工程光學(xué)（第3版）

《工程光學(xué)(第3版)》為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材之一。

第3版前言

第2版前言

第重版前言

上篇 幾何光學(xué)與光學(xué)設(shè)計(jì)

第一章 幾何光學(xué)基本定律與成像概念

第一節(jié) 幾何光學(xué)的基本定律和原理

一、光波與光線

二、幾何光學(xué)的基本定律

三、費(fèi)馬原理

四、馬呂斯定律

第二節(jié) 成像的基本概念與完善成像條件

一、光學(xué)系統(tǒng)與成像概念

二、完善成像條件

三、物、像的虛實(shí)

第三節(jié) 光路計(jì)算與近軸光學(xué)系統(tǒng)

一、基本概念與符號(hào)規(guī)則

二、實(shí)際光線的光路計(jì)算

三、近軸光線的光路計(jì)算

第四節(jié) 球面光學(xué)成像系統(tǒng)

一、單個(gè)折射面成像

二、球面反射鏡成像

三、共軸球面系統(tǒng)

習(xí)題

第二章 理想光學(xué)系統(tǒng)

第一節(jié) 理想光學(xué)系統(tǒng)與共線成像理論

第二節(jié) 理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)與基面

一、無(wú)限遠(yuǎn)的軸上物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)F

二、無(wú)限遠(yuǎn)軸上像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物點(diǎn)F

三、物方主平面與像方主平面間的關(guān)系

四、實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)位置和焦距的計(jì)算

第三節(jié) 理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系

一、圖解法求像

二、解析法求像

三、由多個(gè)光組組成的理想光學(xué)系統(tǒng)的成像

四、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系

第四節(jié) 理想光學(xué)系統(tǒng)的放大率

一、軸向放大率

二、角放大率

三、光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)

四、用平行光管測(cè)定焦距的依據(jù)

第五節(jié) 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合

一、兩個(gè)光組組合分析

二、多光組組合計(jì)算

三、舉例

第六節(jié) 透鏡

習(xí)題

第三章 平面與平面系統(tǒng)

第一節(jié) 平面鏡成像

一、平面鏡成像原理

二、平面鏡旋轉(zhuǎn)特性

三、雙平面鏡成像

第二節(jié) 平行平板

一、平行平板的成像特性

二、平行平板的等效光學(xué)系統(tǒng)

第三節(jié) 反射棱鏡

一、反射棱鏡的類(lèi)型

二、棱鏡系統(tǒng)的成像方向判斷

三、反射棱鏡的等效作用與展開(kāi)

第四節(jié) 折射棱鏡與光楔

一、折射棱鏡的偏向角

二、光楔及其應(yīng)用

三、棱鏡色散

第五節(jié) 光學(xué)材料

一、透射材料的光學(xué)特性

二、反射光學(xué)材料的光學(xué)特性

習(xí)題

第四章 光學(xué)系統(tǒng)中的光闌與光束限制

第一節(jié) 光闌

一、孔徑光闌

二、視場(chǎng)光闌

第二節(jié) 照相系統(tǒng)中的光闌

第三節(jié) 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇

第四節(jié) 顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制與分析

一、簡(jiǎn)單顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制

二、遠(yuǎn)心光路

三、場(chǎng)鏡的應(yīng)用

第五節(jié) 光學(xué)系統(tǒng)的景深

一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像

二、光學(xué)系統(tǒng)景深的含義

第六節(jié) 數(shù)碼照相機(jī)鏡頭的景深

習(xí)題

第五章 光度學(xué)和色度學(xué)基礎(chǔ)，

第一節(jié) 輻射量和光學(xué)量及其單位

一、輻射量，

二、光學(xué)量

三、光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系

第二節(jié) 光傳播過(guò)程中光學(xué)量的變化規(guī)律

一、點(diǎn)光源在與之距離為r處的表面上形成的照度

二、面光源在與之距離為r處的表面上形成的照度

三、單一介質(zhì)元光管內(nèi)光亮度的傳遞

四、光束經(jīng)界面反射和折射后的亮度

五、余弦輻射體

第三節(jié) 成像系統(tǒng)像面的光照度

一、軸上像點(diǎn)的光照度

二、軸外像點(diǎn)的光照度

三、光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的能量損失

四、光學(xué)系統(tǒng)的總透射比

第四節(jié) 顏色的分類(lèi)及顏色的表觀特征

一、顏色及其分類(lèi)

二、顏色的表觀特征

第五節(jié) 顏色混合及格拉斯曼顏色混合定律

一、顏色混合

二、格拉斯曼顏色混合定律

第六節(jié) 顏色匹配

一、顏色匹配和顏色匹配實(shí)驗(yàn)

