Photon Writing

看了部分，记在这里，慢慢看慢慢写

Tkaczyk, Tomasz S. Field guide to microscopy. Vol. 13. Society of Photo Optical, 2010. 这本是各种显微结构和显微成像技术的入门。

Seward, George. “Optical design of microscopes.” Bellingham, WA: SPIE, 2010. 这本讲了显微成像和照明的光学设计基本概念和一些重要的点，入门级。

Frolov, Dmitry N. 2021. Microscope Design, Volume 1: Principles. SPIE. https://doi.org/10.1117/3.2585955.

Frolov, Dmitry N.. 2023. Microscope Design Vol 2: Practice. SPIE. https://doi.org/10.1117/3.2637709.

这两本是大部头，从产品架构、项目管理、工程设计、发展历史、成像效果等将讲得很细。但缺陷是基本使用俄罗斯的玻璃库，有些牌号找不到光学参数，不好复现相关镜头。

Zhang, Yueqian, and Herbert Gross. 2019a. “Systematic Design of Microscope Objectives. Part I: System Review and Analysis.” Advanced Optical Technologies 8 (5): 313–47. https://doi.org/10.1515/aot-2019-0002.

Zhang, Yueqian, and Herbert Gross. 2019b. “Systematic Design of Microscope Objectives. Part II: Lens Modules and Design Principles.” Advanced Optical Technologies 8 (5): 349–84. https://doi.org/10.1515/aot-2019-0013.

Zhang, Yueqian, and Herbert Gross. 2019c. “Systematic Design of Microscope Objectives. Part III: Miscellaneous Design Principles and System Synthesis.” Advanced Optical Technologies 8 (5): 385–402. https://doi.org/10.1515/aot-2019-0014.

Zhang的三篇文章还可以配合他的博士论文来看，也有热心大佬重现了部分专利的镜头库。专注于物镜的光学设计，概念和工程实际都有涉及，很棒的研究。

2024.09.24 初次编辑
2024.10.21 增加链接

这本书终于出版了。
春节假期花时间过了一遍，发现书中提到的几个zemax功能居然都没用过。
这本书架构与此前CODEV那本类似，但结合zemax软件的功能和用法对实操部分进行了更新，主要就是最后两章12 Designing a Lens和Tolerancing的部分。（书里内容是用22.2和23.1版本，老版本会有些不同）
在第12章，对于自定义的监控镜头设计思路与CODEV那本相比就有微调。总的都比较强调像质评价和加工性评估。简要记述如下：

• 通过视场角度和传感器尺寸计算EFL，并用N-BK7平凸镜片作为初始值
• lens bending 和defocus改善三阶像差。（It is often good practice to find the best image plane location for all fields using a quick focus before starting a more complex lens optimization. This deletes the marginal ray height solve on the last thickness.）
• 对于非衍射极限且成像镜头，评价函数使用spot。使用EFFL
• 对于残留的慧差，优化光阑位置
• 对于色差，将单透镜改为双胶合镜片
• 对于场曲，在像面前加入场镜。控制镜片边缘尺寸以利于加工，控制场镜到像面的距离大于2mm以利于安装（在Wizard默认生成的Operands里找到对应面进行更改）。控制畸变DIMX小于5%
• 增大通光量和系统的衍射极限，f/10提高到f/8重新优化。增加field到5个，以进行更好的采样，注意更新merit。使用single ray trace发现（0，1，0，1）光线在场镜前表面入射角度过大，超出了通常AR镀膜能力。对镜片边缘入射角最大值进行控制，使MXAI小于50°。（自己试了下，也许是版本原因没法设置MXAI，使用RAID和OPLT进行了替代。但优化出的结果与书里相差明显）
• 将玻璃材料设为Substitute, 进行Hammer优化100万次以上。（自己试出来的结果与书里最大的差别在于场镜变成双凸了，MTF也略差一点）

宋菲君. 近代光学系统设计概论. 科学出版社, 2019.

这本是23年翻得最多的中文光设专业书，新接触某类镜头做设计方案时到这里面找镜头和评价函数例子很是方便。
正如作者所说，这是本面向入门的书，是让光设新手可以快速通过软件跑出设计结果的书，强调软件优化算法能力和计算机算力的运用，希望根据选择合适的初始架构和编写评价函数快速实现设计目标，而不是像传统的根据像差理论来教学光学设计。
书的优点就是实务上介绍了大量品类的镜头，覆盖了基本类型如各类物镜、目镜、无焦系统、变焦系统、投影系统、反射式系统等，并结合zemax软件操作对建模和优化仿真进行了手把手的描写，突出个简单实用可操作。

Designing Optics Using CODE V®
Author(s): Donald C. O’Shea, Julie L. Bentley
Published: 2018
https://doi.org/10.1117/3.2319322
PDF ISBN: 9781510619746 | Print ISBN: 9781510619739

这本书算是跟着做了2遍。
并不是光设软件的使用说明，而是告诉刚入门的：
如何使用光设软件计算、查看镜头的傍轴参数如焦距、NA、有效F数之类；
光设软件是如何进行光线追迹的计算；
球差、慧差、像散、场曲、畸变和色差等三阶像差在光设软件的输出结果如点列图、光线像差图、波前像差图等之中是如何查看，相应的数值是什么意义；
如何根据指标，进行镜头设计；
如何进行公差分析，进行制造性评估。

在掌握了必备的光设理论知识后，不就是想动手算一下、设计个镜头看看么。跟着这本书做一遍下来就基本上入门啦。

当然离设计稍复杂的镜头和评估制造性还有很远的路啦，但至少下载个货架产品的镜头模型进行参数分析是没问题了。

作者表示采用Code V来编这本书，只是因为可以用指令来设置而节省篇幅。但作者听到了群众的呼声，姐妹版Designing Optics Using Zemax OpticStudio®（https://spie.org/Publications/Book/100003）马上就要正式出版了。

Schwiegerling, Jim. “Optical specification, fabrication, and testing.” SPIE, 2014.

Jim教授是美国亚利桑那大学光学教授，曾开设OPTI535 Visual Optics，是视觉光学领域的大佬。在2023年4月去世了，官方讣告见https://www.optics.arizona.edu/news/memoriam-james-t-schwiegerling

“Optical specification, fabrication, and testing.”这本书，正如其序言所说，是为本科最后一个学期的光学工程专业本科生所写，强调了工业界的光学应用基础知识。连接了几何光学、干涉和衍射、像差，讲述了光学系统从设计和像差分析、制造，单个镜片和整个光学系统成像质量的测试和验证。

读完这本书，我的收获就是
1，看着zemax的各种分析功能时不会那么困惑，比如PSF、波前PV和RMS、点列图Spot Diagram和Airy斑大小、Strel Ratio之间其实是关联且有经验值的，对何时用几何光学、何时用物理光学的判据也会更清晰。
2，Zernike系数与像差理论之间的对应，在接触干涉测量后，才更多的理解为啥波前都要Zernike展开。

这是一本给进入工业界的光学基础，是本会放着反复翻的书。