《光学设计实用技术》是以工程光学为基础，结合成像光学和非成像光学的经典实例，全面系统地阐述了以ZEMAX光学设计软件作为辅助手段的光学设计实用技术。全书共7章，层次分明、逻辑清楚、案例详实，在设计实例中也穿插了LED光学设计的前沿。本书包括基本的像差理论和成像质量评价方法，ZEMAX光学设计软件功能介绍、优化、公差分析、非成像光学设计，以及大量光学设计实例。
书中对光学设计的基本理论阐述通俗易懂，同时结合编者与企业合作的实际案例，介绍光学设计的思路和方法，且每个案例将设计过程尽可能详尽地呈现给读者，设计结果的分析图表真实而丰富，实用性强，具有很高的参考价值。另外，所有章节的案例，读者完全可以用软件进行再现，方便读者巩固练习。
光学设计和工程光学是一门古老而又崭新的学科。它的古老在于早在战国时期《墨经》就记载了有关小孔成像的知识。它的崭新是因为这门学科随着计算机技术的发展、计算科学的进步、优化工具和评价方法的更新，一直保持着与时俱进的先进性。目前，已有一大批通用和专业的设计软件，其中以ZEMAX、CODEV、LightTools、TracePro为主要代表。
ZEMAX软件一经问世，以其高可靠性、强大的光学设计和仿真分析功能，广泛应用于物镜、望远镜、显微镜、投影仪等成像的设计，近来又应用于手机镜头和车灯照明设计领域。本书选用ZEMAX 2014作为软件平台，简明扼要地阐述了光学设计像差和像质评价的基本知识，突出计算机辅助光学设计的理念，详细讲解了ZEMAX软件在光学设计中的应用。
近年来，LED及相关产业的蓬勃发展为光学设计这个传统的专业带来了生机和挑战。从LED芯片发光效率的提高到器件的二次光学设计，以及照明灯具的配光，光学设计贯穿LED器件开发的始终。而且随着人们对光学产品高效节能要求的提高，光学设计必将发挥越来越大的作用。
本书的构思及撰写是整个团队集体努力的结果，李澜是各个章节的主要撰写人及负责整理工作,邹军和王凤超参与了光学设计案例相关章节的编写，居家奇参与了非序列光学设计的编写。同事葛坚坚审阅了部分章节的内容，并提供了大量宝贵的建议，杨波波提供了所需要的实验数据。上海开玄光电科技有限公司的黄健经理提供了一些光学设计的案例，上海翰远实业发展有限公司的宣言总经理提供了大量的透镜和资料，爱尔发科技有限公司上海分公司的由甲工程师提供了部分案例的技术支持，特灵空调系统（中国）有限公司的潘熙恒工程师审阅了部分案例，上海太江建设有限公司的俞剑红经理提供了光源部分的素材。上海东华大学研究生高文杰给予了软件方面的支持。感谢我的同事张灿云和孔晋芳在校稿时付出的辛勤劳动，特别感谢南京光研软件系统有限公司提供的软件中文使用手册等最新的资料。
由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免有纰漏之处，敬请读者批评指正。
编者2018年10月
李澜,上海应用技术大学理学院副教授，主要从事光学、物理化学研究。
邹军，上海应用技术大学理学院副教授，研究方向：半导体薄膜制备及分析,半导体器件测试与分析，半导体封装技术研究，LED驱动及应用产品研究等。
王凤超，上海应用技术大学理学院讲师，研究方向：光电材料与器件，LED技术及应用，激光物理。
居家奇，上海应用技术大学理学院讲师，研究方向：光源与照明。
第1章绪论1
1.1光学设计简述1
1.1.1光学设计的概念1
1.1.2光学设计的一般过程1
1.2光学设计软件3
1.2.1光学设计软件的发展简况3
1.2.2常见的光学设计软件简介3第2章光学系统的像差8
2.1球差8
2.2彗差12
2.3像散14
2.4场曲（像面弯曲）21
2.5畸变26
2.6色差30第3章像质评价36
3.1波像差与瑞利标准36
3.2分辨率37
3.3点列图37
3.4光学传递函数41
3.5点扩散函数43
3.6能量分析45
3.7像分析46第4章ZEMAX光学系统优化47
4.1优化方法47
4.1.1Global Search和Hammer Optimization区别47
4.1.2局部优化（Optimize）缺点52
4.1.3全局搜索的优势52
4.2评价函数使用方法55
4.2.1优化中的术语定义55
4.2.2评价函数方程表达56
4.2.3波前优化方法59
4.2.4光斑尺寸优化方法62
4.2.5角谱半径优化方法63
4.3坐标断点66
4.3.1自带坐标断点的实现67
4.3.2坐标断点面的实现70
4.4多重结构使用方法71
实例： 模拟元件的变化72第5章ZEMAX公差分析77
5.1公差77
5.1.1误差来源77
5.1.2公差78
5.1.3公差操作数79
5.2默认公差81
5.2.1表面公差81
5.2.2元件公差83
5.3公差分析三种法则84
5.3.1敏感度分析84
5.3.2反向敏感度分析85
5.3.3蒙特卡罗分析85第6章ZEMAX非序列照明设计88
6.1非序列模型88
6.1.1非序列光线追击88
6.1.2面元反射镜89
6.1.3光源分布90
6.1.4棱镜95
6.1.5光线分束98
6.1.6散射101
6.1.7衍射光学元件103
6.1.8相干模拟106
6.1.9吸收分析110
6.2创建一个简单的非序列系统111
6.2.1建立基本系统112
6.2.2建立反射镜114
6.2.3建立光源117
6.2.4放置探测器121
6.2.5追击到达探测器的分析光线122
6.3混合序列模式及序列转换成纯非序列124
6.3.1转换NSC的工具124
6.3.2初始结构125
6.3.3插入非序列光源128
6.3.4放置探测器物体129
6.4非序列系统优化134
6.4.1用序列光线优化非序列组中的物体134
6.4.2在非序列模式中优化光源和探测器135第7章ZEMAX光学设计实例136
7.1单透镜设计136
7.1.1单透镜设计要求及系统参数设置136
7.1.2建立单透镜的初始结构140
7.1.3单透镜初次优化结果分析及再优化144
7.2双胶合透镜设计148
7.2.1双胶合透镜设计要求及系统参数设置148
7.2.2建立双胶合透镜的初始结构150
7.2.3设置变量、优化及像质评价151
7.2.4玻璃优化159
7.3双高斯照相物镜设计162
7.3.1双高斯照相物镜设计要求及系统参数设置162
7.3.2查看系统初值及快速聚焦166
7.3.3设置变量及评价函数168
7.4扫描振镜和折光系统设计174
7.4.1扫描振镜设计要求及系统参数设置174
7.4.2多重结构实现扫描角度设置及优化178
7.5变焦镜头设计184
7.5.1变焦镜头设计的基本原理184
7.5.2变焦镜头设计要求及系统参数设置185
7.5.3用多重结构实现变焦186
7.5.4变焦镜头优化191参考文献196
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