《現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計(jì)及應(yīng)用》介紹了現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)方法、應(yīng)用實(shí)踐等內(nèi)容，涵蓋了幾何光學(xué)基礎(chǔ)，光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，像差及其校正，望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)、顯微成像系統(tǒng)、中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及顯微照明技術(shù)，并拓展至前沿的3D 顯示技術(shù)等，還附有幾種光學(xué)系統(tǒng)像差測(cè)量方法。本書(shū)選取Zemax 作為設(shè)計(jì)軟件，通過(guò)具體的優(yōu)化案例來(lái)幫助讀者加深對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)的理解，內(nèi)容淺顯易懂，注重工程應(yīng)用。
本書(shū)可供光學(xué)設(shè)計(jì)師自學(xué)、企業(yè)技術(shù)培訓(xùn)等參考，也可作為光學(xué)及相關(guān)專業(yè)的本科高年級(jí)或研究生教材。

第1章 緒論 001

第2章 幾何光學(xué)基礎(chǔ) 009
2.1 基本概念及基本定律 009
2.1.1 幾何光學(xué) 009
2.1.2 波前和光線 010
2.1.3 光線傳播基本定律 011
2.1.4 全反射定律 012
2.1.5 費(fèi)馬原理 014
2.1.6 物像基本概念 015
2.2 近軸光學(xué) 018
2.2.1 近軸光學(xué)近似 018
2.2.2 符號(hào)規(guī)則 018
2.2.3 球面和球面系統(tǒng) 019
2.2.4 薄透鏡 024
2.3 理想光學(xué)系統(tǒng) 027
2.3.1 理想光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 027
2.3.2 基點(diǎn)和基面 028
2.3.3 點(diǎn)成像 032
2.3.4 成像公式 032
2.3.5 光焦度 034
2.3.6 實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面 035
2.4 出瞳和入瞳 039
2.4.1 光闌 039
2.4.2 光學(xué)系統(tǒng)空間像 041
2.4.3 漸暈 042
2.4.4 景深 044
2.4.5 光闌位置對(duì)成像的影響 046

第3章 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件 048
3.1 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件概述 049
3.1.1 成像光學(xué)軟件 049
3.1.2 非成像光學(xué)軟件 050
3.2 Zemax 軟件概述 051
3.2.1 Zemax 算法簡(jiǎn)介 052
3.2.2 Zemax 軟件用戶界面 053
3.2.3 Zemax 軟件基本操作 058
3.3 Zemax 分析與優(yōu)化工具 064
3.3.1 求解 064
3.3.2 分析 068
3.3.3 優(yōu)化 072
3.3.4 公差分析 075

第4章 像差及其校正（一） 078
4.1 像差理論 078
4.1.1 入射光與出射光之間的非線性關(guān)系 079
4.1.2 光源大小 079
4.1.3 光的衍射現(xiàn)象 079
4.2 幾何像差 080
4.2.1 幾何像差表述 080
4.2.2 初級(jí)像差理論 083
4.2.3 成像質(zhì)量判定方式 085
4.3 球差 087
4.3.1 球差與初級(jí)球差 087
4.3.2 在Zemax 中觀察球差 091
4.3.3 在Zemax 中優(yōu)化球差 094
4.4 彗差 097
4.4.1 彗差與初級(jí)彗差 097
4.4.2 在Zemax 中觀察彗差 100
4.4.3 在Zemax 中優(yōu)化彗差 103

第5章 像差及其校正（二） 108
5.1 像散 108
5.1.1 像散與初級(jí)像散 108
5.1.2 在Zemax 中觀察像散 110
5.1.3 在Zemax 中優(yōu)化像散 115
5.2 場(chǎng)曲 118
5.2.1 場(chǎng)曲與初級(jí)場(chǎng)曲 118
5.2.2 在Zemax 中觀察場(chǎng)曲 120
5.2.3 在Zemax 中優(yōu)化場(chǎng)曲 123
5.3 畸變 127
5.3.1 畸變與初級(jí)畸變 127
5.3.2 在Zemax 中觀察畸變 128
5.3.3 在Zemax 中優(yōu)化畸變 131
5.4 色差 134
5.4.1 位置色差 135
5.4.2 倍率色差 137
5.4.3 在Zemax 中觀察色差 138
5.4.4 在Zemax 中優(yōu)化色差 142
5.5 像差總結(jié) 146

