工程光學設計（簡體書）

21世紀的光學不僅成為信息科學中的信息載體和主角之一，而且融合了微電子、自動化、計算機和信息管理等技術，形成了光機電一體化的綜合性高新技術。本書系統闡述了光學設計理論以及光學部件和系統的設計方法，並給出了大量的設計實例。全書共分4部分10章，內容包括：光學設計概述，初級像差理論、像差校正與像質評價，代數法求解光學部件初始結構，典型光學部件設計，典型光學系統設計，變焦距(變倍)光學系統設計，激光光學系統設計，光纖光學系統設計，光學設計CAD軟件應用基礎，以及光學零件與光學製圖。在第2版中，增加了作者近幾年的最新科研成果，並採用最新版光學設計軟件。
本書將理論與實踐相結合，融科學性、實用性和可操作性於一體，既可作為本科生、研究生的教材或自學用書，也可供有關的技術人員參考。

蕭澤新，教授，博士生導師中國光學學會理事，中國儀器儀表學會光機電技術與系統集成分會常務理事，中國兵工學會光學專業委員會常務委員，廣西光學學會副理事長，中南·廣西金工研究會副理事長，《光學與光電技術》雜誌編委。長期從事光學工程、精密機械及儀器、機械電子工程等學科的科研、教學工作，主要研究領域為工程光學系統設計、光機電一體化、光電儀器智能化、工業在線檢測技術、生物醫學工程等。主持或主研的項目，有20多項成果具有國際先進、國內領先或國內先進水平，多次獲國家技術開發優秀成果獎和廣西科技進步獎。發表論文70多篇，被EI、ISTP收錄近30篇，獨著和主編著作4部，獲准專利5項

第1部分 光學系統設計基礎
第1章 光學設計概述
§1.1 現代光學儀器對光學系統設計的要求
§1.1.1 儀器對光學系統性能與質量的要求
§1.1.2 光學系統對使用要求的滿足程度
§1.1.3 光學系統設計的經濟性
§1.2 光學系統設計概述
§1.2.1 光學系統設計的一般過程和步驟
§1.2.2 光學系統總體設計
§1.2.3 光學系統的具體設計
第2章 初級像差理論、像差校正與像質評價
§2.1 概述
§2.2 幾何像差
§2.2.1 球差(spherical aberration)
§2.2.2 彗差(coma；comatic aberration)
§2.2.3 像散與像場彎曲
§2.2.4 畸變(distortion)
§2.2.5 色差(chromatic abetration)
§2.3 薄透鏡的初級像差理論
§2.3.1 薄透鏡的初級像差普遍公式
§2.3.2 由薄透鏡初級像差普遍公式引出的重要結論
§2.3.3 規化條件下的雙膠合透鏡組的色差
§2.4 反射光學系統和平面光學系統的像差理論
§2.4.1 平面反射鏡的像差
§2.4.2 球面反射鏡的像差
§2.4.3 稜鏡或平面平行板的像差
§2.4.4 場鏡的像差
§2.5 厚透鏡初級像差
§2.5.1 厚透鏡焦距的求法
§2.5.2 利用彎月形厚透鏡消場曲SⅣ
§2.5.3 分析消場曲的彎月形厚透鏡的其餘像差SⅠ、SⅡ、SⅢ、S1c。
§2.5.4 遠雙分離正負薄透鏡組消場曲
§2.5.5 用同心不暈彎月形厚透鏡消除球差、彗差及場曲
§2.5.6 用彎月形厚透鏡消除軸上點色差
§2.5.7 鼓形透鏡(雙凸厚透鏡)
§2.6 全對稱光學部件的像差
§2.7 像差校正和平衡方法
§2.7.1 引言
§2.7.2 像差校正方法
§2.7.3 像差校正的一些設計技巧
§2.8 像差容限與像質評價
§2.8.1 概述
§2.8.2 經典光學系統的像差容限