二、顏色方程式

三、顏色匹配實(shí)驗(yàn)的結(jié)論

第七節(jié) 色度學(xué)中的幾個(gè)概念

一、顏色刺激

二、三原色

三、三刺激值

四、光譜三刺激值或顏色匹配函數(shù)

五、色品坐標(biāo)及色品圖

六、色度學(xué)中常用的光度學(xué)概念

第八節(jié) 顏色相加原理及光源色和物體色的三刺激值

一、顏色相加原理

二、光源色和物體色的三刺激值

第九節(jié) CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)

一、CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)

二、CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)

三、CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源

四、CIE關(guān)于照明和觀察條件的規(guī)定

五、CIE色度學(xué)系統(tǒng)表示顏色的方法

第十節(jié) 均勻顏色空間及色差公式

一、(x，y，r)顏色空間是非均勻顏色空間

二、均勻顏色空間及相應(yīng)的色差公式

習(xí)題

第六章 光線的光路計(jì)算及像差理論

第一節(jié) 概述

一、基本概念

……

下篇 物理光學(xué)

《工程光學(xué)(第3版)》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是根據(jù)高等教育規(guī)劃教材的編寫(xiě)要求，以及更新教材內(nèi)容、反映現(xiàn)代科技發(fā)展和應(yīng)用的原則，在普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《工程光學(xué)（第2版）》基礎(chǔ)上重新修訂而成的。

《工程光學(xué)(第3版)》編寫(xiě)一貫堅(jiān)持注重基本理論的論述，加強(qiáng)理論與工程實(shí)際的結(jié)合，突出現(xiàn)代光學(xué)與光學(xué)技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)思想?！豆こ坦鈱W(xué)(第3版)》修訂后仍分為上、下兩篇，上篇為幾何光學(xué)與光學(xué)設(shè)計(jì)，下篇為物理光學(xué)。全書(shū)系統(tǒng)地介紹了工程光學(xué)的基本原理、方法和應(yīng)用。《工程光學(xué)(第3版)》可作為高等學(xué)校光電信息科學(xué)與工程類(lèi)、儀器儀表類(lèi)及其相近專(zhuān)業(yè)的教材，亦可作為物理和光學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的選修課教材或參考書(shū)，也是從事光電信息科學(xué)與技術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

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上篇幾何光學(xué)與光學(xué)設(shè)計(jì)第一章幾何光學(xué)基本定律與成像

概念1

第一節(jié)幾何光學(xué)的基本定律和原理1

一、光波與光線1

二、幾何光學(xué)的基本定律2

三、費(fèi)馬原理5

四、馬呂斯定律6

第二節(jié)成像的基本概念與完善成像

條件6

一、光學(xué)系統(tǒng)與成像概念6

二、完善成像條件6

三、物、像的虛實(shí)7

第三節(jié)光路計(jì)算與近軸光學(xué)系統(tǒng)7

一、基本概念與符號(hào)規(guī)則7

二、實(shí)際光線的光路計(jì)算8

三、近軸光線的光路計(jì)算9

第四節(jié)球面光學(xué)成像系統(tǒng)10

一、單個(gè)折射面成像10

二、球面反射鏡成像11

三、共軸球面系統(tǒng)12

習(xí)題14

第二章理想光學(xué)系統(tǒng)16

第一節(jié)理想光學(xué)系統(tǒng)與共線成像

理論16

第二節(jié)理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)與基面18

一、無(wú)限遠(yuǎn)的軸上物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)F′18

二、無(wú)限遠(yuǎn)軸上像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物點(diǎn)F19

