镜的设计（案例）
11.3 紫外光学系统的设计
11.3.1 概述
11.3.2 日盲紫外光学系统的设计（案例）
11.4 激光光学系统的设计
11.4.1 概述
11.4.2 激光扫描物镜的设计（案例）
11.4.3 变波长激光扩束镜的设计（案例）
11.5 太赫兹光学系统的设计
11.5.1 概述
11.5.2 太赫兹成像系统的设计（案例）
第12章 其它类型光学系统设计
12.1 投影物镜的设计（案例）
12.2 双远心工业镜头设计（案例）
12.3 医用内窥镜物镜设计（案例）
12.4 自由空间光学天线的设计（案例）
12.5 光谱仪衍射系统设计（案例）
附录
附录A ZEMAX优化函数操作数汇总
附录B ZEMAX常用多重配置操作数
附录C ZEMAX常用公差设置操作数
附录D 光学材料一览表
附录E 光学制图示例
参考文献