《現(xiàn)代光學設計及應用》介紹了現(xiàn)代光學系統(tǒng)設計的基礎理論、設計方法、應用實踐等內(nèi)容，涵蓋了幾何光學基礎，光學設計軟件，像差及其校正，望遠成像系統(tǒng)、顯微成像系統(tǒng)、中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計，以及顯微照明技術，并拓展至前沿的3D 顯示技術等，還附有幾種光學系統(tǒng)像差測量方法。本書選取Zemax 作為設計軟件，通過具體的優(yōu)化案例來幫助讀者加深對光學設計的理解，內(nèi)容淺顯易懂，注重工程應用。
本書可供光學設計師自學、企業(yè)技術培訓等參考，也可作為光學及相關專業(yè)的本科高年級或研究生教材。
第1章 緒論 001
第2章 幾何光學基礎 009
2.1 基本概念及基本定律 009
2.1.1 幾何光學 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 費馬原理 014
2.1.6 物像基本概念 015
2.2 近軸光學 018
2.2.1 近軸光學近似 018
2.2.2 符號規(guī)則 018
2.2.3 球面和球面系統(tǒng) 019
2.2.4 薄透鏡 024
2.3 理想光學系統(tǒng) 027
2.3.1 理想光學系統(tǒng)簡介 027
2.3.2 基點和基面 028
2.3.3 點成像 032
2.3.4 成像公式 032
2.3.5 光焦度 034
2.3.6 實際光學系統(tǒng)的基點和基面 035
2.4 出瞳和入瞳 039
2.4.1 光闌 039
2.4.2 光學系統(tǒng)空間像 041
2.4.3 漸暈 042
2.4.4 景深 044
2.4.5 光闌位置對成像的影響 046
第3章 光學設計軟件 048
3.1 光學設計軟件概述 049
3.1.1 成像光學軟件 049
3.1.2 非成像光學軟件 050
3.2 Zemax 軟件概述 051
3.2.1 Zemax 算法簡介 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 場曲 118
5.2.1 場曲與初級場曲 118
5.2.2 在Zemax 中觀察場曲 120
5.2.3 在Zemax 中優(yōu)化場曲 123
5.3 畸變 127
5.3.1 畸變與初級畸變 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 146
第6章 望遠成像系統(tǒng)設計 150
6.1 望遠鏡概述 150
6.1.1 望遠鏡的工作原理與類型 150
6.1.2 望遠鏡的重要概念 151
6.2 望遠物鏡設計 155
6.2.1 望遠物鏡設計的特點 155
6.2.2 望遠物鏡的類型和設計方法 156
6.2.3 設計案例 164
6.3 牛頓望遠鏡系統(tǒng)設計案例 180
第7章 顯微成像系統(tǒng)設計 195
7.1 人眼的構造及其光學特性 195
7.1.1 人眼的構造 195
7.1.2 人眼的光學特性 197
7.2 放大鏡 199
7.2.1 視覺放大率 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 顯微鏡的基本結構 207
7.4 顯微物鏡設計 208
7.4.1 顯微物鏡設計的特點 208
7.4.2 顯微物鏡的類型 209
7.4.3 設計案例 212
7.5 顯微目鏡設計 228
7.5.1 目鏡設計的特點 228
7.5.2 常用目鏡的型式 230
7.5.3 設計案例 232
第8章 中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計 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 247
8.1.2 常見的中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 247
8.2 中繼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計案例 249
第9章 顯微鏡照明系統(tǒng)及相關基礎 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 顯微鏡的機械結構 284
9.3.1 鏡筒 284
9.3.2 物鏡轉(zhuǎn)換器 285
9.3.3 載物臺 285
9.3.4 粗調(diào)和細調(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本 289
9.4.3 顯微鏡的調(diào)節(jié) 290
9.4.4 顯微鏡保護和光學部件的清潔 292
9.5 常見顯微鏡機械故障排除 293
9.5.1 粗調(diào)故障 293
9.5.2 微調(diào)故障 294
9.5.3 光學故障 294
第10章 3D 顯示技術 297
10.1 3D 顯示技術概述 297
10.2 立體視覺機理 303
10.3 眼鏡式3D 顯示 304
10.3.1 色差式3D 技術 304
10.3.2 主動快門式3D 技術 306
10.3.3 偏光式3D 技術 308
10.4 頭部跟蹤顯示技術 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 312
10.5.2 體三維顯示技術 313
10.5.3 自由立體三維顯示技術 314
附錄 光學系統(tǒng)像差測量方法 318
附錄A 基于星點法測量光學系統(tǒng)的單色像差及色差 318
附錄B 基于陰影法（刀口法）測量光學系統(tǒng)像差 324
附錄C 基于剪切干涉法測量光學系統(tǒng)像差 326
參考文獻 332
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