光学设计入门：Zemax软件与透镜设计基础

"光学课件（赵凯华）——Zemax光学软件学习" 这是一份关于光学设计的课程资料，特别关注使用Zemax软件进行透镜设计的学习。Zemax是光学工程领域广泛应用的一款专业软件，它使得透镜设计变得更加普及和易学。以前，透镜设计是一项需要专业知识和昂贵设备的任务，但现在，随着高效的设计软件和强大个人电脑的普及，初学者也能掌握这项技术。 课程主要针对研究生一年级的学生，作为透镜设计的入门教程，难度较高且注重实践。学员需要具备一定的几何光学基础知识，如Hecht和Zajac的《Optical》以及Jenkins和White的《Fundamentals of Optical》等经典教材中的知识。课程内容将以照相透镜为中心，按照历史发展顺序，从简单到复杂系统逐步讲解，并要求学生在自己的电脑上安装并操作Zemax软件。 课程的目标是教授三种核心技术：入门技巧、设计规则和基本定律。入门技巧包括手工计算和薄透镜预设计；设计规则涵盖命令输入、变量选择、评价函数构建及优化等；基本定律则涉及理解设计原则、选择起点、制定设计方案。学习者需熟悉的基本参数有曲率、厚度、折射率、光瞳尺寸与位置、视场角等。 课程中提到的已知和要求求解的光学参数如有效焦距、F数、像的位置与大小、主平面位置、顶点距离、入/出瞳大小与位置、拉格朗日不变量、轴向和横向色差等，都是透镜设计中的关键指标。此外，还会涉及到三级像差，如球差、最小弥散斑、彗差、象散、内部焦点、匹兹凡场曲、畸变、波前变化和斯托列尔比等，这些都是评估透镜成像质量的重要参数。而所需的二次曲线常数则与透镜的形状和光学特性紧密相关。 课程通过对比分析图1.2中的两个光学系统，展示了虽然它们可能具有相同的物距和焦距，导致像的大小相同，但其质量和性能可能有很大差异，这强调了设计过程中的细微差别对最终结果的重要性。 这份光学课件提供了全面的透镜设计理论与实践指导，对于想要深入了解光学设计，特别是Zemax软件应用的学者或工程师来说，是一份宝贵的资源。通过学习，学生不仅可以掌握透镜设计的基本原理，还能提升实际操作能力，为未来在光学工程领域的职业生涯打下坚实基础。