工程光学-第4版

目录新版网络支持功能介绍第4版前言第3版前言第2版前言第1版前言上篇几何光学与光学设计**章几何光学基本定律与成像概念1**节几何光学的基本定律和原理1一、光波与光线1二、几何光学的基本定律2三、费马原理5四、马吕斯定律6第二节成像的基本概念与完善成像条件6一、光学系统与成像概念6二、完善成像条件6三、物、像的虚实7第三节光路计算与近轴光学系统7一、基本概念与符号规则7二、实际光线的光路计算8三、近轴光线的光路计算9第四节球面光学成像系统10一、单个折射面成像10二、球面反射镜成像11三、共轴球面系统12习题14第二章理想光学系统16**节理想光学系统与共线成像理论16第二节理想光学系统的基点与基面18一、无限远的轴上物点对应的像点f′18二、无限远轴上像点对应的物点f19三、物方主平面与像方主平面间的关系，理想光学系统的基点和基面19四、实际光学系统的基点位置和焦距的计算20第三节理想光学系统的物像关系21一、图解法求像21二、解析法求像22三、由多个光组组成的理想光学系统的成像24四、理想光学系统两焦距之间的关系25第四节理想光学系统的放大率26一、轴向放大率26二、角放大率27三、光学系统的节点27四、用平行光管测定焦距的依据28第五节理想光学系统的组合28一、两个光组组合分析29二、多光组组合计算31三、举例32第六节透镜35习题37第三章平面与平面系统39**节平面镜成像39一、平面镜成像原理39二、平面镜旋转特性40三、双平面镜成像40第二节平行平板41一、平行平板的成像特性42二、平行平板的等效光学系统42第三节反射棱镜43一、反射棱镜的类型43二、棱镜系统的成像方向判断47三、反射棱镜的等效作用与展开48第四节折射棱镜与光楔50一、折射棱镜的偏向角50二、光楔及其应用52三、棱镜色散52第五节光学材料53一、透射材料的光学特性53二、反射光学材料的光学特性56习题56ⅹ工程光学第4版目录?第四章光学系统中的光阑与光束限制59**节光阑59一、孔径光阑59二、视场光阑62第二节照相系统中的光阑62第三节望远镜系统中成像光束的选择64第四节显微镜系统中的光束限制与分析66一、简单显微镜系统中的光束限制66二、远心光路67三、场镜的应用67第五节光学系统的景深68一、光学系统的空间像68二、光学系统的景深69第六节数码照相机镜头的景深73习题74第五章光度学和色度学基础77**节辐射量和光学量及其单位77一、辐射量77二、光学量78三、光学量和辐射量间的关系79第二节光传播过程中光学量的变化规律80一、点光源在与之距离为r处的表面上形成的照度80二、面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度81三、单一介质元光管内光亮度的传递81四、光束经界面反射和折射后的亮度81五、余弦辐射体83第三节成像系统像面的光照度84一、轴上像点的光照度84二、轴外像点的光照度84三、光通过光学系统时的能量损失85四、光学系统的总透射比87第四节颜色的分类及颜色的表观特征87一、颜色及其分类87二、颜色的表观特征87第五节颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律88一、颜色混合88二、格拉斯曼颜色混合定律88第六节颜色匹配89一、颜色匹配和颜色匹配实验89二、颜色方程式90三、颜色匹配实验的结论90第七节色度学中的几个概念90一、颜色刺激90二、三原色90三、三刺激值90四、光谱三刺激值或颜色匹配函数91五、色品坐标及色品图91六、色度学中常用的光度学概念91第八节颜色相加原理及光源色和物体色的三刺激值93一、颜色相加原理93二、光源色和物体色的三刺激值93第九节cie标准色度学系统94一、 cie1931标准色度学系统94二、 cie1964补充标准色度学系统100三、 cie标准照明体和标准光源101四、 cie关于照明和观察条件的规定102五、 cie色度学系统表示颜色的方法102第十节均匀颜色空间及色差公式103一、（x,y,y）颜色空间是非均匀颜色空间103二、均匀颜色空间及相应的色差公式104第十一节颜色测量105一、颜色测量原理105二、颜色测量方法分类106三、颜色测量方法106习题107第六章光线的光路计算及像差理论108**节概述108一、基本概念108二、像差计算的谱线选择109第二节光线的光路计算109一、子午面内的光线光路计算110二、沿轴外点主光线细光束的光路计算112三、计算举例113第三节轴上点的球差114一、球差的定义和表示方法114二、球差的校正116第四节正弦差和彗差118一、正弦差118二、彗差120第五节场曲和像散121一、场曲与轴外球差121二、像散123第六节畸变124第七节色差126一、位置色差、色球差和二级光谱126二、倍率色差128第八节像差特征曲线与分析129一、像差特征曲线129二、像差特征曲线分析130第九节波像差132习题134第七章典型光学系统137**节眼睛及其光学系统137一、眼睛的结构——成像光学系统137二、眼睛的调节及校正137三、眼睛——辐射接收器139四、眼睛的分辨率139五、眼睛的对准精度140六、眼睛的景深140七、双目立体视觉141第二节放大镜142一、视觉放大率142二、光束限制和线视场143第三节显微镜系统144一、显微镜的视觉放大率144二、显微镜的线视场145三、显微镜的出瞳直径145四、显微镜的分辨率和有效放大率145五、显微镜的景深146六、显微镜的照明方法147七、显微镜的物镜149第四节望远镜系统149一、望远系统的分辨率及工作放大率150二、望远镜的视场151第五节目镜152第六节摄影系统155一、摄影物镜的光学特性155二、摄影物镜的景深157三、摄影物镜的类型157四、数码相机(digital