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第1章 概述1

1.1 光学成像系统的最新进展1

1.2 光学玻璃的进展5

1.3 新一代光学设计软件的开发7

1.4 近代光学设计的特点8

1.4.1 传统光学设计8

1.4.2 近代光学设计理念和设计流程8

1.4.3 小视场物镜的直接设计8

1.4.4 etendue分析和光学系统的F-ω空间9

1.4.5 复杂系统设计10

1.5 像质评价指标和评价函数11

1.5.1 像差11

1.5.2 评价函数12

1.6 本章小结13

第2章 应用光学基础14

2.1 引言14

2.1.1 光学设计和应用光学14

2.1.2 成像系统的一般模型14

2.1.3 符号规则15

2.1.4 理想光学15

2.2 薄透镜成像、光焦度和偏角公式17

2.2.1 光线经过薄透镜的折射17

2.2.2 光焦度与偏角17

2.2.3 分离薄透镜的偏角公式19

2.2.4 分离薄透镜设计20

2.3 光波的波段和材料21

2.4 光学系统图、视场和孔径22

2.4.1 光学系统图22

2.4.2 视场23

2.4.3 孔径23

2.4.4 归一化25

2.5 放大率25

2.5.1 横向放大率和纵向放大率25

2.5.2 角放大率26

2.6 焦深27

2.6.1 离焦27

2.6.2 衍射极限成像系统的焦深28

2.6.3 物方焦深和像方焦深29

2.7 光学系统的基面和基点29

2.7.1 主平面、焦平面和节平面29

2.7.2 透镜30

2.7.3 透镜的基点和基面31

2.8 光阑、光瞳和渐晕32

2.8.1 光阑和光瞳32

2.8.2 光阑的直径和弥散32

2.8.3 光阑的位置和渐晕33

2.9 光度学基础：成像系统像面的照度35

2.9.1 辐射通量和光通量35

2.9.2 发光强度和亮度36

2.9.3 余弦发射体36

2.9.4 光学系统像的轴上点的亮度和照度37

2.9.5 光学系统轴外像点的照度38

2.9.6 相对照度的余弦四次方定律与软件计算结果的比对41

2.9.7 倾斜安置监控物镜的照度估算实例42

2.10 光通量传递的etendue分析43

2.11 本章小结44

第3章 成像信息的传递和像质评价45

3.1 引言45

3.2 衍射极限系统和近衍射极限系统45

3.2.1 衍射极限系统45

3.2.2 近衍射极限系统46

3.3 光线追迹47

3.3.1 主光线和点扩散函数47

3.3.2 上光线、下光线和“大光线”48

3.4 球差和纵向色差48

3.4.1 球差48

3.4.2 纵向色差50

3.5 轴外像差51

3.5.1 彗差52

3.5.2 场曲和像散52

3.5.3 畸变56

3.5.4 横向色差56

3.6 特性曲线和弥散斑图（点列图）57

3.6.1 光线的扇形分布和特性曲线57

3.6.2 弥散斑图59

3.7 光学传递函数59

3.7.1 声音频率和图像频率59

3.7.2 衍射极限系统的光学传递函数61

3.7.3 用光学传递函数来评价像质62

3.8 高斯型弥散斑的传递函数、半峰全宽和分辨率63

3.8.1 贝塞尔函数的积分公式63

3.8.2 弥散斑的RMS半径63

3.8.3 弥散斑的半峰全宽和分辨率64

3.8.4 MTF的解析表达式65

3.8.5 1/e2带宽65

3.8.6 等效带宽66

3.9 像素探测器阵列CCD、CMOS和器件截止频率68

3.10 光学信号的etendue分析69

3.10.1 空间带宽积和一维etendue分析69

3.10.2 探测器和光学系统的etendue匹配70

3.10.3 光学系统的etendue指标71

3.11 本章小结71

参考文献71

第4章 双胶合和双分离消色差物镜72

4.1 双胶合消色差物镜72

4.1.1 双胶合消色差物镜简介72

4.1.2 球差和纵向色差73

4.1.3 弥散斑和轴外像差74

4.2 双胶合消色差物镜的信息量和定义区间75

4.3 初级球差和高级球差76

4.4 双胶合消色差物镜设计方法77

4.4.1 流行的设计方法77

4.4.2 设计指标四要素：“适用波段、相对孔径、视场和焦距”77

4.4.3 双胶合物镜对像差的校正77

4.4.4 焦距缩放78

4.4.5 设计实例78

