第一章 轴对称面光学系统中的光线光路计算方法 1
1 概述 1
1.1 符号规则 2
序言 3
2 空间光线计算 3
2.1 V. Seidl(1866)计算方法 3
2.2 A. kerber(1896)计算方法 4
2.3 二面投影法 7
3 含轴面内光线光路计算 8
3.1 计算误差问题；计算的可能错误及校对 9
3.2 计算步骤简化的可能性和改良函数表 10
3.3 平面计算和计算公式的通用性 11
3.4 近轴光线计算；倍率；象差 13
4 波面；光程；波象差；波象差与几何象差的关系 18
4.1 几何光学的基本定律 19
4.2 波象差与几何象差的关系(Ⅰ) 21
4.3 波象差与几何象差的关系(Ⅱ) 24
4.4 因参考点移动而产生的波象差 26
5 光程计算 27
6 细光束焦点位置计算 29
7 矢量形式的折射定律 32
8 代数方法 33
8.1 平面；校对 36
8.2 弧矢元光束 37
8.3 含轴面内光线 37
9 用逐次接近法计算光线光路 38
10.1 公式组(26)，(27)(T.Smith方法) 39
10 几个计算表格和例子 39
10.2 公式组(16)，(18)和(21)(Conrady方法) 53
10.3 公式组(107*)，(108)(代数法) 53
10.4 公式组(116)-(121)(逐次接近法) 62
10.5 空间光线计算的初始值 62
10.6 公式组(107)，(108)(代数法) 63
10.7 公式组(116)-(121)空间光线计算(逐次接近法) 67
10.8 公式(74)(色差) 67
10.9 公式组(87)，(90)和(90*)(细光束焦点位置) 67
参考文献 73
第二章 理想光学系统 74
1 高斯光学系统的物象关系 74
2 光栏和轴外光束晕暗，投影和景相 78
3.1 倍数100×，总长200的望远镜 81
3 高斯光学和结构尺寸中的长度问题 81
3.2 倍数2000×，总长200的放大镜或显微镜 82
3.3 共轭距1000，工作距100的100×投影物镜 83
3.4 瞳孔距及工作距 84
4 高斯光学和结构尺寸中的直径问题 85
4.1 望远镜的倍数和孔径 85
4.2 显微物镜的倍数和数值孔径 86
4.3 通光孔径；视场 87
4.4 转象系统和场镜 89
5 反射系统的杂光、孔径及视场 91
5.1 光路偏折的反射系统 94
6 正象和光路转折 96
7 全反射棱镜的物象关系 98
参考文献 106
1 象差的转面倍率；球差的各种表示 107
第三章 球差、正弦条件 107
1.1 球差的正负 110
2 初级球差 111
3 高级球差、本征高级球差 114
3.1 折射率和相对孔径 115
3.2 物距和相对孔径 118
4 衍生高级球差 121
5 为校正球差时光学系统应有的结构 122
6 相邻点波象差间的关系，正弦条件及其他 124
7 同轴球面光学系统中的正弦条件 128
8 正弦差分布值 130
8.1 同轴球面系统中正弦差和光栏位置的关系 132
9 薄透镜理论 134
10 计算结果的图示和判断 135
参考文献 138
第四章 轴外象差 139
1 同轴球面系统的畸变表示式 139
2 初级畸变；高级畸变；畸变和物体位置、光栏位置的关系 140
2.1 同轴球面系统中畸变和物体位置的关系 141
2.2 单个球面的畸变和光栏位置的关系 142
3 细光束的聚焦特性 144
3.1 邻主光线高斯光学；物体移动时象面弯曲的变化 146
4 同轴球面系统的象散 147
5 空间光线的象差分布 151
5.1 象差分布的分量表示 152
5.2 象面弯曲表示为各面贡献之和 154
6 初级象散、象面弯曲和畸变 155
7 高级象散和象面弯曲 158
8 为使轴外细光束成象理想时，光学系统应有的结构 162
7.1 薄透镜的高级象散和象面弯曲 162
9 象散、象面弯曲和畸变的表示及评价 164
10 邻主光线波象差级数展开，轴外初级球差和轴外初级彗差 166
11 轴外初级球差和轴外初级彗差的近似展开 171
参考文献 173
第五章 色差 174
1 光学材料 174
2 将色象差看作光程差 176
3 初级色差 178
3.1 分离薄透镜 181
4 二级光谱 183
5 讨论色差的光线光路方法，色差图示--轴上点 187
6 用光线光路方法讨论轴外色差 190
参考文献 191
1 对称性和象差，变数分离法，规化条件 192
第六章 象差的一般性质 192
1.1 规化坐标 196
2 象差的几何意义和描写光束特性的方法 197
2.1 球差 198
2.2 轴外球差 199
2.3 畸变 200
2.4 彗差 200
2.5 轴外彗差 202
2.6 象散和象面弯曲 203
2.7 色差 203
3 光栏移动时的象差变化，计算结果的图示和判断 205
3.1 计算结果的图解法 207
4 光栏象差与物面象差的关系 211
5 物面移动时的象差变化 215
6 初级色差 218
