现代光学工程

第1章 光学基础知识

1.1　电磁光谱

1.2　光波的传播

1.3　Snell 折射定律

1.4　简单透镜和棱镜对波前的作用

1.5　干涉和衍射

1.6　光电效应

练习

参考文献

第2章　高斯光学：基点

2.1　概述

2.2　光学系统的基点

2.3　像的位置和大小

2.4　成像公式汇总

2.5　不在空气中的光学系统

练习

参考文献

第3章　近轴光学和计算

3.1　光线在一个表面上的折射

3.2　近轴区域

3.3　通过几个表面的近轴光线追迹

3.4　焦点和主点的计算

3.5　“薄透镜”

3.6　反射镜

练习

参考文献

第4章　光学系统方面的考虑

4.1　分离透镜系统

4.2　光学不变量

4.3　矩阵光学

4.4　yybar图

4.5　Scheimpflug 条件

4.6　符号规则总结

练习

参考文献

第5章　初级像差

5.1　概述

5.2　像差多项式和赛德像差

5.3　色差

5.4　透镜形状和光阑位置对像差的影响

5.5　像差随孔径和视场的变化

5.6　光程差（波前像差）

5.7　像差校正和剩余像差

5.8　光线交点曲线和像差的“级”

5.9　纵向像差、横向像差、波前像差（OPD）和角像差之间的关系

练习

参考文献

第6章　三级像差理论和计算

6.1　概述

6.2　近轴光线追迹

6.3　三级像差：表面贡献量

6.4　三级像差：薄透镜，光阑移动公式

6.5　计算实例

参考文献

第7章　棱镜和反射镜系统

7.1　概述

7.2　色散棱镜

7.3　“薄”棱镜

7.4　最小偏折量

7.5　消色差棱镜和直视棱镜

7.6　全内反射

7.7　一个平面的反射

7.8　平面平行板

7.9　直角棱镜

7.10　屋脊棱镜

7.11　正像棱镜系统

7.12　倒像棱镜

7.13　五（角）棱镜

7.14　菱形棱镜和分束镜

7.15　平面反射镜

7.16　棱镜和反射镜系统的设计

7.17　制造误差分析

参考文献

第8章　人眼特性

8.1　概述

8.2　眼睛的构造

8.3　眼睛的特性

8.4　眼睛的缺陷

实验

练习

参考文献

第9章　光阑，孔径，光瞳和衍射

9.1　概述

9.2　孔径光阑和光瞳

9.3　视场光阑

9.4　渐晕

9.5　消杂散光光阑、冷光阑和挡光板

9.6　远心光阑

9.7　孔径和像的照度——ｆ数和余弦四次方定律

9.8　焦深

9.9　孔径的衍射效应

9.10　光学系统的分辨率

9.11　高斯（激光）光束的衍射

9.12　傅里叶变换透镜和空间滤波

练习

参考文献

第10章　光学材料

10.1　反射、吸收和色散

10.2　光学玻璃

10.3　特种玻璃

10.4　晶体材料

10.5　光学塑料

10.6　吸收滤光片

10.7　散射材料和投影屏

10.8　偏振材料

10.9　光学胶和溶剂

练习

参考文献

第11章　光学镀膜

11.1　介电质反射和干涉滤光片

11.2　反射膜

11.3　分划板

练习

参考文献

第12章　辐射度学和光度学原理

12.1　概述

12.2　逆平方定律；光强度

12.3　辐射率和朗伯（Lambert）定律

12.4　半球内的辐射

12.5　散射光源产生的辐照度

12.6　像的辐射度学

12.7　光谱辐射度学

12.8　黑体辐射

12.9　光度学

12.10　照明装置

练习

参考文献

第13章　光学系统总体布局

13.1　望远镜和无焦系统

13.2　场镜和中继系统

13.3　出瞳、眼睛和分辨率

13.4　简单显微镜和放大镜

13.5　复式显微镜

13.6　测距机

13.7　辐射计和医用光学

13.8　光纤光学

13.9　变形系统

13.10　变光焦度（变焦）系统

13.11　衍射表面

练习

参考文献

第14章　系统总体布局中的案例分析（经典案例）

14.1　概述

14.2　摄远物镜

14.3　反摄远透镜

14.4　转像系统（中继系统）

14.5　转像系统（14.4节中）的孔径光阑

14.6　短距离望远镜

14.7　14.6节的场镜

14.8　14.7节的光线追迹

14.9　125倍显微镜

14.10　Brueke 125×放大镜

14.11　4×机械补偿变焦物镜