4.5 评价函数的“SPHERICAL”（球差校正）模块和“ACHROMATIC”（色差校正）模块80

4.5.1 焦距EFFL80

4.5.2 “ACHROMATIC”（色差校正）模块80

4.5.3 “SPHERICAL”（球差校正）模块82

4.5.4 评价函数第2节 “默认评价函数”（default merit function）的弥散斑校正设置83

4.6 有限共轭距双胶合成像系统设计83

4.6.1 有限共轭距时关于“孔径”的几个定义83

4.6.2 有限共轭距双胶合消色差准直镜设计方法84

4.7 双分离消色差物镜设计84

4.7.1 双胶合消色差物镜的设计极限84

4.7.2 双分离消色差物镜设计方法85

4.8 带棱镜（平板）的双胶合消色差物镜86

4.8.1 棱镜（平板）的加入86

4.8.2 HAMMER优化和更换玻璃87

4.8.3 将平板改为45°反射棱镜88

4.9 本章小结89

附录4.1 技术指标、像差曲线和结构参数90

附录4.2 ［DB-2］-SPLIT技术指标、像差曲线和结构参数96

附录4.3 ［DB-5］-PRISM技术指标、像差曲线和结构参数97

附录4.4 评价函数ACHROMATIC-398

第5章 三片及四片式消色差准直镜／望远物镜99

5.1 引言99

5.2 光焦度与偏角99

5.3 “双胶合＋单片”物镜与双胶合透镜性能比对100

5.4 三片及四片式物镜典型设计101

5.4.1 “2＋1”型三片式物镜101

5.4.2 “1＋2”型三片式物镜102

5.4.3 三胶合和四胶合物镜103

5.4.4 三分离和四分离物镜104

5.5 长入瞳距物镜105

5.6 “双胶合＋单片”（“2＋1”）物镜设计（Ⅰ）107

5.6.1 前后组参数计算107

5.6.2 设计流程107

5.7 “双胶合＋单片”（“2＋1”）物镜设计（Ⅱ）109

5.8 分光棱镜的插入操作110

5.9 带有棱镜的望远系统设计112

5.9.1 低倍开普勒望远镜112

5.9.2 低倍开普勒望远镜设计方法112

5.10 本章小结114

附录5.1 技术指标、像差曲线和结构参数115

附录5.2 评价函数134

第6章 二级光谱和复消色差航摄望远物镜135

6.1 长焦距双胶合消色差准直镜的二级光谱135

6.2 二级光谱的波像差136

6.3 光学玻璃的色散特性和阿贝公式137

6.3.1 光学玻璃所用的特征谱线137

6.3.2 中部色散和相对部分色散137

6.3.3 阿贝公式和反常材料138

6.4 双胶合复消色差准直镜设计140

6.5 光学设计的极限142

附录6 技术指标、像差曲线和结构参数143

第7章 柯克物镜152

7.1 有限共轭距成像系统152

7.2 典型的柯克物镜153

7.2.1 典型的柯克物镜［CK-A］、［CK-B］153

7.2.2 柯克物镜的佩茨瓦尔半径156

7.3 柯克物镜的定义域和F-ω空间156

7.3.1 柯克物镜的参考设计156

7.3.2 柯克物镜的平场特性分析156

7.3.3 柯克物镜的定义域和etendue分析157

7.4 柯克物镜设计158

7.4.1 无限共轭距柯克物镜设计158

7.4.2 有限共轭距柯克物镜设计161

7.4.3 探测器和传递函数163

7.5 玻璃的选配和演变163

7.6 近紫外-深红超宽带柯克物镜165

7.7 柯克物镜的评价函数“FIXED-3A-SIMPLE”166

7.7.1 角视场模块166

7.7.2 放大率和焦距模块167

7.7.3 共轭距、物镜长度、物距、像距和畸变模块167

7.7.4 中心和边缘厚度边界条件模块167

7.7.5 “默认评价函数”设置168

7.7.6 设置评价函数的要点169

7.8 光阑像差和光线对准操作169

7.9 本章小结170

附录7.1 技术指标、像差曲线和结构参数171

附录7.2 评价函数“FIXED-3A-SIMPLE”187

第8章 天塞物镜及其变形188

8.1 引言188

8.2 典型的天塞物镜188

8.3 天塞物镜的F-ω空间189

8.4 拦光操作190

8.5 变形天塞物镜191

8.6 海利亚物镜193

8.7 本章小结194

附录8.1 天塞及其变形物镜技术指标、像差曲线和结构参数195

附录8.2 评价函数TESSA212

第9章 双高斯物镜及其变形213

9.1 引言213

