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第1章 光学系统像质评价方法1

1.1 概述1

1.2 光学系统的坐标系统、结构参数和特性参数1

1.3 检测阶段的像质评价指标——星点检验6

1.4 检测阶段的像质评价指标——分辨力测量10

1.5 几何像差的定义及其计算13

1.6 垂轴像差的概念及其计算18

1.7 几何像差计算程序ABR的输入数据与输出结果20

1.8 几何像差及垂轴像差的图形输出24

1.9 用波像差评价光学系统的成像质量28

1.10 光学传递函数29

1.11 点列图35

1.12 包围圆能量36

第2章 光学自动设计原理和程序37

2.1 概述37

2.2 阻尼最小二乘法光学自动设计程序39

2.3 光学自动设计的全局优化45

2.4 适应法光学自动设计程序49

2.5 典型光学设计软件介绍54

2.5.1 国内实用软件54

2.5.2 国外著名软件56

本章附录60

第3章 公差分析与计算61

3.1 概述61

3.2 公差设计中的评价函数62

3.3 光学公差的概率关系65

3.4 公差设计中的随机模拟检验70

3.5 公差设计中的偏心光路追迹74

第4章 目视光学系统83

4.1 薄透镜系统的初级像差理论83

4.2 望远镜物镜设计91

4.3 望远镜物镜设计实例100

4.3.1 用Zemax软件对双胶合望远镜物镜进行优化设计100

4.3.2 大相对孔径望远镜物镜设计105

4.3.3 摄远物镜设计115

4.3.4 反射式物镜设计130

4.3.5 折反射球面系统设计143

4.4 显微镜物镜设计151

4.5 显微镜物镜设计实例157

4.5.1 低倍消色差显微镜物镜设计157

4.5.2 中倍消色差显微镜物镜设计161

4.6 目镜设计169

4.7 目镜设计实例178

4.7.1 冉斯登、惠更斯和凯涅尔目镜设计178

4.7.2 对称式目镜和无畸变目镜设计185

4.7.3 广角目镜设计189

第5章 照相物镜设计195

5.1 照相物镜的光学特性195

5.2 照相物镜的基本类型196

5.3 基本类型照相物镜的演变形式201

5.4 照相物镜设计的特点205

5.5 数码相机物镜设计特点206

5.6 照相物镜像差的公差210

5.7 照相物镜设计实例212

5.7.1 用适应法自动设计程序设计反摄远物镜212

5.7.2 用阻尼最小二乘法自动设计程序设计双高斯物镜222

第6章 变焦距光学系统230

6.1 概述230

6.2 变焦距系统的分类及其特点231

6.3 变焦距物镜的高斯光学238

6.4 变焦距物镜高斯光学实例254

6.5 体视变倍显微镜259

6.6 变焦距物镜设计方法和设计实例261

第7章 液晶投影仪和背投电视镜头设计268

7.1 投影显示类型268

7.2 液晶投影仪的工作原理270

7.3 液晶投影仪照明系统的设计272

7.4 液晶投影仪投影物镜的设计273

7.5 背投电视镜头设计特点275

第8章 其他光学系统278

8.1 激光扫描系统和fθ镜头278

8.2 光学信息处理系统和傅里叶变换镜头280

8.3 红外光学系统283

8.4 空间光学系统289

8.5 空间光学系统设计方法和设计实例292

8.5.1 同轴三反射镜系统设计292

8.5.2 空间轻型大视场离轴TMA相机镜头的光学系统设计实例293

8.6 共形光学设计302

8.7 计算机直接制版镜头307

8.8 投影仪扩展广角镜头309

8.9 光刻机系统设计方法和设计实例310

8.9.1 光刻技术发展历程311

8.9.2 光刻物镜312

8.9.3 全球面光刻物镜设计315

8.9.4 偶次非球面光刻物镜光学设计320

第9章 非球面和自由曲面的应用335

9.1 非球面的表示方法335

9.2 非球面的特性337

9.3 反射二次非球面的应用337

9.4 非球面设计实例339

9.5 自由曲面343

9.6 自由曲面设计方法和设计实例358

9.6.1 基于自由曲面的头盔式显示系统设计358

9.6.2 自由曲面在光刻机镜头上的应用365

第10章 空间热环境及杂散光影响分析371

10.1 热分析概述371

10.2 光机热分析理论及有限元方法372

10.2.1 热分析基本理论与方法372

10.2.2 空间光机系统的热交换374

10.2.3 有限元分析法374

10.3 热形变的光学系统面型拟合算法378

10.3.1 Zernike多项式378

10.3.2 面型拟合算法380

10.4 不规则折射率在光机热一体化技术中的影响384

10.4.1 梯度折射率384

10.4.2 不规则折射率面分布拟合算法387

10.5 杂散光分析概述389

10.6 空间遥感器的杂光水平评价方法391

10.6.1 杂光系数392

10.6.2 点源透射率392

10.6.3 杂光系数与点源透过率的关系395

10.7 杂散辐射防护设计396

10.7.1 关键表面和被照射表面397

10.7.2 遮光罩和挡光环设计398

10.7.3 光阑的设计与使用404

第11章 衍射光学元件406

11.1 概述406

11.2 衍射光学元件的实际光线和近轴光线追迹407

11.3 衍射光学元件在成像系统中消色差的方法411

11.4 衍射光学元件在成像系统中对于热像差的校正414

第12章 偏振像差的理论419

12.1 光的偏振419

12.2 偏振像差的定义420

12.3 偏振光线追迹的方法422

12.4 旋转对称光学面形中的偏振像差函数423

12.5 旋转对称光学系统中的偏振像差函数427

12.6 薄膜设计与光学设计428

第13章 计算机辅助装调430

13.1 概述430

13.2 计算机辅助装调数学模型的建立430

13.3 计算机辅助装调的像差数据处理433

13.4 基于Moore-Penrose广义逆的失调量求解方法438

13.5 光学系统计算机辅助装调的数值模拟440

第14章 非成像光学454

14.1 辐射度学和光度学基本概念454

14.2 照明光学系统基本组成461

14.3 照明光学系统的设计463

14.4 均匀照明的实现466

14.5 太阳光能量获取系统469

第15章 Zemax光学设计软件应用476

15.1 概述476

15.2 Zemax的用户界面477

15.3 Zemax基本操作483

15.4 应用实例492

附录1 双胶合薄透镜参数表（冕玻璃在前）498

附录2 双胶合薄透镜参数表（火石玻璃在前）514

参考文献529