三、物方主平面與像方主平面間的關(guān)系，

理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面19

四、實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)位置和焦

距的計(jì)算20

第三節(jié)理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系21

一、圖解法求像21

二、解析法求像22

三、由多個(gè)光組組成的理想光學(xué)系

統(tǒng)的成像24

四、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的

關(guān)系25

第四節(jié)理想光學(xué)系統(tǒng)的放大率26

一、軸向放大率26

二、角放大率27

三、光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)27

四、用平行光管測(cè)定焦距的依據(jù)28

第五節(jié)理想光學(xué)系統(tǒng)的組合28

一、兩個(gè)光組組合分析29

二、多光組組合計(jì)算31

三、舉例32

第六節(jié)透鏡35

習(xí)題37

第三章平面與平面系統(tǒng)39

第一節(jié)平面鏡成像39

一、平面鏡成像原理39

二、平面鏡旋轉(zhuǎn)特性40

三、雙平面鏡成像40

第二節(jié)平行平板41

一、平行平板的成像特性42

二、平行平板的等效光學(xué)系統(tǒng)42

第三節(jié)反射棱鏡43

一、反射棱鏡的類(lèi)型43

二、棱鏡系統(tǒng)的成像方向判斷47

三、反射棱鏡的等效作用與展開(kāi)48

第四節(jié)折射棱鏡與光楔50

一、折射棱鏡的偏向角50

二、光楔及其應(yīng)用52

三、棱鏡色散52

第五節(jié)光學(xué)材料53

一、透射材料的光學(xué)特性53

二、反射光學(xué)材料的光學(xué)特性56

習(xí)題56

Ⅹ工程光學(xué)第4版目錄

Ⅺ第四章光學(xué)系統(tǒng)中的光闌與

光束限制59

第一節(jié)光闌59

一、孔徑光闌59

二、視場(chǎng)光闌62

第二節(jié)照相系統(tǒng)中的光闌62

第三節(jié)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中成像光束的

選擇64

第四節(jié)顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制

與分析66

一、簡(jiǎn)單顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制66

二、遠(yuǎn)心光路67

三、場(chǎng)鏡的應(yīng)用67

第五節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的景深68

一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像68

二、光學(xué)系統(tǒng)的景深69

第六節(jié)數(shù)碼照相機(jī)鏡頭的景深73

習(xí)題74

第五章光度學(xué)和色度學(xué)基礎(chǔ)77

第一節(jié)輻射量和光學(xué)量及其單位77

一、輻射量77

二、光學(xué)量78

三、光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系79

第二節(jié)光傳播過(guò)程中光學(xué)量的變化

規(guī)律80

一、點(diǎn)光源在與之距離為r處的表面上

形成的照度80

二、面光源在與之距離為r處的表面上

形成的照度81

三、單一介質(zhì)元光管內(nèi)光亮度的

傳遞81

四、光束經(jīng)界面反射和折射后的

亮度81

五、余弦輻射體83

第三節(jié)成像系統(tǒng)像面的光照度84

一、軸上像點(diǎn)的光照度84

二、軸外像點(diǎn)的光照度84

三、光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的能量損失85

四、光學(xué)系統(tǒng)的總透射比87

第四節(jié)顏色的分類(lèi)及顏色的表觀特征87

一、顏色及其分類(lèi)87

二、顏色的表觀特征87

第五節(jié)顏色混合及格拉斯曼顏色混合

定律88

一、顏色混合88

二、格拉斯曼顏色混合定律88

第六節(jié)顏色匹配89

一、顏色匹配和顏色匹配實(shí)驗(yàn)89

二、顏色方程式90

三、顏色匹配實(shí)驗(yàn)的結(jié)論90

第七節(jié)色度學(xué)中的幾個(gè)概念90

一、顏色刺激90

二、三原色90

三、三刺激值90

四、光譜三刺激值或顏色匹配函數(shù)91

五、色品坐標(biāo)及色品圖91

六、色度學(xué)中常用的光度學(xué)概念91

第八節(jié)顏色相加原理及光源色和物體

色的三刺激值93

一、顏色相加原理93

二、光源色和物體色的三刺激值93

第九節(jié)CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)94

一、 CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)94

二、 CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)100

三、 CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源101

四、 CIE關(guān)于照明和觀察條件的規(guī)定102

五、 CIE色度學(xué)系統(tǒng)表示顏色的方法102

第十節(jié)均勻顏色空間及色差公式103

一、（x,y,Y）顏色空間是非均勻

顏色空間103

二、均勻顏色空間及相應(yīng)的色差

公式104

第十一節(jié)顏色測(cè)量105

一、顏色測(cè)量原理105

二、顏色測(cè)量方法分類(lèi)106

三、顏色測(cè)量方法106

習(xí)題107

第六章光線的光路計(jì)算及像差

理論108

第一節(jié)概述108

一、基本概念108

二、像差計(jì)算的譜線選擇109

第二節(jié)光線的光路計(jì)算109

一、子午面內(nèi)的光線光路計(jì)算110

二、沿軸外點(diǎn)主光線細(xì)光束的光路

計(jì)算112

三、計(jì)算舉例113

第三節(jié)軸上點(diǎn)的球差114

一、球差的定義和表示方法114

二、球差的校正116

第四節(jié)正弦差和彗差118