§2.9 應用光學傳遞函數校正像差和評價像質
§2.9.1 光學傳遞函數概述
§2.9.2 光學傳函理論實質、基本出發點和物理意義
§2.9.3 用光學傳函評價光學系統像質
第2部分 光學部件與系統設計
第3章 代數法求解光學部件初始結構
§3.1 概述
§3.2 單片薄透鏡初始結構設計計算
§3.3 雙膠薄透鏡初始結構的設計計算
§3.3.1 雙膠薄透鏡物在無限遠時的P∞、W∞與結構參數的關係
§3.3.2 對P∞、W∞基本關係的分析
§3.4 兩組雙膠物鏡初始結構設計
§3.4.1 選型
§3.4.2 方案選擇
§3.5 小氣隙雙分透鏡
§3.5.1 雙膠合組變小氣隙雙分透鏡的目的
§3.5.2 小氣隙雙分透鏡能減小高級球差
§3.6 齊明彎月形透鏡結構參數求解
§3.6.1 顯微物鏡齊明彎月前組
§3.6.2 聚透鏡第一片齊明透鏡
§3.6.3 設計實例
第4章 典型光學部件設計
§4.1 望遠物鏡設計
§4.1.1 望遠物鏡光學特性與結構類型
§4.1.2 雙膠合、雙分離物鏡設計
§4.1.3 攝遠物鏡設計
§4.2 顯微物鏡設計
§4.2.1 顯微物鏡概述
§4.2.2 顯微物鏡的光學特性
§4.2.3 顯微物鏡結構基本類型
§4.2.4 顯微物鏡設計時應校正的像差
§4.2.5 消色差顯微物鏡設計
§4.2.6 長工作距離平場物鏡設計
§4.3 目鏡設計
§4.3.1 目鏡光學特性與結構類型
§4.3.2 目鏡設計要點
§4.3.3 普通目鏡設計
§4.3.4 借助價值工程(Ⅶ)優化廣角目鏡設計
§4.3.5 顯微攝影光學系統及攝影目鏡設計
§4.3.6 顯微電視CCD攝錄接口的設計
§4.4 照相物鏡設計
§4.4.1 照相物鏡的光學特性和結構形式
§4.4.2 照相物鏡設計的一般方法
§4.4.3 照相機標準鏡頭設計
§4.4.4 新型三片式照相物鏡設計
§4.5 投影物鏡設計
§4.5.1 投影物鏡光學特性
§4.5.2 結構形式以及對像質的要求
§4.5.3 投影儀物鏡設計
§4.5.4 電影放映鏡頭物鏡設計
第5章 典型光學系統設計
§5.1 概述
§5.2 普通生物顯微鏡成像光學系統設計
§5.2.1 顯微鏡成像簡述
§5.2.2 顯微光學系統的設計方法和要求
§5.2.3 顯微光學系統設計的標準化
§5.2.4 顯微光學系統設計要點
§5.2.5 設計實例
§5.3 無限遠像距光學系統設計
§5.3.1 概述
§5.3.2 無限遠像距光學系統設計要點
§5.3.3 設計實例
§5.4 照明光學系統設計
§5.4.1 概述
§5.4.2 照明系統及其分類
§5.4.3 照明系統外形尺寸計算
§5.4.4 聚光鏡光學設計
§5.4.5 環形透鏡暗場落射照明系統設計
§5.4.6 照明系統設計中的幾個問題
§5.5 醫用光學儀器光學系統設計
§5.5.1 眼底電視光學系統設計
§5.5.2 基於窄帶濾光片的生化分析儀光學系統設計
第6章 變焦距(變倍)光學系統設計
§6.1 變焦距(變倍)光學系統原理
§6.2 變焦距物鏡
§6.3 連續變倍顯微光學系統設計
§6.3.1 連續變倍顯微光學系統的類型
§6.3.2 典型的連續變倍顯微鏡
§6.3.3 連續變倍體視顯微物鏡的設計
§6.3.4 設計實例
第3部分 現代光學系統設計
第7章 激光光學系統設計
§7.1 激光光學系統設計基礎
§7.1.1 概述
§7.1.2 設計基礎知識
§7.1.3 激光光學系統的外形尺寸計算
