本教材由淺入深、由原理到應用，使計算機輔助光學設計的原理通過CodeV的教學融會貫通，適用於本科生專業基礎課和實踐課，同時也符合研究生專業學位課程的要求。

●第一篇光學設計基礎知識
第1章幾何光學基本定律與成像概念
1.1幾何光學的基本定律
1.1.1光波與光線
1.1.2幾何光學的基本定律
1.1.3費馬原理
1.1.4馬呂斯定律
1.2成像的基本概念和完善成像條件
1.2.1光學繫統與成像概念
1.2.2完善成像條件
1.2.3物、像的虛實
1.3光路計算與近軸光學繫統
1.3.1基本概念與符號規則
1.3.2實際光線的光路計算
1.3.3近軸光線的光路計算
1.4球面光學成像繫統
1.4.1單個折射面成像
1.4.2球面反射鏡成像
1.4.3共軸球面繫統
第2章理想光學繫統
2.1理想光學繫統與共線成像理論
2.2理想光學繫統的基點與基面
2.3理想光學繫統的物像關繫
2.3.1理想光學繫統的求像方法
2.3.2由多個光組組成的理想光學繫統的成像
2.3.3理想光學繫統兩焦距之間的關繫
2.4理想光學繫統的放大率
2.4.1軸向放大率
2.4.2角放大率
2.4.3光學繫統的節點
2.4.4用平行光管測定焦距的依據
2.5理想光學繫統的組合
2.5.1兩個光組組合分析
2.5.2多光組組合計算
2.6透鏡
第3章平面與平面繫統
3.1平面鏡
3.1.1平面鏡成像
3.1.2平面鏡旋轉
3.1.3雙平面鏡成像
3.2平行平板
3.2.1平行平板的成像特性
3.2.2平行平板的等效光學繫統
3.3反射稜鏡
3.3.1反射稜鏡的類型
3.3.2稜鏡繫統的成像方向判斷
3.3.3反射稜鏡的等效作用與展開
3.4折射稜鏡與光楔
3.4.1折射稜鏡的偏向角
3.4.2光楔及其應用
3.4.3稜鏡色散
3.5光學材料
3.5.1透射材料的光學特性
3.5.2反射材料的光學特性
第4章光學繫統中的光闌與光束
4.1光闌
4.1.1孔徑光闌
4.1.2視場光闌
4.2照相繫統中的光闌
4.3望遠鏡繫統中成像光束的選擇
4.4顯微鏡繫統中的光束與分析
4.4.1簡單顯微鏡繫統中的光束
4.4.2遠心光路
4.4.3場鏡的應用
4.5光學繫統的景深
4.5.1光學繫統的空間像
4.5.2光學繫統景深的含義
4.6數碼照相機鏡頭的景深
第二篇光學繫統設計與像質評價
第5章光學設計原理
5.1光學設計的發展概況
5.1.1光學設計概論
5.1.2光學設計的發展概況
5.2光學繫統設計的具體過程和步驟
5.2.1光學繫統設計的具體過程
5.2.2光學繫統設計步驟
5.3光學儀器對光學繫統性能與質量的要求
5.4高斯光學和理想成像
5.5初級像差及其獨立性原理
5.6軸向球差與橫向球差
5.7透鏡的近似表示
5.7.1薄透鏡與薄透鏡繫統
5.7.2真實透鏡的近軸形式
5.8玻璃的特性
5.8.1折射率
5.8.2色散
5.8.3玻璃色散特性的量化
5.8.4玻璃圖
5.8.5熔煉數據
5.8.6部分色散
第6章光路計算及像差理論
6.1概述
6.1.1基本概念
6.1.2像差計算的譜線選擇
6.2光線的光路計算
6.2.1子午面內的光線光路計算
6.2.2沿軸外點主光線細光束的光路計算
6.3軸上點球差
6.3.1球差的定義和表示方法
6.3.2球差的校正
6.4正弦差和彗差
6.4.1正弦差
6.4.2彗差
6.5像散和場曲
6.5.1場曲與軸外球差
6.5.2像散
6.6畸變
6.7色差
6.7.1位置色差、色球差和二級光譜
6.7.2倍率色差
6.8波像差
第7章光學繫統的像質評價與像差分析
7.1幾何像差的曲線表示
7.1.1獨立幾何像差的曲線表示
7.1.2垂軸幾何像差曲線（像差特征曲線）
7.2瑞利判斷和中心點亮度
7.2.1瑞利判斷
7.2.2中心點亮度
7.3分辨率
7.4點列圖
7.5光學傳遞函數評價成像質量
7.5.1利用MTF曲線來評價成像質量
7.5.2利用MTF曲線的積分值來評價成像質量
7.6其他像質評價方法
7.6.1基於幾何光學的方法
7.6.2基於衍射理論的方法
7.6.3其他需要評價的成像質量
7.7光學繫統的像差公差
7.7.1望遠物鏡和顯微物鏡的像差公差
