光学设计实例 中国科学院上海光学精密机械研究所 通过设计实例，加深对已学几何光学、像差理论及光学设计基本知识、一般手段的理解，并能初步运用。 介绍光学设计软件ZEMAX的基本使用方法，设计实例通过ZEMAX来演示

萧泽新著，经典光学设计教程，众多大学采用的经典课本.

本手册是为光学设计者编写的专业工具书，手册中编入了最新的和现行的90多个标准及其他重要技术资料，这些标准和资料是光学设计的重要依据。采用标准是提高产品质量的重要途径，因此本手册也可作为从事光学仪器和光电仪器设计、制造、工艺工作的技术人员及高等院校师生的专业参考书和工具书。 手册内容由四部分组成：光学材料，除无色及有色光学玻璃外，还有红外光学材料、光学塑料、光学纤维等其他光学材料，光学制图及对光学零件材料、光学零件加工技术要求的标准；各类典型光学系统的基本参数、技术条件、通用技术规范等有关标准

通过设计基于LED光源的自由曲面透镜实现均匀圆形光斑的实例，提出一种快速建立光学器件模型的方法。该方法根据几何光学和非成像光学理论建立透镜的数学方程，由Matlab实现透镜面型数据的数值计算，由TracePro编程完成透镜建模，以动态数据交换（DDE）协议为基础建立Matlab与TracePro间的会话，可在TracePro中自动创建透镜实体模型。仿真结果表明，光通量为100 lm，光源尺寸1 mm×1 mm，视角120°的LED朗伯型光源在5 m远处的目标面上形成半径为3 m的圆形光斑，光斑照度均匀性可达0.7，透镜效率为87%。与传统实现透镜实体模型的设计方法对比，本方法可以简化设计过程，节省设计时间，进一步证明其准确性和可靠性。

为了降低变焦距系统设计时对经验的过度依赖，提出用Matlab仿真分析来分配变焦系统各组元光焦度。以组元之间的间隔为初始量，把变倍组的物距作为自由量，通过计算公式求出满足间隔要求的光焦度分配和组元运动形式。并通过Matlab仿真，画出变焦过程中各组元移动轨迹，分析各组元偏角、视场角等因素对系统复杂程度的影响，合理分配各组的光焦度，最后制定出初始结构。对没有经验的设计者，是一种很好的方法。为了验证该方案的可行性，设计一个14×正组补偿型变焦系统，所设计系统优化后的光焦度分配值和计算的结果很接近。

关于延迟时间的描述，是光电子学中延迟效应的描述

推导了单位圆域和单位方域内的双变量正交多项式曲面的数学模型，详细分析了将不同正交多项式曲面应用于自由曲面拟合的精度问题。采用均匀随机、阵列分布和环状辐射三种采样方式，并选择具有代表性的普通非球面、自由曲面以及Peaks自由曲面进行了大量的拟合实验。实验结果表明：三种采样方法中，阵列采样的拟合适应度最高；XY多项式和正交XY多项式的拟合适应度最高；方域和圆域内正交的泽尼克多项式在曲面拟合中优势显著；双变量正交切比雪夫多项式在方域内、阵列采样的情况下曲面拟合优势明显。

头戴显示系统在现代教育、医疗和娱乐等领域具有广泛的应用，离轴反射式头戴显示光学系统是头戴显示系统的一种设计形式，既能满足小型化和结构紧凑的需求，又能实现宽光谱成像，无需校正色差；然而，现有离轴反射式头戴显示光学系统的设计难以满足大出瞳直径和小F数相兼容的要求。针对该问题，提出基于光学自由曲面的离轴两反头戴显示光学系统，实现了大出瞳直径和小F数。该自由曲面头戴显示光学系统分别采用双曲率基面自由曲面和XY多项式自由曲面，出瞳直径为10 mm，F数为3.0，视场角为28°，出瞳距大于15 mm。该系统的成像性能满足要求且优于现有设计结果。

较为详细介绍了光学设计的过程与要点，并以内调焦式望远镜为例，阐述了光学镜头设计的步骤与方法

为了有效地收集半导体发光二极管大范围的出射光以实现光能的高效利用,设计一款基于全内反射结构的多个自由曲面准直透镜,该透镜的初始结构是根据Snell定律和能量守恒定律等光学原理的算法设计而成。将该透镜的初始结构导入Creo软件中并进行360°旋转以得到3D实体模型,将其转入TracePro光学软件中进行蒙特卡洛光线追迹的模拟,在距离接收板20 m处接收到一个圆形光斑。对该透镜模型进行法矢修正,优化后的透镜经过模拟仿真,透射能力高达182 cd/lm,光束角为±1.621°。将优化后的透镜与传统的全内反射结构透镜进行对比,经验证发现优化后的透镜对窄光束的调控能力更好。