14.12　计算机绘制系统布局图

14.13　设计有外部冷光阑的消色差中红外系统

第15章　波前像差和调制传递函数（MTF）

15.1　概述

15.2　光程差：焦点漂移

15.3　光程差：球差

15.4　像差（容限）公差

15.5　像的能量分布（几何）

15.6　点和线扩散函数

15.7　由于球差造成光斑的几何尺寸

15.8　调制传递函数

15.9　方波与正弦波靶标

15.10　特殊调制传递函数：衍射受限系统

15.11　径向能量分布

15.12　具有初级像差光学系统的点扩散函数

练习

参考文献

第16章　光学设计的基础知识

16.1　概述

16.2　简单的弯月形照相物镜

16.3　对称原理

16.4　消色差望远物镜（薄透镜理论）

16.5　消色差望远物镜（设计形式）

16.6　光学设计中的衍射表面

16.7　库克（Cooke）三分离消像散物镜：三级理论

16.8　自动设计

16.9　对一些实际问题的考虑

练习

参考文献

第17章　目镜、显微镜和照相物镜的设计

17.1　望远系统和目镜

17.2　显微物镜

17.3　照相物镜

17.4　聚光镜系统

17.5　简单透镜的像差特性

练习

参考文献

第18章　反射镜和折反式系统的设计

18.1　反射系统

18.2　球面反射镜

18.3　抛物面反射镜

18.4　椭球面和双曲面反射镜

18.5　双反射镜系统的公式

18.6　过原点的锥形截面

18.7　施密特（Schmidt）系统

18.8　Margin反射镜（内表面镀膜反射镜）

18.9　Bouwers［或马克苏托夫(Maksutov)］系统

18.10　对简单光学系统弥散斑尺寸的快速计算

练习

参考文献

第19章　物镜设计实例集、分析和说明

19.1　概述

19.2　物镜的数据表

19.3　光线追迹图

19.4　关于调制传递函数的注释

19.5　物镜目录

19.6　物镜设计实例

参考文献

第20章　光学工程中的实际问题

20.1　光学加工

20.2　光学技术要求和公差

20.3　光学装配技术

20.4　光学实验室中的实际问题

20.5　公差预算实例

参考文献

第21章　最有效地利用“库存”透镜

21.1　概述

21.2　库存透镜

21.3　一些简单的测量

21.4　系统原理样机和测试

21.5　像差方面的考虑

21.6　如何利用单透镜（单块零件）

21.7　如何使用双胶合物镜

21.8　库存透镜的组合

21.9　库存透镜的供应商

附录A　光线追迹和像差计算

附录B　一些器件的标准尺寸

专业术语表

《现代光学工程》（原著第四版）内容丰富，实用性强,是世界著名光学专家Warren J. Smith 先生60多年丰富工作经验的总结。本书内容不仅有成熟的光学工程理论基础、计算公式和分析方法，而且包括对光学工程问题的讨论和解决方案；不仅考虑到光学技术问题，而且还有经济成本的分析。该书全面考虑到设计、制造和测量技术，尤其体现在对系统总体布局的经典案例分析（第14章）、对光学工程中存在的实际问题的分析（第20章）、最有效地利用现有“库存”透镜（第21章），以及62种光学系统的设计实例（第19章）。既阐述了普通的球面透镜系统、棱镜系统、反射及折反系统，同时又讨论了非球面和衍射系统。

　　《现代光学工程》可供光电子学领域从事光学仪器设计、光学系统和光机结构设计的设计师、光学零件制造工艺师和工程师阅读，也可以作为相关专业本科生、研究生和教师的参考书。

《现代光学工程（第4版）》由世界著名光学专家Warren J. Smith先生所著，反映了光学工程和透镜设计技术的最新进展。本书可以长期作为光学教材和参考书。全书内容丰富，不仅有成熟的光学工程理论基础、计算公式和分析方法，而且包括对光学工程问题的讨论和解决方案；不仅考虑到光学技术问题，而且还有经济成本的分析。与其他同类书籍相比，该书全面考虑到设计、制造和测量技术，首次介绍使用“库存”透镜，从而“变废为宝”。既阐述了普通的球面透镜系统、棱镜系统、反射及折反系统，同时又讨论了非球面和衍射系统。为使读者全面了解现代光学工程的含义，书中还介绍了光学材料、光学镀膜、人眼特性和光度学技术。本书具有如下特点：
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