9.2 单反相机物镜214

9.3 拦光和斜光束渐晕215

9.4 换玻璃操作216

9.5 双高斯物镜的典型设计217

9.6 双高斯物镜的F-ω空间221

9.7 双高斯扫描仪物镜222

9.8 双高斯照相机物镜设计223

9.9 本章小结225

附录9.1 技术指标、像差曲线和结构参数226

附录9.2 FIXED-3A-SIMPLE优化函数244

第10章 有限共轭距近对称成像物镜245

10.1 引言245

10.2 有限共轭距成像的理想光学基本公式245

10.2.1 共轭距L、横向放大率β和焦距f′245

10.2.2 物高y、像高y′和孔径角245

10.2.3 偏角公式和光圈数F246

10.3 全对称成像246

10.3.1 全对称－1×双高斯型物镜典型设计246

10.3.2 全对称－1×三片式和四片式物镜典型设计248

10.3.3 非对称－1×双高斯型物镜典型设计249

10.4 近对称成像249

10.4.1 全对称－0.75 ×物镜［LM-7］249

10.4.2 全对称－0.82 ×物镜［LM-8］250

10.5 －0.5 ×成像251

10.5.1 小视场－0.5 ×物镜［LM-9］251

10.5.2 中等视场－0.5 ×物镜［LM-10］251

10.5.3 小视场高分辨率－0.5 ×物镜［LM-11］252

10.6 “等etendue过渡”有限共轭距物镜设计253

10.6.1 物镜设计指标253

10.6.2 “等etendue过渡”254

10.6.3 设计实例1254

10.6.4 设计实例2255

10.7 本章小结255

参考文献256

附录10.1 技术指标、像差曲线和结构参数257

附录10.2 评价函数270

第11章 远摄物镜271

11.1 引言271

11.2 典型的远摄物镜272

11.3 单反相机180mm物镜276

11.4 远摄物镜的理想光学模型277

11.4.1 系统构成和归一化坐标277

11.4.2 偏角公式的修正及“有限共轭距等效F数”277

11.4.3 前后组焦距计算278

11.4.4 前后组的相对孔径280

11.5 远摄型复消色差航拍物镜设计方法280

11.5.1 参数计算281

11.5.2 前组设计281

11.5.3 后组设计282

11.5.4 合成与优化282

11.6 光学设计中的物理模型284

参考文献285

附录11.1 技术指标、像差曲线和结构参数286

附录11.2 评价函数TELEPHOTO-APO296

第12章 反远摄物镜297

12.1 引言297

12.2 单反物镜的法兰距和135单反照相物镜298

12.3 反远摄物镜的典型设计298

12.4 反远摄物镜的理想光学模型300

12.4.1 简介300

12.4.2 前后组焦距301

12.4.3 前后组相对孔径301

12.4.4 小结302

12.5 反远摄物镜的设计方法303

12.5.1 设计（Ⅰ）——反远摄物镜［RT-3］303

12.5.2 设计（Ⅱ）——反远摄物镜［RT-4］307

12.6 本章小结309

附录12.1 技术指标、像差曲线和结构参数310

附录12.2 评价函数320

第13章 双端负镜式广角物镜321

13.1 引言321

13.2 结构特点及像差分析322

13.3 典型的双端负镜式广角物镜324

13.3.1 视场角112° 2ω≤120°的广角物镜324

13.3.2 视场角80°≤2ω＜113°的广角物镜325

13.4 广角物镜的定义域和F-ω空间326

13.5 本章小结327

附录13.1 技术指标、像差曲线和结构参数328

附录13.2 评价函数337

第14章 广角和超广角监控监视物镜338

14.1 引言338

14.2 监控监视物镜的特点338

14.3 0.85 视场配置和etendue的“占空比”339

14.3.1 广角物镜［UA-1］-A339

14.3.2 0.85 视场配置和奇异区340

14.3.3 水平视场角2ωH和垂直视场角2ωv的计算与控制342

14.3.4 etendue的“占空比”和图像探测器的利用率342

14.4 典型超广角监控监视物镜343

14.4.1 超广角物镜［UA-1］_R343

14.4.2 超广角物镜［UA-2］-R343

14.4.3 近红外超广角物镜［UA-4］-R344

