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1.1　光学设计的发展概况1

1.1.1　光学设计的概念1

第1章 绪论1

1.1.2　光学设计的发展概况2

1.2　光学系统设计的具体过程和步骤3

1.2.1　光学系统设计的具体过程3

1.2.2　光学设计的设计步骤4

1.3　仪器对光学系统性能与质量的要求4

1.3.1　光学系统的基本特性4

1.3.4　仪器的使用条件5

1.3.2　系统的外形尺寸5

1.3.3　成像质量5

第2章　像差综述6

2.1　轴上点球差6

2.1.1　球差的定义和表示方法6

2.1.2　球差的校正8

2.2　正弦差及彗差12

2.2.1　正弦差12

2.2.2　彗差14

2.3.1　像散17

2.3　像散与像面弯曲（场曲）17

2.3.2　像面弯曲（场曲）和轴外球差18

2.4　畸变22

2.5 色差24

2.5.1　位置色差、色球差和二级光谱24

2.5.2　倍率色差27

2.6　波像差28

第3章 光学系统的像质评价和像差容限30

3.1　几何像差的曲线表示30

3.1.1　独立几何像差的曲线表示30

3.1.2　垂轴几何像差曲线（像差特征曲线）32

3.2　瑞利（Reyleigh）判断和中心点亮度35

3.2.1　瑞利判断35

3.2.2 中心点亮度36

3.3　分辨率37

3.4　点列图38

3.5　利用光学传递函数评价成像质量40

3.5.1 利用MTF曲线来评价成像质量41

3.5.2　利用MTF曲线的积分值来评价成像质量42

3.6　其他像质评价方法42

3.6.1　基于几何光学的方法43

3.6.2　基于衍射理论的方法44

3.6.3　其他需要评价的成像质量45

3.7　光学系统的像差公差46

3.7.1　望远物镜和显微物镜的像差公差47

3.7.2　望远目镜和显微目镜的像差公差48

3.7.3　照相物镜的像差公差49

第4章　光学系统的外形尺寸计算50

4.1　典型光学零件和部件的外形尺寸计算50

4.1.1　光路计算公式50

4.1.2　任意光束截面的渐晕系数51

4.1.3　棱镜转像系统51

4.1.4　透镜转像系统54

4.1.5　场镜的计算56

4.1.6　目镜的视度调节57

4.2　典型光学系统外形尺寸计算58

4.2.1　刻普勒望远镜的外形尺寸计算58

4.2.2　伽利略望远镜的外形尺寸计算61

4.2.3　具有透镜转像系统的望远系统外形尺寸计算63

4.2.4　具有棱镜转像系统的望远系统外形尺寸计算64

4.2.5　内调焦望远物镜的外形尺寸计算66

4.2.6　生物显微镜的外形尺寸计算68

4.2.7　读数显微镜的外形尺寸计算69

4.2.8　投影系统的外形尺寸计算72

5.1　代数法（解析法和PW法）75

5.1.1　PW形式的初级像差系数75

第5章　光学系统的初始结构计算方法75

5.1.2　薄透镜系统初级像差的PW表示式76

5.1.3　薄透镜系统的基本像差参量78

5.1.4　双胶合透镜组的？、？、？和结构参数的关系82

5.1.5　单透镜的？、？、？和结构参数的关系86

5.1.6　用PW方法求初始结构的实例87

5.2　缩放法90

5.2.1　物镜选型90

5.2.3　更换玻璃91

5.2.2　缩放焦距91

5.2.4　估算高级像差93

5.2.5　检查边界条件95

5.2.6　计算举例95

第6章　望远镜物镜设计99

6.1　望远光学系统99

6.1.1　望远系统的一般特性99

6.1.2　伽利略望远镜和刻普勒望远镜101

6.2　望远物镜设计103

6.2.1　望远物镜的特点103

6.2.2　望远物镜的类型和设计方法104

第7章　显微镜物镜设计122

7.1　显微镜及其光学特性122

7.1.1　显微镜成像原理122

7.1.2　显微镜中的光束限制123

7.1.3　显微镜的景深126

7.2　显微镜的分辨率和有效放大率128

7.3　显微镜物镜的类型129

7.3.1　消色差物镜129

7.3.2　复消色差物镜130

7.3.3　平像场物镜131

7.3.4　反射和折反射显微镜物镜132

7.4　显微镜物镜的像差校正说明及设计举例133

7.4.1　像差校正说明133

7.4.2　设计举例133

第8章 目镜设计138

8.1 目镜的特点138

8.1.1 目镜的光学特性138

8.1.2 目镜的像差特点139

8.1.3　目镜的视度调节139

8.2.1　惠更斯目镜和冉斯登目镜140

8.2　目镜的基本类型140

8.2.2　凯涅尔目镜141

8.2.3　对称式目镜142

8.2.4　无畸变目镜142

8.2.5　广角目镜143

8.3　目镜设计举例143

8.3.1　目镜设计原则143

8.3.2　目镜设计举例144

9.1　照相物镜的光学特性和像差要求161

9.1.1　照相物镜的光学特性161

第9章　照相物镜设计161

9.1.2　照相物镜的像差要求164

9.2　照相物镜的基本类型164

9.2.1　常用大孔径物镜165

9.2.2　广角物镜168

9.2.3　长焦物镜173

9.2.4　变焦距物镜174

9.2.5　折反射照相物镜175

9.3　照相物镜设计实例176

第10章　照明光学系统设计182

10.1　照明系统182

10.2　聚光照明系统183

10.3　聚光照明系统的设计185

第11章　轴对称非球面设计概述190

11.1　使用非球面的可能性190

11.2　初级像差理论190

11.3　用单个非球面准确校正球差194

11.4　用单个非球面准确校正像散197

11.5　非球面在照相物镜中的应用201

第12章　夜视仪器的光学系统206

12.1　直视型光学系统206

12.1.1 物镜206

12.1.2 目镜212

12.1.3　夜视仪器的基本光学性能214

12.2　间视型光学系统225

12.2.1　红外光学系统的作用226

12.2.2　红外光学系统的特点与主要参数227

12.2.3　前置望远系统和中继透镜组230

12.2.4　光机扫描232

第13章 光学设计软件ZEMAX简介244

13.1　光学设计软件ZEMAX的特点244

13.2　ZEMAX用户界面简要说明244

13.2.1　窗口类型244

13.2.3　编辑窗口操作245

13.2.2　主窗口的操作245

13.2.4　图形窗口操作246

13.2.5　文本窗口操作247

13.2.6　对话框247

13.3　快捷方式的总结248

13.4　ZEMAX基本操作要点249

13.4.1　概述249

13.4.2　新建镜头249

13.5　ZEMAX应用实例256

13.5.1　三片分离式照相物镜设计256

13.5.2　对称式目镜设计258

第14章　光学制图260

14.1　光学制图260

14.1.1　总则260

14.1.2　光学系统图262

14.1.3 光学部件图264

14.1.4　光学零件图265

14.2　光学零件的技术要求266

14.2.1　对光学材料的要求266

14.2.2　对光学零件的加工要求267

附录276

参考文献284