一、正弦差118

二、彗差120

第五節(jié)場(chǎng)曲和像散121

一、場(chǎng)曲與軸外球差121

二、像散123

第六節(jié)畸變124

第七節(jié)色差126

一、位置色差、色球差和二級(jí)光譜126

二、倍率色差128

第八節(jié)像差特征曲線與分析129

一、像差特征曲線129

二、像差特征曲線分析130

第九節(jié)波像差132

習(xí)題134

第七章典型光學(xué)系統(tǒng)137

第一節(jié)眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)137

一、眼睛的結(jié)構(gòu)——成像光學(xué)系統(tǒng)137

二、眼睛的調(diào)節(jié)及校正137

三、眼睛——輻射接收器139

四、眼睛的分辨率139

五、眼睛的對(duì)準(zhǔn)精度140

六、眼睛的景深140

七、雙目立體視覺(jué)141

第二節(jié)放大鏡142

一、視覺(jué)放大率142

二、光束限制和線視場(chǎng)143

第三節(jié)顯微鏡系統(tǒng)144

一、顯微鏡的視覺(jué)放大率144

二、顯微鏡的線視場(chǎng)145

三、顯微鏡的出瞳直徑145

四、顯微鏡的分辨率和有效放大率145

五、顯微鏡的景深146

六、顯微鏡的照明方法147

七、顯微鏡的物鏡149

第四節(jié)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)149

一、望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨率及工作放

大率150

二、望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)151

第五節(jié)目鏡152

第六節(jié)攝影系統(tǒng)155

一、攝影物鏡的光學(xué)特性155

二、攝影物鏡的景深157

三、攝影物鏡的類(lèi)型157

四、數(shù)碼相機(jī)(digital camera)159

第七節(jié)投影系統(tǒng)160

一、基本參數(shù)160

二、投影物鏡的結(jié)構(gòu)型式161

三、照明系統(tǒng)162

四、基于DMD的投影光學(xué)系統(tǒng)162

五、DMD空間光調(diào)制器163

第八節(jié)變焦距光學(xué)系統(tǒng)164

一、變焦距光學(xué)系統(tǒng)的原理164

二、變焦距系統(tǒng)的變焦方程166

三、機(jī)械補(bǔ)償變焦系統(tǒng)169

第九節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算171

一、轉(zhuǎn)像系統(tǒng)和場(chǎng)鏡171

二、帶有對(duì)稱(chēng)透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的望

遠(yuǎn)鏡172

習(xí)題175

第八章現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)179

第一節(jié)激光光學(xué)系統(tǒng)179

一、高斯光束的特性179

二、高斯光束的傳播179

三、高斯光束的透鏡變換181

四、高斯光束的聚焦和準(zhǔn)直183

五、高斯光束的整形184

六、LD光束特性及其整形186

第二節(jié)傅里葉（Fourier）變換光學(xué)

系統(tǒng)187

一、相干光學(xué)處理系統(tǒng)187

二、傅里葉變換物鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)要求及

結(jié)構(gòu)型式188

第三節(jié)掃描光學(xué)系統(tǒng)189

一、掃描方程式190

二、常用光學(xué)掃描形式190

三、掃描物鏡——fθ物鏡191

第四節(jié)光纖光學(xué)系統(tǒng)193

一、階躍型光纖的基本原理193

二、梯度折射率光纖194

三、光纖束的傳光、傳像特性197

四、光纖光學(xué)系統(tǒng)200

五、光纖面板與光錐201

第五節(jié)紅外光學(xué)系統(tǒng)201

一、紅外光學(xué)材料202

二、紅外光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式204

三、紅外光學(xué)系統(tǒng)的冷闌與冷闌

效率206

四、紅外光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)熱化設(shè)計(jì)206

第六節(jié)特殊面型及特殊結(jié)構(gòu)光學(xué)

系統(tǒng)207

一、自由曲面光學(xué)系統(tǒng)207

二、折/衍混合成像光學(xué)系統(tǒng)209

三、離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)210

四、微透鏡及微透鏡陣列211

五、共形光學(xué)系統(tǒng)211

六、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)212

習(xí)題213

Ⅻ第九章光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)214

第一節(jié)瑞利判斷與波前圖214

一、瑞利判斷（Rayleigh Judgement）214

二、波前圖（Wavefront Map）215

第二節(jié)中心點(diǎn)亮度與能量包容圖215

一、中心點(diǎn)亮度（Brightness

of Center Disk）215

二、能量包容圖（Encircled

Energy）215

第三節(jié)分辨率與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)216

一、分辨率（Resolving Power）216

二、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（Point Spread

Function）218

第四節(jié)星點(diǎn)檢測(cè)法與點(diǎn)列圖218

一、星點(diǎn)檢測(cè)法（Star Test）218

二、點(diǎn)列圖（Spot Diagram）219

第五節(jié)光學(xué)傳遞函數(shù)評(píng)價(jià)成像質(zhì)量220

一、利用MTF曲線來(lái)評(píng)價(jià)成像質(zhì)量221

二、利用MTF曲線的積分值來(lái)評(píng)價(jià)