7.7.2望遠目鏡和顯微目鏡的像差公差
7.7.3照相物鏡的像差公差
第8章典型光學繫統
8.1眼睛
8.1.1眼睛的構造、標準眼和簡約眼
8.1.2眼睛的調節和適應
8.1.3眼睛的分辨率和準精度
8.1.4眼睛的立體視覺
8.2放大鏡
8.3顯微鏡與照明繫統
8.3.1顯微鏡概述
8.3.2顯微鏡中的孔徑光闌和視場光闌
8.3.3顯微鏡的景深
8.3.4顯微鏡的分辨率和有效放大率
8.3.5顯微鏡的物鏡
8.3.6顯微鏡的目鏡
8.3.7顯微鏡的照明繫統
8.4望遠鏡繫統
8.4.1望遠鏡繫統的一般特性
8.4.2望遠鏡的主觀亮度
8.4.3望遠鏡的光束
8.4.4望遠鏡繫統的物鏡
8.4.5望遠鏡的目鏡
8.4.6正像望遠鏡中的轉像繫統和場鏡
8.5攝影光學繫統
8.5.1攝影物鏡的性能參數
8.5.2攝影物鏡中的光束
8.5.3攝影物鏡的景深
8.5.4攝影物鏡的幾何焦深
8.5.5攝影物鏡的分辨率
8.5.6攝影物鏡
8.6放映繫統
8.6.1透射放映時幕上的照度
8.6.2放映繫統中的聚光鏡
8.6.3放映物鏡
第三篇CODE V光學設計應用基礎
第9章歡迎來到CODE V
9.1什麼是CODE V
9.1.1強大的光學工具
9.1.2CODE V的典型功能
9.1.3知識產權問題
9.1.4有用的提示
9.2本書第三篇內容及其讀者
9.2.1讀者
9.2.2關於第三篇內容
9.2.3更多信息
9.2.4聯機在線幫助和文檔
9.3假設和術語
9.4CODE V界面
9.4.1簡介
9.4.2關於命令和宏
9.5CODE V的結構
9.6其他操作
9.7設計開始之前的操作
第10章設計一個數碼相機鏡頭
10.1邊做邊學
10.1.1一個簡單的數碼相機鏡頭
10.1.2設計規格
10.2新建鏡頭向導
10.2.1啟動新建鏡頭
10.2.2專利數據庫
10.2.3定義繫統數據
10.3光學表面的操作
10.3.1鏡頭數據管理器電子表格
10.3.2更改並提交數據
10.3.3繪制鏡頭結構圖
10.3.4光學面的操作：縮放鏡頭
10.3.5設置新標題並保存鏡頭結果
10.4像質分析
10.4.1快速光線像差曲線
10.4.2快速點列圖
10.4.3畸變
10.4.4MTF（清晰度）
10.4.5漸暈/照度
10.4.6可行性分析
10.5總結
第11章CODE V優化設計
11.1關於優化
11.1.1目的
11.1.2方法
11.1.3默認值
11.1.4自動化設計過程
11.1.5局部優化和全局優化的對比
11.1.6並行處理支持
11.2策略
11.3變量
11.3.1定義變量
11.3.2使用LDM
11.3.3虛擬玻璃
11.4自動化設計設置
11.4.1通用約束
11.4.2誤差函數定義和控制
11.4.3保存設置（選項設置）並運行自動化設計
11.5了解自動化設計的輸出
11.5.1誤差函數
11.5.2自動化設計的輸出文本
11.5.3自動化設計過程中每次優化循環周期的輸出
11.5.4約束成本
11.6分析結果和修改權重
11.7最終優化和注釋
11.7.1關於真實玻璃
11.7.2有關景深
11.8塑料、專用目錄和非球面
11.9全局優化和其他自動化設計功能
11.10約束：問題和解決方案
第12章CODE V的分析功能
12.1CODE V中的分析選項
12.1.1診斷分析
12.1.2幾何分析
12.1.3衍射分析
12.1.4其他分析
12.1.5孔徑在分析中的作用
12.2診斷分析
12.2.1近軸光線追跡
12.2.2真實光線追跡
12.2.3光線像差曲線
12.2.4光瞳圖
12.2.5痕跡圖
12.3幾何分析
12.3.1點列圖
12.3.2徑向能量分析
12.4衍射分析
12.4.1MTF
12.4.2點擴展函數
12.4.3波前分析
12.4.4二維圖像模擬
12.5分析宏
12.6多膜層設計
第13章CODE V公差分析
13.1墨菲定律
13.1.1可能出現誤差的參數
13.1.2誤差後果
13.1.3補償
13.1.4統計問題
13.1.5失敗的代價
13.2公差分析和TOR
13.2.1公差分析的目的
13.2.2TOR功能
