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目录3

第一篇 几何光学3

第1章 几何光学的基本概念和基本定律3

1.1 发光点、光线和光束3

1.2 光线传播的基本定律、全反射3

1.3 费马原理6

1.4 物、像的基本概念和完善成像条件7

第2章 球面和球面系统10

2.1 概念与符号规则10

2.2 轴上物点经单个折射球面成像11

2.3 物平面以细光束经折射球面成像13

2.4 反射球面14

2.5 共轴球面系统15

第3章 平面和平面系统19

3.1 平面镜19

3.2 双平面镜20

3.3 平行平板21

3.4 反射棱镜22

3.5 折射棱镜27

3.6 光的色散29

3.7 光学材料30

第4章 理想光学系统35

4.1 理想光学系统及其原始定义35

4.2 理想光学系统的基点和基面，焦距35

4.3 物像位置和放大率、焦距和光焦度、节点36

4.4 光学系统的图解求像41

4.5 光学系统的组合42

4.6 望远镜系统45

4.7 透镜47

一、薄透镜47

二、厚透镜49

4.8 实际光学系统的焦距和基点位置的计算，焦距的测定51

第5章 光学系统中光束的限制57

5.1 概述57

5.2 光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳58

5.3 光学系统的视场光阑、入射窗和出射窗，渐晕光阑59

5.4 平面上空间像的不清晰度，景深61

5.5 远心光学系统62

6.1 辐射能通量、光通量65

第6章 光能及其计算65

6.2 发光强度、光照度、光出射度和光亮度67

一、发光强度67

二、光照度68

三、光出射度69

四、光源和光束的光亮度69

6.3 光学系统光能损失的计算72

6.4 通过光学系统的光通量，像的照度75

第7章 光线的光路计算78

7.1 近轴光线的计算78

7.2 子午光线的光路计算80

7.3 沿轴外点主光线的细光束像点的计算83

7.4 共轴球面系统空间光线的光路计算86

7.5 空间光线经非共轴面时的光路计算89

第二篇 像差理论93

第8章 球差93

8.1 球差、带球差93

8.2 单个折射球面的球差和球差分布公式95

8.3 折射球面产生球差正负的判断及物距对球差的影响97

8.4 初级球差98

8.5 薄透镜和薄透镜系统的初级球差99

8.6 平行平板的球差101

第9章 正弦差104

9.1 正弦条件与赫歇尔条件104

9.2 等晕成像和等晕条件105

9.3 正弦差的分布108

9.4 薄透镜和薄透镜系统的初级正弦差109

第10章 轴外像差112

10.1 轴外像差概述112

10.2 初级轴外像差的一般表示式113

10.3 彗差与初级彗差116

10.4 仅具初级彗差时的光束结构119

10.5 像散和像面弯曲及其初级量120

10.6 具有初级像散和像面弯曲时的光束结构123

10.7 匹兹凡和及其校正方法124

一、薄透镜和薄透镜分析124

二、厚透镜124

10.8 畸变和初级畸变125

11.1 位置色差129

第11章 色差129

11.2 初级位置色差130

11.3 平行平板的位置色差132

11.4 薄透镜和薄透镜系统的初级位置色差132

11.5 二级光谱134

11.6 倍率色差136

11.7 初级倍率色差136

11.8 薄透镜系统的初级倍率色差138

11.9 光学系统消像差谱线的选择140

第12章 像差综述142

12.1 像差计算综述142

12.2 像差特性曲线144

12.4 对称光学系统的像差特性145

12.3 平行平板的初级像差系数145

12.5 初级像差和光阑位置的关系146

12.6 光阑像差及其与物面像差的关系147

12.7 初级像差系数与物面位置的关系148

第13章 波像差151

13.1 轴上点的波像差及其与球差的关系151

13.2 轴外点的波像差及其与垂轴像差的关系154

13.3 波像差的一般表示式156

13.4 参考点移动产生的波像差、焦深157

13.5 色差的波像差表示158