成像質(zhì)量221

第六節(jié)其他像質(zhì)評(píng)價(jià)方法222

一、方均根（RootMeanSquare，RMS）

統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)222

二、光程差曲線與光線差曲線223

三、照度分析與光譜分析224

四、雜散光分析225

第七節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的像差公差226

一、望遠(yuǎn)物鏡和顯微物鏡的像差

公差226

二、望遠(yuǎn)目鏡和顯微目鏡的像差

公差227

三、照相物鏡的像差公差228

習(xí)題228

第十章光學(xué)設(shè)計(jì)229

第一節(jié)PW形式的初級(jí)像差系數(shù)229

一、 PW的定義及PW形式的初級(jí)

像差系數(shù)229

......

本書(shū)是“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是根據(jù)高等教育規(guī)劃教材的編寫(xiě)要求，以及更新教材內(nèi)容、反映現(xiàn)代科技發(fā)展和應(yīng)用的原則，在普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《工程光學(xué)（第3版）》基礎(chǔ)上重新修訂而成。本書(shū)編寫(xiě)一貫堅(jiān)持注重基本理論的論述，加強(qiáng)理論與工程實(shí)際的結(jié)合，突出現(xiàn)代光學(xué)與光學(xué)技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)思想。本書(shū)修訂后仍分為上、下兩篇，上篇為幾何光學(xué)和光學(xué)設(shè)計(jì)，下篇為物理光學(xué)。全書(shū)系統(tǒng)地介紹了工程光學(xué)的基本原理、方法和應(yīng)用。

第1部分 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第1章 光學(xué)設(shè)計(jì)概述 （2）

1.1 現(xiàn)代光學(xué)儀器對(duì)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 （2）

