几何光学·像差·光学设计PDF电子书下载

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1 294

附表2 295

附表3 296

附录 297

参考文献 299