前言

光学和光学工程是一门古老的学科，它的历史几乎与人类文明同步。从远古时代人们就知道把光作为能源和信息传递工具加以利用。在人的五官中，眼睛是了解和认识客观世界的最直接的感官。人们所能获取的信息70%来源于视觉，因此，各种光学器件的研发和应用是很需要的。随着该学科技术的发展，光学设计软件的使用成了最有效的手段，随之涌现出一大批通用和专业的设计软件，其中以ZEMAX、CODEV、LIGHTOOLS为代表。

自从ZEMAX光学设计软件问世以来，已经广泛应用于光刻物镜、投影物镜等成像设计，以及各种车灯照明设计领域。由于可靠性高，加上良好的市场开拓，ZEMAX 光学设计软件得到了中国光学界的广泛认可和青睐，为光学器件的设计、研究、攻关做出了重要贡献。

作为著名的通用、高效的光学设计软件之一，ZEMAX 具有强大的光学设计和仿真分析功能。要掌握此软件，就必须深入学习。本书选用ZEMAX 2010 作为软件平台，详细讲解了ZEMAX的使用。

全书共11章。主要讲解了ZEMAX的使用界面和基本功能，光学像差理论和成像质量的评价，以及各种透镜和目镜、显微镜、望远镜等目视光学系统的设计。各章主要内容安排如下：

第1章，ZEMAX入门。本章主要讲解ZEMAX软件的用户界面，包括主窗口、文件菜单、编辑菜单、系统菜单、分析菜单、工具菜单等，以及快捷方法。

第2章，像质评价。本章主要讲解评价小像差系统的波像差、包围圆能量集中度，评价大像差系统的点列图、弥散圆，MTF、PSF，几何像差评价方法等。

第3章，初级像差理论与像差校正。本章给出常见的主要像差的产生原因，如球差、彗差、像散、场曲、畸变，并通过图示的方法来说明。

第4章，ZEMAX基本功能详解。本章主要讲解3种优化方法、评价函数的使用方法、多重结构的使用方法、坐标断点的使用方法。

第5章，公差分析。本章主要讲解公差操作数，公差分析的3种方法：灵敏度、反灵敏度、蒙特卡罗，并用例子说明了公差的使用过程。

第6章，非序列模式设计。本章主要介绍非序列模型设计和创建非序列模型。通过介绍简单模型面反射镜、棱镜等，了解非序列光学系统的设计方法，非序列物体在 ZEMAX中的表现形式，以及如何创建复杂的非序列光学物体等。

第7章，基础设计实例。本章主要通过单透镜、双透镜、牛顿望远镜、变焦镜头、扫描系统讲解ZEMAX的使用过程。

第8章，目视光学系统设计方法。本章主要讲解在设计与人眼配合使用的光学系统时，所要涉及的一些基本原理，如放大镜等。

第9章，目镜设计。本章主要通过对9种独立而又有联系的目镜进行深入的分析，展示目镜复杂化的演变发展过程，以帮助读者进一步掌握ZEMAX的使用方法与技巧。

第10章，显微镜设计。本章主要讲解显微镜设计的基本特点、基本要求和设计步骤。

第11章，望远镜设计。本章主要讲解望远镜设计的基本特点、基本要求和设计步骤。

为便于读者学习，作者在书中设置了“提示”，是指此步操作大多可以用其他方法解决，读者可以自行尝试；书中设置了“注意”的地方，是指本步操作应该注意的要点，否则可能造成操作不成功。书中用到的所有程序代码和数据，请到作者博客下载。

本书结构合理、叙述详细、实例丰富，既适合广大科研工作者、工程师和在校学生等不同层次的读者自学使用，也可以作为大中专院校相关专业的教学参考书。

本书由林晓阳编著。另外孔玲军、张建伟、白海波、李昕、刘成柱、史洁玉、孙国强、代晶、贺碧蛟、石良臣、柯维娜等人为本书的编写提供了大量的帮助，在此一并表示感谢。

ZEMAX 本身是一个庞大的资源库与知识库，本书所讲难窥其全貌，虽然在本书的编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中欠妥之处在所难免，希望读者和同人能够及时指出，共同促进本书下一版质量的提高。

为了方便解决本书的疑难问题，读者在学习过程中遇到与本书有关的技术问题，可以发邮件到邮箱book_hai@126.com，或者访问博客http://blog.sina.com.cn/tecbook，编者会尽快给予解答，我们将竭诚为您服务。

编者

2013年秋