1.1.1 儀器對(duì)光學(xué)系統(tǒng)性能與質(zhì)量的要求 （2）

1.1.2 光學(xué)系統(tǒng)對(duì)使用要求的滿足程度 （2）

1.1.3 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性 （3）

1.2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 （4）

1.2.1 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和步驟 （4）

1.2.2 光學(xué)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) （4）

1.2.3 光學(xué)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) （4）

第2章 初級(jí)像差理論、像差校正與像質(zhì)評(píng)價(jià) （7）

2.1 概述 （7）

2.2 幾何像差 （7）

2.2.1 球差（spherical aberration） （7）

2.2.2 彗差（coma;comatic aberration） （9）

2.2.3 像散與像場(chǎng)彎曲 （10）

2.2.4 畸變（distortion） （12）

2.2.5 色差（chromatic aberration） （14）

2.3 薄透鏡的初級(jí)像差理論 （16）

2.3.1 薄透鏡的初級(jí)像差普遍公式 （16）

2.3.2 由薄透鏡初級(jí)像差普遍公式引出的重要結(jié)論 （17）

2.3.3 規(guī)化條件下的雙膠合透鏡組的色差 （19）

2.4 反射光學(xué)系統(tǒng)和平面光學(xué)系統(tǒng)的像差理論 （19）

2.4.1 平面反射鏡的像差 （19）

2.4.2 球面反射鏡的像差 （20）

2.4.3 棱鏡或平面平行板的像差 （21）

2.4.4 場(chǎng)鏡的像差 （23）

2.5 厚透鏡初級(jí)像差 （24）

2.5.1 厚透鏡焦距的求法 （24）

2.5.2 利用彎月形厚透鏡消場(chǎng)曲SⅣ （24）

2.5.3 分析消場(chǎng)曲的彎月形厚透鏡的其余像差SI、SII、SIII、S1C （26）

2.5.4 遠(yuǎn)雙分離正負(fù)薄透鏡組消場(chǎng)曲 （26）

2.5.5 用同心不暈彎月形厚透鏡消除球差、彗差及場(chǎng)曲 （27）

2.5.6 用彎月形厚透鏡消除軸上點(diǎn)色差 （27）

2.5.7 鼓形透鏡（雙凸厚透鏡） （27）

2.6 全對(duì)稱(chēng)光學(xué)部件的像差 （29）

2.7 像差校正和平衡方法 （31）

2.7.1 引言 （31）

2.7.2 像差校正方法 （31）

2.7.3 像差校正的一些設(shè)計(jì)技巧 （32）

2.8 光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評(píng)價(jià) （33）

2.8.1 幾何像差公差——像差容限 （34）

2.8.2 波像差、瑞利準(zhǔn)則和中心亮斑所占能量 （35）

2.8.3 點(diǎn)列圖和能量集中度評(píng)價(jià) （36）

2.8.4 分辨率檢驗(yàn)和星點(diǎn)檢驗(yàn) （37）

2.8.5 光學(xué)傳遞函數(shù) （39）

第2部分 光學(xué)部件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第3章 代數(shù)法求解光學(xué)部件初始結(jié)構(gòu) （46）

3.1 概述 （46）

3.2 單片薄透鏡初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 （46）

3.2.1 基于PW法的單片透鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 （46）

3.2.2 單片透鏡初始結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì) （51）

3.3 雙膠薄透鏡初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 （52）

3.3.1 雙膠薄透鏡物在無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)的P∞、W∞與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系 （52）

3.3.2 對(duì)P∞、W∞基本關(guān)系的分析 （53）

3.3.3 基于Shannon法的雙膠合透鏡的設(shè)計(jì)和計(jì)算 （58）

3.4 兩組雙膠物鏡初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) （62）

3.4.1 選型 （62）

3.4.2 方案選擇 （62）

3.5 小氣隙雙分透鏡 （63）

3.5.1 雙膠合組變小氣隙雙分透鏡的目的 （63）

3.5.2 小氣隙雙分透鏡能減小高級(jí)球差 （63）

3.6 齊明彎月形透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)求解 （64）

3.6.1 顯微物鏡齊明彎月前組 （64）

3.6.2 聚透鏡第一片齊明透鏡 （66）

3.6.3 設(shè)計(jì)實(shí)例：同心不暈透鏡初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （66）

第4章 典型光學(xué)部件設(shè)計(jì) （68）

4.1 望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì) （68）

4.1.1 望遠(yuǎn)物鏡光學(xué)特性與結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （68）

4.1.2 雙膠合、雙分離物鏡設(shè)計(jì) （70）

4.1.3 攝遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì) （72）

4.2 顯微物鏡設(shè)計(jì) （74）

4.2.1 顯微物鏡概述 （74）

4.2.2 顯微物鏡的光學(xué)特性 （74）

4.2.3 顯微物鏡結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型 （77）

4.2.4 設(shè)計(jì)顯微物鏡時(shí)應(yīng)校正的像差 （80）

4.2.5 消色差顯微物鏡設(shè)計(jì) （81）

4.2.6 長(zhǎng)工作距離平場(chǎng)顯微物鏡設(shè)計(jì) （82）

4.2.7 復(fù)消色差光路追跡機(jī)理與平場(chǎng)復(fù)消色差顯微物鏡設(shè)計(jì) （86）

4.2.8 平場(chǎng)半復(fù)消色差顯微物鏡設(shè)計(jì) （95）

4.3 目鏡設(shè)計(jì) （102）

4.3.1 目鏡的光學(xué)特性與結(jié)構(gòu)類(lèi)型 （102）

4.3.2 目鏡設(shè)計(jì)要點(diǎn) （104）

4.3.3 普通目鏡設(shè)計(jì) （105）

4.3.4 借助價(jià)值工程（VE）優(yōu)化廣角目鏡設(shè)計(jì) （108）

4.3.5 顯微攝影光學(xué)系統(tǒng)及攝影目鏡設(shè)計(jì) （109）

4.4 照相物鏡設(shè)計(jì) （113）

4.4.1 照相物鏡的光學(xué)特性和結(jié)構(gòu)形式 （113）

4.4.2 照相物鏡設(shè)計(jì)的一般方法 （120）

4.4.3 照相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭設(shè)計(jì) （121）

4.5 投影物鏡設(shè)計(jì) （124）

4.5.1 投影物鏡光學(xué)特性 （124）

4.5.2 投影物鏡結(jié)構(gòu)形式以及對(duì)像質(zhì)的要求 （125）

4.5.3 投影儀物鏡設(shè)計(jì) （126）

4.5.4 電影放映物鏡設(shè)計(jì) （128）

4.6 CCD圖像傳感器成像物鏡設(shè)計(jì) （129）

4.6.1 CCD成像物鏡的光學(xué)性能和設(shè)計(jì)要點(diǎn) （129）

4.6.2 顯微電視CCD攝錄接口的設(shè)計(jì) （130）

4.6.3 高清CCTV成像物鏡設(shè)計(jì) （131）

4.7 遠(yuǎn)心物鏡設(shè)計(jì) （139）

4.7.1 遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)概述 （139）

4.7.2 遠(yuǎn)心物鏡的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)——光闌位置的一維優(yōu)化 （140）