14.4.4 大相对孔径超广角物镜［UA-5］-R344

14.4.5 超广角物镜［UA-6］-R345

14.5 水下超广角检测物镜345

14.6 简约结构系列广角物镜及设计方法346

14.6.1 典型的简约结构系列物镜346

14.6.2 简约结构系列物镜的特征347

14.6.3 简约结构系列物镜的设计方法348

14.7 “透镜棱边接触”处理349

14.7.1 “透镜棱边接触”的评价函数349

14.7.2 透镜边缘接触加工工艺要求350

14.8 超广角物镜的特殊结构设计350

14.9 主光线“保角映射”和畸变补偿算法351

14.9.1 大畸变导致放大率公式失效351

14.9.2 对称性和主光线的保角映射351

14.9.3 畸变成像的补偿算法352

14.9.4 逆问题353

14.10 本章小结354

附录14 技术指标、像差曲线和结构参数355

第15章 投影系统概论和定焦投影物镜367

15.1 引言367

15.2 典型的幻灯机放映物镜368

15.3 照明系统设计370

15.3.1 照明组件和成像组件的匹配370

15.3.2 胶片照度均匀性和照度371

15.3.3 临界匹配条件下照明组件的etendue分析372

15.4 空间光调制器简介372

15.4.1 空间光调制器：多媒体与投影仪的接口372

15.4.2 空间光调制器的主要指标373

15.5 LCD的原理简介373

15.6 LCD照明光均匀化功能设计375

15.7 LCD投影仪376

15.8 DLP投影仪377

15.8.1 引言377

15.8.2 DMD的结构和工作原理377

15.8.3 顺序颜色模式单板投影仪379

15.8.4 空间分色模式三板投影仪379

15.8.5 照明光束的耦合379

15.9 投影显示的新趋势380

15.9.1 大屏幕数字影院和手机型（PICO）微型投影仪380

15.9.2 LED投影仪381

15.10 投影物镜381

15.10.1 投影物镜的特点381

15.10.2 偏置382

15.11 典型投影物镜383

15.12 定焦投影物镜的简化理想光学模型384

15.12.1 引言384

15.12.2 由主光线偏角公式解出后组焦距和系统视场角385

15.12.3 由轴上光偏角公式导出前组焦距和F数385

15.12.4 小结386

15.13 定焦投影物镜设计386

15.13.1 设计指标及前后组参数386

15.13.2 前组设计387

15.13.3 后组设计388

15.13.4 合成388

15.13.5 调用评价函数“PROJECT FIXED FOCUS”389

15.13.6 优化和HAMMER优化390

15.14 本章小结390

参考文献390

附录15 技术指标、像差曲线和结构参数391

第16章 变焦投影物镜和多重组态操作398

16.1 引言398

16.2 LCD和DLP变焦投影物镜398

16.2.1 LCD变焦投影物镜［PZ-1］398

16.2.2 部分偏置401

16.2.3 DLP变焦投影物镜［PZ-2］401

16.3 典型的变焦投影物镜402

16.4 Multi-Configuration操作和变焦投影物镜设计404

16.4.1 设计指标404

16.4.2 定义三组态（3-Config）404

16.4.3 初始设计——Config 2404

16.4.4 设置三组态405

16.4.5 调用、设置评价函数“ZOOM-3CONFIG”406

16.4.6 扩大变焦范围406

16.4.7 调用、设置评价函数“ZOOM-9CONFIG”407

16.4.8 9-Config态的优化408

16.5 本章小结408

附录16 技术指标、像差曲线和结构参数409

第17章 远心物镜455

17.1 引言455

17.2 远心物镜和非远心成像456

17.3 远心物镜的理想光学模型457

17.3.1 远心物镜的构成457

17.3.2 轴上大孔径光线458

17.3.3 最大视场主光线458

17.3.4 理想光学模型的关系式458

17.3.5 物方孔径角460

17.4 远心物镜的设计方法460

17.4.1 确定系统和前后组参数460

17.4.2 选择前后组初始结构460

17.4.3 后组设计流程461

17.4.4 前组设计461

