目錄
第1章 概述 1
1.1 光學(xué)成像系統(tǒng)的最新進(jìn)展 1
1.2 光學(xué)玻璃的進(jìn)展 5
1.3 新一代光學(xué)設(shè)計軟件的開發(fā) 7
1.4 近代光學(xué)設(shè)計的特點 8
1.4.1 傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計 8
1.4.2 近代光學(xué)設(shè)計理念和設(shè)計流程 8
1.4.3 小視場物鏡的直接設(shè)計 8
1.4.4 etendue分析和光學(xué)系統(tǒng)的F-w空間 9
1.4.5 復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計 10
1.5 像質(zhì)評價指標(biāo)和評價函數(shù) 11
1.5.1 像差 11
1.5.2 評價函數(shù) 12
1.6 本章小結(jié) 13
第2章 應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ) 14
2.1 引言 14
2.1.1 光學(xué)設(shè)計和應(yīng)用光學(xué) 14
2.1.2 成像系統(tǒng)的一般模型 14
2.1.3 符號規(guī)則 15
2.1.4 理想光學(xué) 15
2.2 薄透鏡成像、光焦度和偏角公式 17
2.2.1 光線經(jīng)過薄透鏡的折射 17
2.2.2 光焦度與偏角 17
2.2.3 分離薄透鏡的偏角公式 19
2.2.4 分離薄透鏡設(shè)計 20
2.3 光波的波段和材料 21
2.4 光學(xué)系統(tǒng)圖、視場和孔徑 22
2.4.1 光學(xué)系統(tǒng)圖 22
2.4.2 視場 23
2.4.3 孔徑 23
2.4.4 歸一化 25
2.5 放大率 25
2.5.1 橫向放大率和縱向放大率 25
2.5.2 角放大率 26
2.6 焦深 27
2.6.1 離焦 27
2.6.2 衍射極限成像系統(tǒng)的焦深 28
2.6.3 物方焦深和像方焦深 29
2.7 光學(xué)系統(tǒng)的基面和基點 29
2.7.1 主平面、焦平面和節(jié)平面 29
2.7.2 透鏡 30
2.7.3 透鏡的基點和基面 31
2.8 光闌、光瞳和漸暈 32
2.8.1 光闌和光瞳 32
2.8.2 光闌的直徑和彌散 32
2.8.3 光闌的位置和漸暈 33
2.9 光度學(xué)基礎(chǔ)：成像系統(tǒng)像面的照度 35
2.9.1 輻射通量和光通量 35
2.9.2 發(fā)光強(qiáng)度和亮度 36
2.9.3 余弦發(fā)射體 36
2.9.4 光學(xué)系統(tǒng)像的軸上點的亮度和照度 37
2.9.5 光學(xué)系統(tǒng)軸外像點的照度 38
2.9.6 相對照度的余弦四次方定律與軟件計算結(jié)果的比對 41
2.9.7 傾斜安置監(jiān)控物鏡的照度估算實例 42
2.10 光通量傳遞的etendue分析 43
2.11 本章小結(jié) 44
第3章 成像信息的傳遞和像質(zhì)評價 45
3.1 引言 45
3.2 衍射極限系統(tǒng)和近衍射極限系統(tǒng) 45
3.2.1 衍射極限系統(tǒng) 45
3.2.2 近衍射極限系統(tǒng) 46
3.3 光線追跡 47
3.3.1 主光線和點擴(kuò)散函數(shù) 47
3.3.2 上光線、下光線和“大光線” 48
3.4 球差和縱向色差 48
3.4.1 球差 48
3.4.2 縱向色差 50
3.5 軸外像差 51
3.5.1 彗差 52
3.5.2 場曲和像散 52
3.5.3 畸變 56
3.5.4 橫向色差 56
3.6 特性曲線和彌散斑圖(點列圖) 57
3.6.1 光線的扇形分布和特性曲線 57
3.6.2 彌散斑圖 59
3.7 光學(xué)傳遞函數(shù) 59
3.7.1 聲音頻率和圖像頻率 59
3.7.2 衍射極限系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù) 61
3.7.3 用光學(xué)傳遞函數(shù)來評價像質(zhì) 62
3.8 高斯型彌散斑的傳遞函數(shù)、半峰全寬和分辨率 63
3.8.1 貝塞爾函數(shù)的積分公式 63
3.8.2 彌散斑的RMS半徑 63
3.8.3 彌散斑的半峰全寬和分辨率 64
3.8.4 MTF的解析表達(dá)式 65
3.8.5 1/e2帶寬 65
3.8.6 等效帶寬 66
3.9 像素探測器陣列CCD、CMOS和器件截止頻率 68
3.10 光學(xué)信號的etendue分析 69
3.10.1 空間帶寬積和一維etendue分析 69
3.10.2 探測器和光學(xué)系統(tǒng)的etendue匹配 70