第6章 望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)設(shè)計(jì) 150
6.1 望遠(yuǎn)鏡概述 150
6.1.1 望遠(yuǎn)鏡的工作原理與類型 150
6.1.2 望遠(yuǎn)鏡的重要概念 151
6.2 望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì) 155
6.2.1 望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 155
6.2.2 望遠(yuǎn)物鏡的類型和設(shè)計(jì)方法 156
6.2.3 設(shè)計(jì)案例 164
6.3 牛頓望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例 180

第7章 顯微成像系統(tǒng)設(shè)計(jì) 195
7.1 人眼的構(gòu)造及其光學(xué)特性 195
7.1.1 人眼的構(gòu)造 195
7.1.2 人眼的光學(xué)特性 197
7.2 放大鏡 199
7.2.1 視覺(jué)放大率 199
7.2.2 光束限制 201
7.3 顯微鏡概述 201
7.3.1 顯微鏡的工作原理 202
7.3.2 顯微鏡的重要概念 203
7.3.3 顯微鏡的基本結(jié)構(gòu) 207
7.4 顯微物鏡設(shè)計(jì) 208
7.4.1 顯微物鏡設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 208
7.4.2 顯微物鏡的類型 209
7.4.3 設(shè)計(jì)案例 212
7.5 顯微目鏡設(shè)計(jì) 228
7.5.1 目鏡設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 228
7.5.2 常用目鏡的型式 230
7.5.3 設(shè)計(jì)案例 232

第8章 中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 247
8.1 中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 247
8.1.1 中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn) 247
8.1.2 常見(jiàn)的中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 247
8.2 中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例 249

第9章 顯微鏡照明系統(tǒng)及相關(guān)基礎(chǔ) 265
9.1 顯微鏡的分類 265
9.2 顯微鏡照明系統(tǒng) 268
9.2.1 集光器 269
9.2.2 顯微鏡的照明方法 273
9.3 顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu) 284
9.3.1 鏡筒 284
9.3.2 物鏡轉(zhuǎn)換器 285
9.3.3 載物臺(tái) 285
9.3.4 粗調(diào)和細(xì)調(diào)系統(tǒng) 287
9.4 顯微鏡的調(diào)節(jié)和使用 289
9.4.1 顯微鏡的工作環(huán)境 289
9.4.2 用于顯微鏡觀察的標(biāo)本 289
9.4.3 顯微鏡的調(diào)節(jié) 290
9.4.4 顯微鏡保護(hù)和光學(xué)部件的清潔 292
9.5 常見(jiàn)顯微鏡機(jī)械故障排除 293
9.5.1 粗調(diào)故障 293
9.5.2 微調(diào)故障 294
9.5.3 光學(xué)故障 294

第10章 3D 顯示技術(shù) 297
10.1 3D 顯示技術(shù)概述 297
10.2 立體視覺(jué)機(jī)理 303
10.3 眼鏡式3D 顯示 304
10.3.1 色差式3D 技術(shù) 304
10.3.2 主動(dòng)快門式3D 技術(shù) 306
10.3.3 偏光式3D 技術(shù) 308
10.4 頭部跟蹤顯示技術(shù) 309
10.4.1 單人頭部跟蹤的立體顯示 309
10.4.2 多人頭部跟蹤的立體顯示 310
10.4.3 頭部位置跟蹤方法 310
10.5 裸眼3D 顯示 311
10.5.1 全息顯示技術(shù) 312
10.5.2 體三維顯示技術(shù) 313
10.5.3 自由立體三維顯示技術(shù) 314

附錄 光學(xué)系統(tǒng)像差測(cè)量方法 318
附錄A 基于星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差 318
附錄B 基于陰影法（刀口法）測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差 324
附錄C 基于剪切干涉法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差 326

參考文獻(xiàn) 332