13.2.3半自動誤差預算
13.2.4交互式公差分析
13.2.5其他公差分析選項
13.3公差分析的分類
13.4LDM和TOR的公差分析
13.4.1全默認TOR運行
13.4.2設定公差
13.4.3TOR鏡頭準備
13.4.4TOR輸入對話框
13.5理解TOR的輸出
13.5.1靈敏度表格
13.5.2誤差改進性能
13.5.3範圍和舍入誤差的影響
13.5.4概率分布、交叉項和統計
13.5.5補償器範圍
13.5.6公差輸出表格
13.5.7性能摘要表格
13.6其他公差分析功能
第14章反射繫統
14.1CODE V的反射繫統
14.1.1概述
14.1.2符號法則
14.1.3雙通表面與繫統
14.2反射繫統數據
14.3孔徑問題
14.3.1CODE V中的孔徑類型
14.3.2虛擬表面
14.3.3輸入擋光
第15章非球面光學繫統
15.1非球面表面類型
15.1.1概述
15.1.2旋轉對稱表面
15.1.3非旋轉對稱表面
15.2非球面示例
15.2.1平場施密特鏡頭
15.2.2遮擋光的注意事項
15.3圓錐表面
15.3.1橢圓
15.3.2雙曲線
15.3.3拋物線
15.4輸入橢圓
15.5多項式非球面
15.5.1菲涅爾表面
15.5.2非球面輸入
15.6非球面單片式鏡頭示例
15.7衍射表面
15.7.1衍射光學
15.7.2色差校正型紅外線透鏡
15.8光線網格
第16章偏心繫統
16.1折疊反射鏡示例
16.1.1佩茲伐鏡頭折疊反射鏡
16.1.2偏心數據輸入
16.2偏心繫統的基本概念
16.2.1術語和坐標斷點
16.2.2操作順序
16.3偏心表面類型
16.3.1基本偏心
16.3.2偏心和回歸
16.3.3偏心和彎曲
16.3.4反向偏心
16.3.5回歸表面
16.3.6偏心參數名稱
16.4傾斜平板
16.4.1使用基本偏心
16.4.2使用反向偏心
16.4.3波長的影響
16.5折疊反射鏡與掃描反射鏡
16.5.1基本偏心
16.5.2偏心與彎曲
16.5.3偏心與回歸
16.6稜鏡宏
第17章變焦繫統
17.1變焦功能
17.1.1電影變焦鏡頭
17.1.2變焦檢查電子表格
17.2掃描繫統示例
17.2.1從雙膠合透鏡開始
17.2.2添加掃描反射鏡
17.2.3掃描角度的變焦
17.2.4在鏡頭圖中覆蓋變焦位置
17.3選項中的變焦特性
17.3.1變焦計算控件
17.3.2設置/命令的變焦值
17.3.3自動化設計和變焦繫統
17.4多光譜繫統
第18章技術討論：實用背景知識
18.1坐標繫與規範
18.1.1坐標繫
18.1.2一些重要的規定
18.2繫統數據詳細信息
18.2.1光瞳
18.2.2波長
18.2.3視場/漸暈
18.2.4繫統解
18.2.5繫統設置
18.2.6高級設置
18.3波長和光譜權重
18.3.1波長權重
18.3.2創建光譜曲線和配置
18.4漸暈、參考光線、光瞳和孔徑
18.4.1漸暈含義
18.4.2參考光線
18.4.3參考光線和漸暈繫數
18.4.4光瞳像差
18.4.5實際情況下的漸暈
18.4.6漸暈繫數
18.4.7漸暈繫數和孔徑
18.4.8SET命令
18.4.9如何使用漸暈和光圈
18.5求解
18.5.1近軸像求解
18.5.2曲率求解
18.5.3總長度求解
18.5.4縮小率求解
18.6無焦繫統
18.6.1概念
18.6.2無焦繫統建模
18.7光瞳抽樣和高斯光束
18.7.1高斯抽樣
18.7.2INT文件抽樣
18.7.3高斯光束
18.8偏振、塗層和其他功能
18.8.1偏振光線追跡
18.8.2輸入狀態
18.8.3塗層、偏振控制器和雙折射材料
18.8.4分析
18.8.5其餘部分
參考文獻

CODE V是用於設計和分析光學繫統的工具。本書從基本幾何光學原理出發，介紹現代光學設計的主要基礎理論，以及CODE V光學繫統設計原理，最後詳細闡述了Code V用於光學繫統設計的使用和操作等內容。本書由淺入深、由原理到應用，使計算機輔助光學設計的原理通過Code V的教學融會貫通，適用於本科生專業基礎課和實踐課教材，同時也符合研究生專業學位課程的要求。