17.4.5 合成462

17.4.6 调用评价函数和优化463

17.5 典型的远心物镜463

17.5.1 机器视觉用物方远心物镜463

17.5.2 像方远心物镜和双方远心物镜464

17.5.3 超大视场像方远心物镜464

17.6 测量范围和景深465

17.6.1 物镜孔径对测区线度的横向限制465

17.6.2 焦深对测区纵向线度的限制466

17.6.3 光电混合处理增加测区纵向线度466

17.7 远心照明467

17.8 本章小结467

参考文献467

附录17.1 技术指标、像差曲线和结构参数468

附录17.2 评价函数476

第18章 变焦物镜477

18.1 引言477

18.2 变焦物镜结构的特点478

18.2.1 基本特性478

18.2.2 结构特点479

18.3 变焦和补偿479

18.3.1 变焦物镜［WS-380］和经典变焦-补偿479

18.3.2 大变焦比物镜［ZM-2］和复杂变焦-补偿481

18.3.3 超广角变焦物镜［ZM-3］和两间隔调焦-补偿482

18.4 典型的变焦物镜483

18.4.1 变焦物镜［ZM-4］483

18.4.2 紧凑型广角变焦物镜［ZM-5］484

18.4.3 小型变焦物镜［ZM-6］484

18.4.4 大变焦比物镜［ZM-7］485

18.4.5 高清晰度6×ZOOM［ZM-J4］-C486

18.4.6 大变焦比物镜［ZM-8］486

18.4.7 大变焦比物镜［ZM-J1］-C487

18.4.8 大变焦比物镜［ZM-J2］-C487

18.4.9 高清晰度大变焦比物镜［ZM-J3］-C488

18.5 变焦物镜的简化模型488

18.5.1 变焦物镜［WS-380］488

18.5.2 理想光学模型489

18.5.3 简化模型491

18.5.4 小结493

18.6 变焦物镜的设计实例493

18.6.1 设计指标493

18.6.2 望远镜设计493

18.6.3 后组选择，系统设计及优化496

18.6.4 变焦比ZR＝3的设计结果498

18.7 变焦比ZR＝4和5的物镜设计498

18.7.1 引言498

18.7.2 变焦比ZR＝4和5的设计结果498

18.8 变焦曲线的重整化499

18.9 有限共轭的对焦操作502

18.10 “－＋－”型变焦物镜设计方法502

18.10.1 引言502

18.10.2 变焦比ZR＝5.0“－＋－”型物镜设计流程503

18.11 变焦物镜技术指标一览表506

18.12 本章小结506

参考文献507

附录18.1 技术指标、像差曲线和结构参数508

附录18.2 优化函数542

第19章 fθ扫描物镜544

19.1 引言544

19.2 fθ扫描物镜的理想光学模型和特性545

19.2.1 fθ扫描物镜的理想光学模型545

19.2.2 fθ扫描物镜的特性546

19.2.3 fθ扫描物镜［FT-1］546

19.3 带指示光的双波长扫描物镜548

19.4 典型的fθ扫描物镜549

19.5 正交振镜二维扫描物镜550

19.5.1 二维fθ扫描物镜550

19.5.2 二维fθ扫描物镜［FT-7］551

19.6 二维fθ扫描物镜的设计552

19.6.1 一维fθ扫描物镜初始模型552

19.6.2 正交振镜插入设置553

19.6.3 振镜转角设置554

19.6.4 振镜转角效应的视图554

19.7 二维fθ扫描物镜的评价函数555

19.7.1 焦距、物镜长度控制，透镜中心和边缘厚度控制555

19.7.2 全局坐标系555

19.7.3 扫描区间模块556

19.7.4 弥散斑和优化556

19.7.5 线性557

19.8 变焦fθ扫描物镜设计558

19.8.1 变焦fθ扫描物镜［FT-21］558

19.8.2 变焦fθ扫描物镜设计要点558

19.9 本章小结559

参考文献559

附录19.1 技术指标、像差曲线和结构参数560

附录19.2 fθ物镜的线性观察569

附录19.3 fθ物镜的优化函数570

第20章 目镜572

20.1 引言572

20.2 常用目镜573

20.2.1 早期的目镜573

20.2.2 凯涅尔目镜573

20.2.3 对称式目镜574

20.2.4 无畸变目镜575

20.2.5 10×简化艾尔弗广角目镜576

