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第一章 光学系统设计基础 1

1.1几何光学的基本定律 1

1.1.1 基本概念 1

1.1.2几何光学的基本定律 2

1.1.3费马原理和马吕斯定律 4

1.1.4光学成像的基本概念 5

1.2共轴球面系统成像的几何理论 7

1.2.1几何光学的符号规则 7

1.2.2单个球面折射的光路计算公式 8

1.2.3球面的近轴成像 9

1.2.4共轴球面系统和球面反射镜 11

1.3理想光学系统成像的几何理论 14

1.3.1 理想光学系统的基点和基面 14

1.3.2理想光学系统的物像位置关系 16

1.3.3理想光学系统的放大率 17

1.3.4光学系统的光焦度 19

1.4光学系统的组合 20

1.4.1两个光组的组合 21

1.4.2共轴多光组的组合 24

1.4.3透镜与薄透镜 29

1.5.1近轴光线的矩阵表示 35

1.5近轴光学中的矩阵方法 35

1.5.3用高斯常数表示的基点位置和焦距 37

1.5.2单个折射面的物像矩阵 37

1.5.4薄透镜系统的矩阵运算 39

习题 42

第二章 光学系统的像差及光线的光路计算 43

2.1光线的光路计算 43

2.1.1近轴子午光线的光路计算 44

2.1.2非近轴子午光线的光路计算 47

2.1.3轴外点主光线细光束的光路计算 53

2.2.1 球差的定义及量度 56

2.2轴上点球差 56

2.2.2初级球差表达式及计算 57

2.2.3高级球差的计算 59

2.2.4折射球面的齐明点及其应用 60

2.3正弦差与慧差 62

2.3.1 等晕条件，正弦条件 62

2.3.2正弦差的定义及量度 63

2.3.3慧差的定义及量度 64

2.3.4初级正弦差，初级慧差的表达式 66

2.4.1像散的定义与量度 67

2.4像散与像面弯曲（场曲） 67

2.4.2像面弯曲的定义及量度 68

2.4.3初级场曲与初级像散的表达式 70

2.5畸变 72

2.5.1 畸变的定义及量度 72

2.5.2初级畸变的表达式 74

2.6色差 76

2.6.1 光学材料的色散及其有关物理量 76

2.6.2光学系统消像差谱线的选择 76

2.6.3位置色差的定义和量度 77

2.6.4倍率色差的定义和量度 79

2.6.5初级色差的表达式 81

2.6.6薄透镜系统的初级色差及具体应用 82

习题 89

第三章 红外光学系统物镜的设计 91

3.1红外光学系统的概述 91

3.1.1 典型红外系统的构成 91

3.1.2红外光学系统的功用和特点 92

3.1.3红外光学系统的性能参数及设计原则 93

3.2.1 薄透镜的初级球差与结构参数的关系 97

3.2折射式物镜——单透镜 97

3.2.2物体位于无限远时初级像差的表达式 99

3.2.3物体在有限远时的初级像差表达式 102

3.2.4几种特殊形状的单薄透镜初级像差表达式 103

3.2.5红外物镜——单薄透镜的应用实例 105

3.2.6单薄透镜中心厚度的确定 108

3.3反射式物镜——单反射镜 109

3.3.1球面反射镜 109

3.3.2非球面反射镜 110

3.3.3轴对称非球面的初级像差 112

3.4.1双反射镜系统的概述 114

3.4反射式物镜——双反射镜系统 114

3.4.2双反射镜系统的设计 116

3.4.3双反射镜系统主次镜面型的确定 119

习题 122

第四章 典型红外装置光学系统的设计 124

4.1概述 124

4.2透射式红外测温仪光学系统的设计 125

4.3反射式红外测温仪光学系统的设计 129

习题 132

参考文献 133