§7.1.4 通光孔徑的選擇
§7.1.5 聚焦高斯光柬的焦點位移
§7.1.6 設計注意事項
§7.2 高斯光束會聚系統設計
§7.2.1 激光聚光光學系統設計思想與實例
§7.2.2 李斯特顯微物鏡激光會聚系統
§7.3 高斯光束準直擴束系統設計
§7.3.1 激光準直擴束系統設計
§7.3.2 半導體激光器準直系統設計
第8章 光纖光學系統設計
§8.1 半導體激光器與光纖直接耦合設計
§8.1.1 概述
§8.1.2 直接耦合光纖端面結構形式及其效率
§8.1.3 尖錐端光纖耦合理論模型
§8.2 微光學元件擴束耦合系統設計
§8.3 光纖一透鏡耦合激光會聚系統設計
§8.4 光天線一光纖耦合系統設計
§8.4.1 自由空間光通信接收系統前端概述
§8.4.2 對光天線設計的要求與設計理念
§8.4.3 光天線設計
§8.4.4 設計實例
第9章 光學設計CAD軟件應用基礎
§9.1 國內外光學CAD軟件概述
§9.1.1 光學設計CAD軟件的發展歷史
§9.1.2 幾種有代表性的光學CAD軟件簡介
§9.2 OSLO簡介
§9.2.1 OSLO的版本
§9.2.2 OSLO的基本概念
§9.3 OSLO LT6.1用戶界面
§9.3.1 主窗口
§9.3.2 工具條
§9.3.3 面數據編輯表
§9.3.4 圖形窗口
§9.3.5 文本窗口
§9.3.6 文件(File)菜單
§9.3.7 透鏡(Lens)菜單
§9.3.8 評價(Evaluate)菜單
§9.3.9 優化(Optimize)菜單
§9.3.10 公差(Tolerance)菜單
§9.3.11 光源(Source)菜單
§9.3.12 工具(Tools)菜單
§9.3.13 窗口(Window)菜單
§9.3.14 幫助(Help)菜單
§9.4 OSLO LT6.1基本操作
§9.4.1 OSLO的參數輸入操作規定
§9.4.2 建立無限遠共軛距鏡頭文件
§9.4.3 建立有限遠共軛距透鏡文件
§9.4.4 像質評價
§9.4.5 優化
§9.5 OSLO LT6.1應用實例
§9.5.1 25x消色差顯微物鏡設計
§9.5.2 15x廣角目鏡設計
§9.5.3 松納型照相物鏡設計
§9.5.4 5×激光擴束準直鏡設計
第10章 光學零件與光學製圖
§10.1 光學材料
§10.1.1 光學材料簡介
§10.1.2 光學玻璃
§10.1.3 激光技術用的光學材料
§10.1.4 紅外、紫外光學材料
§10.1.5 光學薄膜
§10.1.6 光學塑料
§10.2 光學製圖(GB 13323—91)標準的主要內容
§10.2.1 一般規定
§10.2.2 圖樣要求
§10.3 對光學零件材料的要求
§10.4 對光學零件的加工要求
§10.4.1 光學零件的表面誤差
§10.4.2 光學零件外徑及配合公差的給定
§10.4.3 光學零件的中心厚度及邊緣最小厚度
§10.4.4 光學零件的厚度公差
§10.4.5 光學零件的倒角(GB 1204—75)
§10.4.6 透鏡中心誤差(GB7242—87)
§10.4.7 光楔
§10.4.8 光學零件鍍膜分類、符號及標注(JB╱T 6179—92)
附錄A 無色光學玻璃(GB 903—87)
附錄B 中、德玻璃牌號對照表
附錄C 單薄透鏡參數表
附錄D 冕牌透鏡在前的玻璃組合
附錄E 火石透鏡在前的玻璃組合
附錄F 雙膠合透鏡P0，Q0表
參考文獻