20.3 广角目镜576

20.3.1 艾尔弗广角目镜576

20.3.2 变形艾尔弗广角目镜577

20.3.3 广角小畸变目镜578

20.4 长镜目距目镜579

20.4.1 远摄型10×长镜目距目镜579

20.4.2 变形艾尔弗长镜目距目镜579

20.4.3 长镜目距目镜［EP-12］581

20.5 变焦目镜582

20.6 主光线轮廓控制和目镜设计评价函数583

20.6.1 大视场像差控制，主光线轮廓控制和镜目距下限控制模块583

20.6.2 变焦目镜评价函数584

20.7 目镜和显微物镜的接续（Ⅰ）：光阑像差和Ray Aiming操作585

20.7.1 目镜和显微物镜的接续585

20.7.2 系统合成，光阑像差和Ray Aiming操作585

20.8 目镜和系统的接续（Ⅱ）：加入棱镜和Non-Sequential操作587

20.8.1 加入棱镜等效平板587

20.8.2 运用Non-Sequential操作加入棱镜588

20.8.3 图形图像通过系统的变换589

20.9 目镜技术参数590

20.10 本章小结591

参考文献591

附录20.1 技术指标、像差曲线和结构参数592

附录20.2 变焦目镜的评价函数606

第21章 显微物镜608

21.1 引言608

21.2 显微镜的规范609

21.2.1 共轭距、物镜长度和机械筒长609

21.2.2 物镜的螺纹、物镜转换器和“定中心齐焦”610

21.2.3 放大率610

21.2.4 线视场611

21.2.5 数值孔径和油浸物镜611

21.2.6 盖玻片612

21.2.7 工作距和物镜止动弹簧612

21.2.8 显微物镜的标识612

21.3 常规消色差显微物镜613

21.3.1 引言613

21.3.2 10×消色差显微物镜614

21.3.3 40×消色差显微物镜614

21.3.4 100×消色差油浸显微物镜615

21.3.5 油浸不晕半球615

21.3.6 显微物镜的评价函数616

21.4 佩茨瓦尔（Petzval）半径和视场清晰度比率617

21.5 40×平场复消色差显微物镜［MS-M21］618

21.5.1 平场特性618

21.5.2 复消色差619

21.6 特殊色散光学玻璃在高级显微物镜中的应用620

21.7 高倍平场复消色差显微物镜系列622

21.7.1 100×宽带复消色差油浸物镜［MS-H1］622

21.7.2 100×半平场复消色差（干）物镜［MS-H2］622

21.7.3 100×平场复消色差油浸物镜［MS-H3］623

21.7.4 小结624

21.8 55×～60×特殊性能显微物镜系列625

21.8.1 引言625

21.8.2 55×平场复消色差显微物镜［MS-M2］625

21.8.3 60×长工作距平场复消色差显微物镜［MS-M3］625

21.8.4 60×长工作距半平场复消色差显微物镜［MS-M4］626

21.8.5 采用普通玻璃的60×半平场显微物镜［MS-M5］627

21.9 40×特殊性能显微物镜系列627

21.9.1 40×平场复消色差显微物镜627

21.9.2 40×特长工作距半平场复消色差显微物镜［MS-M8］628

21.10 12.5 ×～30×特殊性能显微物镜系列629

21.10.1 30×复消色差显微物镜［MS-M9］629

21.10.2 20×平场复消色差显微物镜［MS-M10］和［MS-M11］630

21.10.3 大视场20×和15×显微物镜631

21.10.4 结构简约的20×平场复消色差显微物镜［MS-M15］632

21.10.5 12.5 ×显微物镜632

21.11 10×显微物镜系列634

21.12 低倍显微物镜系列和有限共轭成像636

21.12.1 引言636

21.12.2 低倍平场复消色差显微物镜637

21.12.3 光焦度和偏角分配638

21.12.4 2×半平场复消色差显微物镜［MS-L12］638

21.13 无限共轭显微物镜639

21.13.1 引言639

21.13.2 高倍无限共轭显微物镜［MS-IF1］639

21.13.3 中倍无限共轭显微物镜640

21.14 显微系统和照明组件通过分光镜集成642

21.14.1 在显微系统中插入45°分光平板642

21.14.2 聚光组件设计643

21.14.3 反射镜插入操作643