camera)159第七节投影系统160一、基本参数160二、投影物镜的结构型式161三、照明系统162四、基于dmd的投影光学系统162五、dmd空间光调制器163第八节变焦距光学系统164一、变焦距光学系统的原理164二、变焦距系统的变焦方程166三、机械补偿变焦系统169第九节光学系统的外形尺寸计算171一、转像系统和场镜171二、带有对称透镜转像系统的望远镜172习题175第八章现代光学系统179**节激光光学系统179一、高斯光束的特性179二、高斯光束的传播179三、高斯光束的透镜变换181四、高斯光束的聚焦和准直183五、高斯光束的整形184六、ld光束特性及其整形186第二节傅里叶（fourier）变换光学系统187一、相干光学处理系统187二、傅里叶变换物镜的光学设计要求及结构型式188第三节扫描光学系统189一、扫描方程式190二、常用光学扫描形式190三、扫描物镜——fθ物镜191第四节光纤光学系统193一、阶跃型光纤的基本原理193二、梯度折射率光纤194三、光纤束的传光、传像特性197四、光纤光学系统200五、光纤面板与光锥201第五节红外光学系统201一、红外光学材料202二、红外光学系统的结构型式204三、红外光学系统的冷阑与冷阑效率206四、红外光学系统的无热化设计206第六节特殊面型及特殊结构光学系统207一、自由曲面光学系统207二、折/衍混合成像光学系统209三、离轴反射式光学系统210四、微透镜及微透镜阵列211五、共形光学系统211六、自适应光学系统212习题213?第九章光学系统的像质评价214**节瑞利判断与波前图214一、瑞利判断（rayleigh judgement）214二、波前图（wavefront map）215第二节中心点亮度与能量包容图215一、中心点亮度（brightnessof center disk）215二、能量包容图（encircledenergy）215第三节分辨率与点扩散函数216一、分辨率（resolving power）216二、点扩散函数（point spreadfunction）218第四节星点检测法与点列图218一、星点检测法（star test）218二、点列图（spot diagram）219第五节光学传递函数评价成像质量220一、利用mtf曲线来评价成像质量221二、利用mtf曲线的积分值来评价成像质量221第六节其他像质评价方法222一、方均根（rootmeansquare，rms）统计评价222二、光程差曲线与光线差曲线223三、照度分析与光谱分析224四、杂散光分析225第七节光学系统的像差公差226一、望远物镜和显微物镜的像差公差226二、望远目镜和显微目镜的像差公差227三、照相物镜的像差公差228习题228第十章光学设计229**节pw形式的初级像差系数229一、 pw的定义及pw形式的初级像差系数229二、薄透镜系统初级像差的pw表示式231第二节薄透镜系统的基本像差参量231一、对像差参量p、w进行规化232二、对物体位置进行规化232三、规化色差系数c1233四、用规化像差参量p、w表示的初级像差系数234第三节双胶合薄透镜组的基本像差参量与结构参数的关系234一、双胶合薄透镜组的独立结构参数234二、基本像差参量p∞、w∞和c1与结构参数的关系235三、p∞、w∞与玻璃材料的关系236四、求解双胶合薄透镜组结构参数的步骤237第四节单薄透镜的p∞、w∞和c1与结构参数的关系238第五节用pw方法求解初始结构参数实例239一、双胶合物镜的初始结构设计239二、双分离物镜的初始结构设计244第六节光学系统的像差校正方法246一、系统中各光组（以至各面）的像差分布合理，尽量减小高级像差247二、系统的像差具有合理的匹配247三、改变单个面的曲率半径247四、整体弯曲247五、利用特殊位置的透镜或透镜组的像差特性247六、利用对称型结构的像差特性，成对地修改结构参数248七、增加胶合面，校正色差或单色像差248八、更换玻璃，校正色差或单色像差248九、加入无光焦度校正板248十、移动光阑至合适的位置248十一、通过拦光，改善轴外点成像质量248十二、加入非球面248第七节光学系统的优化设计248一、概述248二、光学镜头设计中常用优化方法的数学原理250三、阻尼因子p、权因子μj和评价函数251四、边界条件253五、小结254第八节-5×显微物镜的优化设计实例254一、方法1254二、方法2255第九节激光扫描物镜优化设计实例259一、设计要求259二、优化设计过程与结果259第十节三片数码相机物镜优化设计实例266一、三片数码相机物镜的光学特性和像质要求266二、初始结构266三、加厚镜片的过程268四、优化269第十一节双高斯物镜优化设计实例275一、设计背景概述275二、双高斯物镜的初始结构276三、优化277第十二节非球面镜头优化设计实例285一、概述285二、非球面激光聚焦物镜优化设计实例288三、孔径角u′=61°、后工作距l′≥20mm的非球面聚光镜的优化设计292习题297上篇习题部分参考答案299上篇主要参考文献303下篇物理光学第十一章光的电磁理论基础305**节光的电磁波性质305一、电磁场的波动性305二、平面电磁波及其性质308三、球面波和柱面波311四、光波的辐射和辐射能312第二节光在电介质界面上的反射和折射314一、电磁场的连续条件314二、光在两电介质分界面上的反射定律和折射定律315三、菲涅耳公式316四、反射和折射时的振幅关系318五、相位变化319六、反射比和透射比320七、反射和折射时的偏振特性321八、全反射323第三节光在金属表面的反射和透射327一、金属中的光波327二、金属表面的反射328第四节光的吸收、色散和散射330一、光的吸收330二、光