第1章 光学基础知识 1
1.1 电磁光谱 1
1.2 光波的传播 2
1.3 Snell折射定律 4
1.4 简单透镜和棱镜对波前的作用 6
1.5 干涉和衍射 8
1.6 光电效应 12
练习 13
参考文献 14
第2章 高斯光学：基点 15
2.1 概述 15
2.2 光学系统的基点 16
2.3 像的位置和大小 17
2.4 成像公式汇总 22
2.5 不在空气中的光学系统 23
练习 23
参考文献 25
第3章 近轴光学和计算 26
3.1 光线在一个表面上的折射 26
3.2 近轴区域 28
3.3 通过几个表面的近轴光线追迹 29
3.4 焦点和主点的计算 33
3.5 “薄透镜” 36
3.6 反射镜 37
练习 39
参考文献 40
第4章 光学系统方面的考虑 41
4.1 分离透镜系统 41
4.2 光学不变量 45
4.3 矩阵光学 49
4.4 y-ybar图 50
4.5 Scheimpflug条件 51
4.6 符号规则总结 52
练习 53
参考文献 54
第5章 初级像差 55
5.1 概述 55
5.2 像差多项式和赛德像差 55
5.3 色差 64
5.4 透镜形状和光阑位置对像差的影响 66
5.5 像差随孔径和视场的变化 69
5.6 光程差（波前像差） 70
5.7 像差校正和剩余像差 71
5.8 光线交点曲线和像差的“级” 74
5.9 纵向像差、横向像差、波前像差（OPD）和角像差之间的关系 78
练习 80
参考文献 82
第6章 三级像差理论和计算 83
6.1 概述 83
6.2 近轴光线追迹 84
6.3 三级像差：表面贡献量 86
6.4 三级像差：薄透镜，光阑移动公式 89
6.5 计算实例 93
参考文献 97
第7章 棱镜和反射镜系统 98
7.1 概述 98
7.2 色散棱镜 98
7.3 “薄”棱镜 99
7.4 最小偏折量 100
7.5 消色差棱镜和直视棱镜 101
7.6 全内反射 102
7.7 一个平面的反射 103
7.8 平面平行板 105
7.9 直角棱镜 108
7.10 屋脊棱镜 110
7.11 正像棱镜系统 112
7.12 倒像棱镜 116
7.13 五（角）棱镜 117
7.14 菱形棱镜和分束镜 117
7.15 平面反射镜 119
7.16 棱镜和反射镜系统的设计 120
7.17 制造误差分析 124
参考文献 124
第8章 人眼特性 125
8.1 概述 125
8.2 眼睛的构造 126
8.3 眼睛的特性 127
8.4 眼睛的缺陷 134
实验 137
练习 138
参考文献 139
第9章 光阑，孔径，光瞳和衍射 140
9.1 概述 140
9.2 孔径光阑和光瞳 141
9.3 视场光阑 141
9.4 渐晕 142
9.5 消杂散光光阑、冷光阑和挡光板 143
9.6 远心光阑 146
9.7 孔径和像的照度——f数和余弦四次方定律 147
9.8 焦深 149
9.9 孔径的衍射效应 150
9.10 学系统的分辨率 154
9.11 高斯（激光）光束的衍射 156
9.12 傅里叶变换透镜和空间滤波 160
练习 160
参考文献 163
第10章 光学材料 165
10.1 反射、吸收和色散 165
10.2 光学玻璃 170
10.3 特种玻璃 175
10.4 晶体材料 177
10.5 光学塑料 179
10.6 吸收滤光片 181
10.7 散射材料和投影屏 185
10.8 偏振材料 187
10.9 光学胶和溶剂 188
练习 189
参考文献 190
第11章 光学镀膜 192
11.1 介电质反射和干涉滤光片 192
11.2 反射膜 200
11.3 分划板 203
练习 204
参考文献 205
第12章 辐射度学和光度学原理 206
12.1 概述 206
12.2 逆平方定律；光强度 207
12.3 辐射率和朗伯（Lambert）定律 208
12.4 半球内的辐射 208
12.5 散射光源产生的辐照度 209
12.6 像的辐射度学 211
12.7 光谱辐射度学 214
12.8 黑体辐射 215
12.9 光度学 219
12.10 照明装置 224
练习 227
参考文献 230
第13章 光学系统总体布局 231