21.14.4 聚光组件和显微系统合成645

21.15 显微物镜设计流程的起源和演变646

21.15.1 引言646

21.15.2 20×平场物镜的设计演变646

21.15.3 10×平场物镜［MS-L1］的设计演变647

21.16 突破光学衍射极限的超分辨成像技术648

21.16.1 引言648

21.16.2 基于单分子定位的超分辨成像648

21.16.3 基于点扩散函数改造的超分辨成像649

21.17 本章小结650

参考文献651

附录21.1 经典显微物镜技术指标、像差曲线和结构参数654

附录21.2 高倍显微镜物镜技术指标、像差曲线和结构参数658

附录21.3 中倍（Ⅱ）显微物镜技术指标、像差曲线和结构参数661

附录21.4 中倍（Ⅰ）显微物镜技术指标、像差曲线和结构参数672

附录21.5 低倍显微物镜技术指标、像差曲线和结构参数682

附录21.6 无限共轭显微物镜技术指标、像差曲线和结构参数696

附录21.7 评价函数708

第22章 激光耦合-聚光镜711

22.1 引言711

22.2 典型的激光耦合镜711

22.3 激光耦合镜的理想光学模型714

22.4 激光耦合镜设计方法714

22.4.1 前组：双胶合透镜＋单片镜组设计715

22.4.2 后组：齐明透镜＋平凸透镜设计715

22.4.3 激光耦合镜系统合成718

22.4.4 激光分光耦合镜719

22.5 通用聚光镜设计719

22.6 本章小结720

附录22.1 技术指标、像差曲线和结构参数721

附录22.2 评价函数727

第23章 激光扩束、整形及激光测距仪设计729

23.1 引言729

23.2 激光定倍及连续变倍扩束镜729

23.2.1 引言729

23.2.2 变焦过程的主要规律729

23.2.3 12×激光扩束镜设计730

23.2.4 8×～16×连续变比1053nm激光扩束镜设计733

23.3 可见光和近紫外～近红外波段消色差扩束镜737

23.3.1 引言737

23.3.2 可见光消色差8×扩束镜设计738

23.3.3 近紫外到近红外（0.23 ～1.064μm）超宽带扩束镜设计738

23.4 用非序列模式生成多高斯激光匀光线光源739

23.4.1 用多个激光束构建多高斯激光匀光线光源739

23.4.2 用ZEMAX非序列模式设置多高斯激光匀光线光源741

23.5 利用异形棱镜对激光束整形744

23.5.1 引言744

23.5.2 单个棱镜折射的光束放大率函数744

23.5.3 棱镜对746

23.5.4 在序列模式下利用表面旋转操作建立棱镜746

23.5.5 在非序列模式下编写POB文件建立棱镜750

23.5.6 利用棱镜组合对板条激光放大器光束整形754

23.6 激光测距仪757

23.6.1 引言757

23.6.2 设计指标和主光学系统选型757

23.6.3 主光学系统设计759

23.6.4 远程分总（CCD/CMOS分总）设计760

23.6.5 APD分总设计761

23.6.6 目镜选择762

23.6.7 系统合成763

23.6.8 小结765

23.7 本章小结765

第24章 折反系统766

24.1 引言766

24.1.1 折反系统的优点766

24.1.2 中心拦光和MTF修正766

24.2 折反物镜的宽波段运用767

24.3 典型的折反物镜769

24.3.1 “反射镜＋透镜”系统769

24.3.2 “透镜＋反射镜”系统770

24.3.3 探测器位于内部的系统［CA-8］774

24.3.4 红外折反物镜［CA-9］775

24.4 卡塞格林型折反物镜设计776

24.4.1 卡塞格林系统的理想光学模型776

24.4.2 卡塞格林折反系统设计方法778

24.5 本章小结779

附录24.1 技术指标、像差曲线和结构参数780

附录24.2 评价函数791

第25章 红外物镜793

25.1 红外材料793

25.2 覆盖近紫外、可见光到红外的准直物镜797

25.2.1 覆盖0.53 2～1.064μm波段的复消色差物镜797

25.2.2 覆盖0.4 ～5.35 μm的超宽波段准直物镜798

25.3 波长3～5μm窗口的红外物镜798

25.4 波长8～14μm窗口的红外物镜799

25.4.1 第三窗口两片式准直物镜799