4.7.3 設(shè)計(jì)實(shí)例：生物顯微鏡多功能光電質(zhì)檢儀遠(yuǎn)心物鏡設(shè)計(jì) （142）

第5章 典型光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （146）

5.1 概述 （146）

5.2 普通生物顯微鏡成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （146）

5.2.1 顯微鏡成像簡(jiǎn)述 （146）

5.2.2 顯微光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和要求 （147）

5.2.3 顯微光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化 （147）

5.2.4 顯微光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) （148）

5.2.5 設(shè)計(jì)實(shí)例：設(shè)計(jì)"para" label-module="para">

5.3 無(wú)限遠(yuǎn)像距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （156）

5.3.1 概述 （156）

5.3.2 無(wú)限遠(yuǎn)像距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) （158）

5.3.3 設(shè)計(jì)實(shí)例：設(shè)計(jì)"para" label-module="para">

5.4 照明光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （162）

5.4.1 概述 （162）

5.4.2 照明系統(tǒng)及其分類(lèi) （164）

5.4.3 照明系統(tǒng)外形尺寸計(jì)算 （167）

5.4.4 聚光鏡光學(xué)設(shè)計(jì) （169）

5.4.5 環(huán)形透鏡暗場(chǎng)落射照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) （174）

5.4.6 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題 （178）

5.5 醫(yī)用光學(xué)儀器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （183）

5.5.1 眼底電視光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （183）

5.5.2 基于窄帶濾光片的生化分析儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （187）

5.6 機(jī)器視覺(jué)圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) （192）

5.6.1 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)概述 （192）

5.6.2 機(jī)器視覺(jué)光電檢測(cè)原理及光學(xué)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì) （193）

5.6.3 設(shè)計(jì)實(shí)例：大視場(chǎng)高分辨率機(jī)器視覺(jué)攝錄物鏡的設(shè)計(jì) （195）

5.7 二次平行光路望遠(yuǎn)光電成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （199）

5.7.1 望遠(yuǎn)二次平行光路系統(tǒng)光學(xué)原理 （199）

5.7.2 設(shè)計(jì)實(shí)例：標(biāo)清望遠(yuǎn)光電成像系統(tǒng)設(shè)計(jì) （202）

第6章 變焦距（變倍）光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （205）

6.1 變焦距（變倍）光學(xué)系統(tǒng)原理 （205）

6.2 變焦距物鏡 （206）

6.3 連續(xù)變倍顯微光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （208）

6.3.1 連續(xù)變倍顯微光學(xué)系統(tǒng)的類(lèi)型 （208）

6.3.2 典型的連續(xù)變倍顯微鏡 （209）

6.3.3 連續(xù)變倍體視顯微物鏡的設(shè)計(jì) （211）

6.3.4 設(shè)計(jì)實(shí)例：連續(xù)變倍體視顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （214）

6.3.5　設(shè)計(jì)實(shí)例：0.47×～4.7×大變倍比連續(xù)變倍顯微物鏡的設(shè)計(jì) （217）

第3部分 現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第7章 激光光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （222）

7.1 激光光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （222）

7.1.1 概述 （222）

7.1.2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) （222）

7.1.3 激光光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算 （225）

7.1.4 通光孔徑的選擇 （226）

7.1.5 聚焦高斯光束的焦點(diǎn)位移 （228）

7.1.6 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) （229）

7.2 高斯光束會(huì)聚系統(tǒng)設(shè)計(jì) （229）

7.2.1 激光聚光光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與實(shí)例 （229）

7.2.2 李斯特顯微物鏡激光會(huì)聚系統(tǒng) （230）

7.3 高斯光束準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)設(shè)計(jì) （231）

7.3.1 激光準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)設(shè)計(jì) （231）

7.3.2 半導(dǎo)體激光器準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì) （234）

第8章 光纖光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （236）

8.1 半導(dǎo)體激光器與光纖直接耦合設(shè)計(jì) （236）

8.1.1 概述 （236）

8.1.2 直接耦合光纖端面結(jié)構(gòu)形式及其效率 （237）

8.1.3 尖錐端光纖耦合理論模型 （238）

8.2 微光學(xué)元件擴(kuò)束耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì) （240）

