前言

本书的三位作者二十多年来一直在光学领域辛勤耕耘，并期待能够分享所积累的光学系统设计经验。随着CAXCAD的软件开发获得实际应用，本书的出版也水到渠成。书中的很多典型实例和方法，融合了作者在光学系统设计培训课程中自创的教学方法和心得。

第一、二章，主要以一阶近轴光学和三阶像差理论为主，可以作为光学设计的基础知识。书中的一阶光学是应用光学的基础，重点讲解了近轴光学下定义的各种光学参数和概念，并且提供了在软件中的查看方式。三阶像差给出了对应的分析窗口和控制方法。

第三、四章，介绍CAXCAD软件的重点定义和单透镜、双胶合两个简单的入门案例。案例给出了简单的分析和优化的使用。

第五章讲解了光学系统的优化，包括优化的工具、DLS算法、优化的组成要素、默认评价函数、详细的评价函数操作数、玻璃材料的优化以及局部和全局优化的实例。

第六章包含了坐标断点面的应用：镜片的偏心、倾斜，反射镜的建立方法。针对折返式光学系统提供了典型的案例，如反射式扩束镜、牛顿望远镜、离轴三反系统和光栅光谱仪。

第七章针对多重结构的模块，讲解了多重结构的原理，以及多重结构的操作数、参数求解和跟随，提供了变焦镜头、衍射光栅、扫描透镜和温度分析的实例。

第八章详细描述了目视光学系统的建立，包括人眼模型、放大镜和视觉、目镜、显微镜和望远镜的原理。除了对应的实例外，还提供了枪瞄光学系统的详细设计过程。

第九章根据照相镜头设计的发展历史，从Petzval透镜开始逐步深入，针对摄远镜头、库克镜头、双高斯镜头、广角镜头和红外镜头的设计和特点，提供了经典的案例和改进设计方法。

第十章针对激光光学系统设计，提供了多个常用的准直镜设计方法，典型案例包括激光扩束镜、F-theta扫描透镜和利用IMNA专有真实NA控制操作数进行非球面物镜优化的NA控制。

第十一章讲解的公差分析是镜头制造的预仿真和模拟，除了提供传统的公差分析功能外，SSN2可以进行公差的快速模拟和带公差的优化。针对苹果手机镜头，利用SSN2可以快速评估敏感度分布。本章最后介绍了公差指令。

第十二章介绍的宏指令是软件的快速命令，本章给出了软件中主要指令的详细说明。

书籍配套提供了案例文件及快速操作视频，可以通过关注以下公众号免费获得。

南京晶萃光学科技有限公司的冯婧给予本书不可缺少的帮助，同时本书获得了南京大学出版社金鑫荣社长、吴汀主任、王南雁编辑的大力支持，南京光科激光有限公司的原春春在本书的写作和出版过程中也做了重要工作，在此一并致谢！

本书不妥之处在所难免，欢迎读者提出宝贵意见。

作者
2022年9月于南京