7 球面的初级象差 219
7.1 由球差表示式导出其他象差表示式--将轴外象差看作球差 219
7.2 由畸变表示式导出其他象差表示式--将子午象差看作畸变差异 223
7.3 薄透镜的初级象差 223
7.4 将球面的二级本征象差看作球差 228
8 衍生二级象差 231
9 用Fermat原理讨论高级象差的可能性 233
参考文献 234
第七章 由象差确定光学系统结构 235
1 引言；初级象差公式组 235
1.1 象差系数和象差的关系 235
1.2 轴对称光学系统中象差系数间的相互关系 236
1.3 同轴球面光学系统中的象差系数表示式 237
1.4 一组贴合薄透镜的象差系数表示式和相互关系 238
2 由象差要求决定薄透镜焦距分配 240
3 象差和薄透镜弯曲(P，W) 242
4 用薄透镜产生定值象差的可能性 244
4.1 单薄透镜 244
4.2 正负胶合双透镜 247
4.3 无光焦度胶合双透镜 253
4.4 无光焦度等折射率双薄透镜 255
4.5 两组定焦距薄透镜 256
5 薄透镜产生象差的可能性--对高级象差的考虑 256
5.1 胶合双透镜的P0和W∞的限度 256
5.2 薄透镜象差的极值 258
5.3 双透镜象差的极值 261
5.4 胶合面或无光焦度双透镜的作用和限度 262
6 以厚透镜代替分离薄透镜 263
6.1 用厚透镜校正SIV 264
6.2 校正色差的厚透镜，球差校正板 271
7 用厚透镜与薄透镜组合以校正象差 273
8 对称型 277
9 光学设计概论 281
9.1 校正象差的可能性 282
9.2 象差校正方案的确定 285
9.3 校正象差的结构的选择和有效参数 288
9.4 现代光学设计所达到的水平 292
参考文献 294
第八章 轴对称非球面 295
1 使用非球面的可能性 295
2 光线光路计算 296
2.1 曲面的参数表示 296
2.2 三角法计算子午光线光路 298
2.3 用代数方法计算空间光线 299
2.4 逐次接近法 300
3 初级象差理论 301
4 非球面的高级象差和由象差要求确定非球面面形 305
5 用单个非球面准确校正球差 306
6 用单个非球面准确校正象散 310
7 用单个非球面校正子午光束象差 315
参考文献 317
第九章 非轴对称非球面 318
1 对称性和象差的级数展开 318
1.1 双曲率系统的高斯光学 321
1.2 双曲率系统中象差之间的关系 322
1.3 象差的几何意义 325
2 同轴柱面系统的初级象差 326
3.1 圆柱面折射光线光路计算 328
2.1 物体在无限远处时的象差 328
3 柱面望远镜的象差 328
3.2 象差分布及校正方法 331
3.3 一般的同轴柱面系统 332
3.4 柱面望远镜的象差估值 332
3.5 柱面望远镜的畸变 334
参考文献 335
第十章 光学零件的制造和装配公差 336
1 引言 336
2 单个因素变更时的直接影响 337
3 衍生变化 339
4 偏心系统的象差，固定透镜的原则 341
5 透镜系统公差的确定 345
6 棱镜 350
参考文献 352
7 局部误差和光洁度 352
第十一章 光学系统的质量评价 353
1 几何光学和光能传播和基本定律 353
1.1 由Maxwell方程导出程函方程 354
1.2 程函方程、Fermat原理及折射定律 356
1.3 由Maxwell方程导出Huygens-Fresnel原理 357
2 光学系统形成的能量分布和质量判断 361
2.1 理想波面的衍射图形 361
2.2 有象差时的衍射图形 366
2.3 Strehl判断和小象差近似 376
2.4 Rayleigh判断，图解法 384
2.5 象差最佳校正方案的几何特征和公差的几何值 394
2.6 衍射图形的特征及质量判断；分辨能力 397
3 光学传递函数方法 400
3.1 反应函数和分辨能力 403
3.2 反应函数和中心点亮度 406
3.3 反应函数和能量集中度 406
4 光学系统的反应函数 408
4.1 理想光学系统的反应函数；通光孔形状的影响 411
4.2 轴向离焦和象散的影响 414
4.3 初级彗差 415
4.4 球差 416
5 质量评价的标准和光学系统象差的公差 417
5.1 质量指标问题 417
5.2 象差公差问题 419
5.3 几何光学的反应函数和能量集中度 420
5.4 低对比分辨能力判断 422
参考文献 431
第十二章 光学仪器的光学整体设计 432
1 概述 432
2 光度性质 434
2.1 亮度 436
2.2 大光管的传递，象面上各点的照度 437
2.3 象差对照度的影响 439
2.4 光学元件的光度特性 441
3 成象性质 443
3.1 接收器和光学系统联用时的问题 445
3.2 光学系统对仪器成象特性的影响 447
4 噪音和背景 448
5 综合评价 448
6 一个例子 449
参考文献 451