8.3 光纖-透鏡耦合激光會(huì)聚系統(tǒng)設(shè)計(jì) （245）

8.4 光天線-光纖耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì) （247）

8.4.1 自由空間光通信接收系統(tǒng)前端概述 （247）

8.4.2 對(duì)光天線設(shè)計(jì)的要求與設(shè)計(jì)理念 （247）

8.4.3 光天線設(shè)計(jì) （248）

8.4.4 設(shè)計(jì)實(shí)例 （251）

第4部分 光學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)務(wù)

第9章 光學(xué)設(shè)計(jì)CAD軟件應(yīng)用基礎(chǔ) （254）

9.1 國(guó)內(nèi)外光學(xué)CAD軟件概述 （254）

9.1.1 光學(xué)設(shè)計(jì)CAD軟件的發(fā)展歷史 （254）

9.1.2 幾種有代表性的光學(xué)CAD軟件簡(jiǎn)介 （254）

9.2 OSLO簡(jiǎn)介 （255）

9.2.1 OSLO的版本 （255）

9.2.2 OSLO的基本概念 （256）

9.3 OSLO LT6.1用戶界面 （256）

9.3.1 主窗口 （257）

9.3.2 工具條 （257）

9.3.3 面數(shù)據(jù)編輯表 （259）

9.3.4 圖形窗口 （263）

9.3.5 文本窗口 （264）

9.3.6 文件（File）菜單 （265）

9.3.7 透鏡（Lens）菜單 （266）

9.3.8 評(píng)價(jià)（Evaluate）菜單 （267）

9.3.9 優(yōu)化（Optimize）菜單 （268）

9.3.10 公差（Tolerance）菜單 （268）

9.3.11 光源（Source）菜單 （268）

9.3.12 工具（Tools）菜單 （269）

9.3.13 窗口（Window）菜單 （270）

9.3.14 幫助（Help）菜單 （270）

9.4 OSLO LT6.1基本操作 （270）

9.4.1 OSLO的參數(shù)輸入操作規(guī)定 （271）

9.4.2 建立無(wú)限遠(yuǎn)共軛距鏡頭文件 （271）

9.4.3 建立有限遠(yuǎn)共軛距透鏡文件 （274）

9.4.4 像質(zhì)評(píng)價(jià) （275）

9.4.5 優(yōu)化 （277）

9.5 OSLO LT6.1應(yīng)用實(shí)例 （280）

9.5.1 25×消色差顯微物鏡設(shè)計(jì) （280）

9.5.2 15×廣角目鏡設(shè)計(jì) （281）

9.5.3 松納型照相物鏡設(shè)計(jì) （283）

9.5.4 5×激光擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡設(shè)計(jì) （284）

第10章 光學(xué)零件與光學(xué)制圖 （285）

10.1 光學(xué)材料 （285）

10.1.1 光學(xué)材料簡(jiǎn)介 （285）

10.1.2 光學(xué)玻璃 （285）

10.1.3 激光技術(shù)用的光學(xué)材料 （286）

10.1.4 紅外、紫外光學(xué)材料 （288）

10.1.5 光學(xué)薄膜 （290）

10.1.6 光學(xué)塑料 （290）

10.2 光學(xué)制圖（GB 13323－91）標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容 （292）

10.2.1 一般規(guī)定 （292）

10.2.2 圖樣要求 （294）

10.3 對(duì)光學(xué)零件材料的要求 （300）

10.4 對(duì)光學(xué)零件的加工要求 （301）

10.4.1 光學(xué)零件的表面誤差 （301）

10.4.2 光學(xué)零件外徑及配合公差的給定 （303）

10.4.3 光學(xué)零件的中心厚度及邊緣最小厚度 （304）

10.4.4 光學(xué)零件的厚度公差 （304）

10.4.5 光學(xué)零件的倒角（GB 1204－75） （305）

10.4.6 透鏡中心誤差（GB7242－87） （306）

10.4.7 光楔 （306）

10.4.8 光學(xué)零件鍍膜分類(lèi)、符號(hào)及標(biāo)注（JB/T 6179－92） （307）

附錄A 無(wú)色光學(xué)玻璃（GB 903—87） （308）

附錄B 中、德玻璃牌號(hào)對(duì)照表 （311）

附錄C 單薄透鏡參數(shù)表 （314）

附錄D 冕牌透鏡在前的玻璃組合 （316）

附錄E 火石透鏡在前的玻璃組合 （317）

附錄F 雙膠合透鏡P0，Q0表 （318）

參考文獻(xiàn) （323） 2100433B