第一章 光电仪器设计概论 1
第一节 光电仪器的发展与特点 1
一、光电仪器的发展历程 1
二、光电仪器的特点 3
第二节 光电仪器的分类与组成 3
一、光电仪器的分类 3
二、光电仪器的组成 4
三、光电仪器设计的研究对象 5
第三节 总体设计的基本观点及设计步骤 6
一、总体设计方法 6
二、新仪器的设计步骤 6
三、光电仪器设计的研究方法 9
参考文献 9
第二章 现代仪器设计方法 10
第一节 设计方法学 10
一、设计方法学的发展历程 10
二、设计方法学的研究对象和方法 11
第二节 人机工程学 12
一、仪器参数的设计 13
二、仪器性能的提高 14
三、操作者主观感受的改善 15
第三节 优化设计方法 15
一、优化设计方法及步骤 15
二、优化设计实例 16
第四节 有限元分析 18
一、有限元分析概述 18
二、有限元分析实例 19
第五节 可靠性设计 20
一、可靠性的评价指标 20
二、可靠性的分配方法 21
参考文献 22
第三章 仪器精度分析与设计 23
第一节 仪器的误差与精度 23
一、误差的基本概念 23
二、精度的含义和仪器的精度指标 25
三、仪器误差的来源 27
第二节 仪器误差的分析与计算 28
一、微分法 28
二、几何法 29
三、逐步投影法 30
四、其他方法 30
第三节 仪器误差的合成 31
一、随机误差的合成 31
二、系统误差的合成 31
三、不同性质误差的合成 32
四、仪器误差合成实例 32
第四节 仪器精度的分配 37
一、仪器精度的分配方法 37
二、仪器精度分配实例 37
第五节 提高精度的基本设计原则 39
一、阿贝原则及其扩展 39
二、光学自适应原则 42
三、圆周封闭原则 44
四、其他相关原则 44
第六节 仪器误差的补偿方法 45
参考文献 47
第四章 光源与照明系统 48
第一节 光源的基本特性参数 48
一、有关光源的几个基本概念 48
二、选择光源时要注意的几个问题 51
第二节 光电仪器中常用的光源 52
一、热辐射光源 53
二、气体光源 54
三、发光二极管 59
四、激光光源 61
第三节 目标类型 64
一、点光源 64
二、线光源 66
三、面光源 67
第四节 照明系统 68
一、对照明系统的要求 68
二、设计照明系统时要遵循的原则 68
三、照明方式及其结构尺寸 69
四、对照明系统像差的考虑 72
参考文献 73
第五章 光学元件的选择与调整 74
第一节 几何光学元件 75
一、透镜 75
二、反射镜 80
三、棱镜 83
第二节 物理光学元件 89
一、光栅 89
二、偏振器与波片 91
第三节 新型光学元件 93
一、光纤 93
二、微小光学元件 97
第四节 光学元件的误差分配与装配校正 103
一、光学元件的误差分配 103
二、光学元件的装配校正 104
参考文献 107
第六章 光电探测器 108
第一节 光电探测器的性能参数 108
一、光学特性参数 109
二、光电转换特性参数 109
三、电学特性参数 112
第二节 光电探测器的工作原理与分类 112
一、光电探测器的物理效应 112
二、光电子发射探测器 114
三、光电导探测器 116
四、光伏探测器 119
五、热探测器 124
第三节 光电探测器应用实例 125
一、三维坐标测量——PSD 126
二、光强检测——光敏二极管 128
三、光谱分析——线阵CCD 129
参考文献 130
第七章 标准量与标准器 131
第一节 计量标准概述 131
一、国际单位制（SI） 132
二、量值的传递方法 134
第二节 标尺与度盘 134
一、标尺的分类和特点 134
二、标尺的误差和精度等级 135
三、度盘及其误差 136
四、度盘参数的选择 137
第三节 计量光栅 138
一、计量光栅及分类 138
二、莫尔条纹的形成原理 139
三、莫尔条纹的种类和特点 142
四、莫尔条纹的读数原理与绝对测量 144
五、计量光栅参数的选择 148
六、计量光栅误差分析 149
第四节 光学编码度盘 150
一、光学编码度盘与编码 150
二、光学编码度盘的参数选择 152
第五节 光波长 152
参考文献 154
第八章 运动与对准 155
第一节 结构设计的基本原则 155
一、运动学原则 155
二、变形最小原则 156
第二节 微位移机构 157
一、微位移技术简介 157
二、机械式微位移机构 158
三、压电、电致伸缩器件 159
第三节 光学与光电瞄准 162
一、光学瞄准 163
二、光电显微镜 166
三、光电自动对准系统 169
第四节 轴向对准 174
一、像散法 174
二、斜光束法 175
三、偏心光束法 176
四、临界角法 177
五、精密自动定位器设计实例 178
参考文献 180
第九章 典型仪器的原理与分析 181
第一节 激光干涉仪 181
一、干涉测长的基本原理 181
二、单元部件分析 182
三、干涉仪的发展及应用领域 183
第二节 光学轮廓仪 184
一、光学轮廓仪的基本原理 185
二、单元部件分析 187
三、光学轮廓仪的发展及应用领域 187
第三节 共焦显微镜 187
一、基本原理 188
二、单元部件分析 189
三、共焦显微镜的应用领域 190
第四节 投影仪 191
一、计量投影仪的基本原理 191
二、单元部件分析 193
三、投影仪的发展趋势 194
第五节 光谱仪 195
一、光谱仪的基本组成 195
二、光谱仪的评价指标 196
三、光谱仪的发展及应用领域 198
参考文献 199