25.4.2 第三窗口红外物镜800

25.4.3 第三窗口大相对孔径红外物镜801

25.4.4 第三窗口无光焦度物镜802

25.5 覆盖两个以上窗口的红外物镜803

25.5.1 跨越三个红外窗口的物镜803

25.5.2 应用波段从近紫外、可见到近红外的物镜805

25.6 红外接收器件806

25.7 本章小结808

参考文献809

附录25 技术指标、像差曲线和结构参数810

附录A 光学玻璃827

A.1 引言827

A.2 光学玻璃简介以及分类827

A.3 无色光学玻璃的主要参数827

A.4 光学玻璃近年来的进展829

附录B 光学加工和在线测量831

B.1 光学加工工艺831

B.1.1 引言831

B.1.2 古典加工工艺流程831

B.1.3 一般高速加工工艺流程833

B.1.4 现代高速生产线工艺流程835

B.2 生产制造837

B.2.1 古典光学加工常用设备及精度837

B.2.2 一般高速加工常用设备及精度838

B.2.3 现代高速生产线常用加工设备及精度839

B.3 光学零件技术要求843

B.4 光学透镜在线加工检验845

B.4.1 光学样板（标准样板、工作样板）加工及公差845

参考文献848

附录C 光学镀膜849

C.1 引言849

C.2 常见的光学镀膜种类849

C.3 常见的镀膜制备方法850

C.3.1 真空蒸发镀膜850

C.3.2 溅射镀膜851

C.4 与光学镜头设计相关的镀膜852

C.4.1 剩余反射和减反射膜852

C.4.2 入射角度852

C.4.3 性能和成本评估853

C.4.4 损伤阈值854

C.4.5 憎水膜及硬碳膜854

附录D 光学元件的测量855

D.1 光学棱镜角度测量855

D.1.1 光学棱镜（包括屋脊棱镜）车间测量方法855

D.1.2 光学棱镜实验室测量855

D.1.3 光学元件平行度θ的测量856

D.1.4 直角棱镜工作角的测量857

D.2 光学元件面形测量858

D.2.1 小型光学元件面形测量858

D.2.2 大型光学元件860

D.3 光学系统常用光学参数的测量861

D.3.1 焦距的测量861

D.3.2 视场检测862

D.3.3 像质测量863

D.3.4 光学传递函数869

参考文献870

附录E 反射棱镜871

E.1 反射棱镜对图像的变换871

E.2 反射棱镜对光轴的折转和平移871

E.3 反射棱镜展开为平板872

E.4 反射棱镜的主要参数873

E.5 插入棱镜操作873

E.6 斯密特屋脊棱镜的构建和插入操作875

E.6.1 引言875

E.6.2 斯密特屋脊棱镜几何875

E.6.3 编写斯密特屋脊棱镜的POB文件876

E.6.4 调用斯密特屋脊棱镜的实例878

E.7 棱镜的“光学平行差”和屋脊棱镜的“双像差”879

E.7.1 棱镜的“光学平行差”879

E.7.2 屋脊棱镜的“双像差”879

E.8 直角棱镜的插入操作880

E.9 图像变换判则881

附录F 光栅、DMD和微透镜阵列883

F.1 光栅883

F.1.1 引言883

F.1.2 衍射光栅面的创建步骤884

F.1.3 光栅设计实例：双光栅结构设计884

F.2 DMD889

F.3 微透镜阵列890

F.3.1 引言890

F.3.2 设计案例891

F.4 小结894

附录G 光楔对和光束方向微调895

G.1 引言895

G.2 光楔的构建895

G.3 弥散斑和彗差897

G.4 透镜数据表和程序897

G.5 结论898

附录H 公差设定899

H.1 引言899

H.2 ZEMAX的公差操作项899

H.2.1 关于材料的操作项899

H.2.2 透镜表面光圈和局部误差899

H.2.3 间隔和透镜厚度公差899

H.2.4 与表面有关的误差操作项899

H.2.5 元件的ZEMAX公差901

H.2.6 小结902

H.3 ZEMAX公差的设定实例903

H.3.1 引言903

H.3.2 中高级光学系统推荐公差表904

H.3.3 运行Tolerancing904

H.3.4 转换为加工公差及第一次修正905

H.3.5 进一步修正907

H.3.6 装配修正908

H.4 小结908

附录I 透镜加工图纸示例909

参考书目914

索引915

封底二维码包含的内容目录919

后记927