13.6 球色差、几何色差与波色差的关系159

13.7 光学系统的像差容限160

一、眼睛的构造、标准眼和简约眼165

14.1 眼睛165

第14章 典型光学系统165

第三篇 光学设计165

二、眼睛的调节和适应166

三、眼睛的分辨率和瞄准精度167

四、眼睛的立体视觉168

14.2 放大镜169

14.3 显微镜170

一、显微镜概述170

二、显微镜中的孔径光阑和视场光阑172

三、显微镜的景深172

四、显微镜的分辩率和有效放大率173

五、显微镜的物镜174

六、显微镜的目镜177

七、显微镜的照明系统178

14.4 望远镜系统180

一、望远镜系统的一般特性180

二、望远镜的主观亮度181

三、望远镜的光束限制182

四、望远镜系统的物镜183

五、望远镜的目镜186

六、正像望远镜中的转像系统和场镜187

七、望远镜系统的外形尺寸计算188

14.5 摄影光学系统190

一、摄影物镜的性能参数191

二、摄影物镜中的光束限制191

三、摄影物镜的景深192

四、摄影物镜的几何焦深193

五、摄影物镜的分辩率193

六、摄影物镜194

14.6 放映系统198

一、透射放映时幕上的照度198

二、放映系统中的聚光镜199

三、放映物镜199

第15章 光学系统初始结构设计202

15.1 简单物镜结构设计202

一、双胶合物镜202

二、双分离物镜205

15.2 P、W形式的初级像差系数和基本像差参量207

15.3 单个薄透镜和双胶合透镜组的基本像差参量210

15.4 P、W方法计算实例213

15.5 简单目镜设计214

15.6 匹兹凡型放映物镜设计216

15.7 双高斯型摄影物镜的设计217

15.8 像差校正的一些常用方法220

第16章 特殊光学系统224

16.1 激光光学系统224

一、高斯光束的基本性质224

二、高斯光束通过薄透镜时的变换和激光扩束望远镜225

16.2 线性成像透镜（透镜）228

16.3 傅里叶变换透镜230

16.4 光谱分析光学系统233

一、一般光谱分析系统的原理与设计233

二、成像光谱仪235

16.5 光电光学系统237

一、红外光学系统237

二、液晶投影系统239

16.6 梯度折射率透镜242

16.7 光学纤维246

第17章 非球面在光学系统中的应用252

17.1 一般旋转对称非球面的数学表示252

17.2 非球面的光路计算及其关键路径253

一、求光线与非球面交点的算法253

二、光线经非球面时的光路计算254

17.3 旋转对称偶次非球面的初级像差贡献255

17.5 非球面参与像差平衡的基本方法256

17.4 旋转对称光学系统中非球面的应用256

17.6 特殊连续非球面在光学系统中的应用257

17.7 面形为有限间断的非球面应用简介257

第18章 像质评价260

18.1 斯特列尔（Strehl）判断260

18.2 瑞利判断261

18.3 分辩率262

18.4 点列图263

18.5 光学传递函数263

第19章 光学系统优化设计268

19.1 概述268

19.2 评价函数及其构成269

19.3 阻尼最小二乘法270

一、最小二乘法270

二、阻尼最小二乘法271

三、权因子的选择272

四、阻尼因子的选择273

五、变量的选择273

19.4 边界条件的处理273

19.5 光学设计时对光学零件加工、装配工艺性的保证274

一、光学零件的外径余量274

二、光学零件的中心和边缘最小厚度275

三、靠样板276

四、其他要注意的问题276

19.6 光学设计过程小结277

第20章 光学工程制图和技术要求279

20.1 光学系统图279

20.2 光学工程图中的特殊符号标记281

20.3 胶合件图284

20.4 光学零件图285

一、球面光学零件图286

二、对材料的要求287

三、对零件的要求287

四、光学零件图的其他技术要求288

五、平面光学零件图290

六、非球面光学零件图292

附表1294

附表2295

附表3296

附录297

参考文献299