13.1 望远镜和无焦系统 231
13.2 场镜和中继系统 234
13.3 出瞳、眼睛和分辨率 236
13.4 简单显微镜和放大镜 244
13.5 复式显微镜 245
13.6 测距机 247
13.7 辐射计和医用光学 251
13.8 光纤光学 255
13.9 变形系统 260
13.10 变光焦度（变焦）系统 264
13.11 衍射表面 268
练习 269
参考文献 271
第14章 系统总体布局中的案例分析（经典案例） 273
14.1 概述 273
14.2 摄远物镜 274
14.3 反摄远透镜 275
14.4 转像系统（中继系统） 276
14.5 转像系统（14.4节中）的孔径光阑 277
14.6 短距离望远镜 278
14.7 14.6节的场镜 281
14.8 14.7节的光线追迹 282
14.9 125倍显微镜 283
14.10 Brueke 125×放大镜 284
14.11 4×机械补偿变焦物镜 285
14.12 计算机绘制系统布局图 289
14.13 设计有外部冷光阑的消色差中红外系统 290
第15章 波前像差和调制传递函数（MTF） 297
15.1 概述 297
15.2 光程差：焦点漂移 297
15.3 光程差：球差 299
15.4 像差（容限）公差 304
15.5 像的能量分布（几何） 309
15.6 点和线扩散函数 310
15.7 由于球差造成光斑的几何尺寸 311
15.8 调制传递函数 314
15.9 方波与正弦波靶标 319
15.10 特殊调制传递函数：衍射受限系统 320
15.11 径向能量分布 328
15.12 具有初级像差光学系统的点扩散函数 329
练习 334
参考文献 335
第16章 光学设计的基础知识 336
16.1 概述 336
16.2 简单的弯月形照相物镜 337
16.3 对称原理 342
16.4 消色差望远物镜（薄透镜理论） 344
16.5 消色差望远物镜（设计形式） 346
16.6 光学设计中的衍射表面 353
16.7 库克（Cooke）三分离消像散物镜：三级理论 358
16.8 自动设计 367
16.9 对一些实际问题的考虑 371
练习 372
参考文献 373
第17章 目镜、显微镜和照相物镜的设计 374
17.1 望远系统和目镜 374
17.2 显微物镜 381
17.3 照相物镜 388
17.4 聚光镜系统 406
17.5 简单透镜的像差特性 409
练习 412
参考文献 412
第18章 反射镜和折反式系统的设计 413
18.1 反射系统 413
18.2 球面反射镜 413
18.3 抛物面反射镜 415
18.4 椭球面和双曲面反射镜 416
18.5 双反射镜系统的公式 417
18.6 过原点的锥形截面 421
18.7 施密特（Schmidt）系统 422
18.8 Margin反射镜（内表面镀膜反射镜） 424
18.9 Bouwers［或马克苏托夫（Maksutov）］系统 425
18.10 对简单光学系统弥散斑尺寸的快速计算 428
练习 432
参考文献 432
第19章 物镜设计实例集、分析和说明 433
19.1 概述 433
19.2 物镜的数据表 433
19.3 光线追迹图 434
19.4 关于调制传递函数的注释 436
19.5 物镜目录 437
19.6 物镜设计实例 439
参考文献 500
第20章 光学工程中的实际问题 501
20.1 光学加工 501
20.2 光学技术要求和公差 511
20.3 光学装配技术 524
20.4 光学实验室中的实际问题 529
20.5 公差预算实例 545
参考文献 549
第21章 最有效地利用“库存”透镜 551
21.1 概述 551
21.2 库存透镜 551
21.3 一些简单的测量 553
21.4 系统原理样机和测试 556
21.5 像差方面的考虑 559
21.6 如何利用单透镜（单块零件） 562
21.7 如何使用双胶合物镜 566
21.8 库存透镜的组合 566
21.9 库存透镜的供应商 574
附录A 光线追迹和像差计算 577
附录B 一些器件的标准尺寸 592
专业术语表 594