3.10.3 光學(xué)系統(tǒng)的etendue指標(biāo) 71
3.11 本章小結(jié) 71
參考文獻(xiàn) 71
第4章 雙膠合和雙分離消色差物鏡 72
4.1 雙膠合消色差物鏡 72
4.1.1 雙膠合消色差物鏡簡介 72
4.1.2 球差和縱向色差 73
4.1.3 彌散斑和軸外像差 74
4.2 雙膠合消色差物鏡的信息量和定義區(qū)間 75
4.3 初級球差和高級球差 76
4.4 雙膠合消色差物鏡設(shè)計方法 77
4.4.1 流行的設(shè)計方法 77
4.4.2 設(shè)計指標(biāo)四要素：“適用波段、相對孔徑、視場和焦距” 77
4.4.3 雙膠合物鏡對像差的校正 77
4.4.4 焦距縮放 78
4.4.5 設(shè)計實例 78
4.5 評價函數(shù)的“SPHERICAL”(球差校正)模塊和“ACHROMATIC”(色差校正)模塊 80
4.5.1 焦距EFFL 80
4.5.2 “ACHROMATIC”(色差校正)模塊 80
4.5.3 “SPHERICAL”(球差校正)模塊 82
4.5.4 評價函數(shù)第2節(jié)“默認(rèn)評價函數(shù)”(default merit function)的彌散斑校正設(shè)置 83
4.6 有限共軛距雙膠合成像系統(tǒng)設(shè)計 83
4.6.1 有限共軛距時關(guān)于“孔徑”的幾個定義 83
4.6.2 有限共軛距雙膠合消色差準(zhǔn)直鏡設(shè)計方法 84
4.7 雙分離消色差物鏡設(shè)計 84
4.7.1 雙膠合消色差物鏡的設(shè)計極限 84
4.7.2 雙分離消色差物鏡設(shè)計方法 85
4.8 帶棱鏡(平板)的雙膠合消色差物鏡 86
4.8.1 棱鏡(平板)的加入 86
4.8.2 HAMMER優(yōu)化和更換玻璃 87
4.8.3 將平板改為45±反射棱鏡 88
4.9 本章小結(jié) 89
附錄4.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 90
附錄4.2 [DB-2]-SPLIT技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 96
附錄4.3 [DB-5]-PRISM技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 97
附錄4.4 評價函數(shù)ACHROMATIC-3 98
第5章 三片及四片式消色差準(zhǔn)直鏡/望遠(yuǎn)物鏡 99
5.1 引言 99
5.2 光焦度與偏角 99
5.3 “雙膠合+單片”物鏡與雙膠合透鏡性能比對 100
5.4 三片及四片式物鏡典型設(shè)計 101
5.4.1 “2+1”型三片式物鏡 101
5.4.2 “1+2”型三片式物鏡 102
5.4.3 三膠合和四膠合物鏡 103
5.4.4 三分離和四分離物鏡 104
5.5 長入瞳距物鏡 105
5.6 “雙膠合+單片”(“2+1”)物鏡設(shè)計(I) 107
5.6.1 前后組參數(shù)計算 107
5.6.2 設(shè)計流程 107
5.7 “雙膠合+單片”(“2+1”)物鏡設(shè)計(II) 109
5.8 分光棱鏡的插入操作 110
5.9 帶有棱鏡的望遠(yuǎn)系統(tǒng)設(shè)計 112
5.9.1 低倍開普勒望遠(yuǎn)鏡 112
5.9.2 低倍開普勒望遠(yuǎn)鏡設(shè)計方法 112
5.10 本章小結(jié) 114
附錄5.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 115
附錄5.2 評價函數(shù) 134
第6章 二級光譜和復(fù)消色差航攝望遠(yuǎn)物鏡 135
6.1 長焦距雙膠合消色差準(zhǔn)直鏡的二級光譜 135
6.2 二級光譜的波像差 136
6.3 光學(xué)玻璃的色散特性和阿貝公式 137
6.3.1 光學(xué)玻璃所用的特征譜線 137
6.3.2 中部色散和相對部分色散 137
6.3.3 阿貝公式和反常材料 138
6.4 雙膠合復(fù)消色差準(zhǔn)直鏡設(shè)計 140
6.5 光學(xué)設(shè)計的極限 142
附錄6 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 143
第7章 柯克物鏡 152
7.1 有限共軛距成像系統(tǒng) 152
7.2 典型的柯克物鏡 153
7.2.1 典型的柯克物鏡[CK-A]、[CK-B] 153
7.2.2 柯克物鏡的佩茨瓦爾半徑 156
7.3 柯克物鏡的定義域和F-w空間 156
7.3.1 柯克物鏡的參考設(shè)計 156
7.3.2 柯克物鏡的平場特性分析 156
7.3.3 柯克物鏡的定義域和etendue分析 157
7.4 柯克物鏡設(shè)計 158
7.4.1 無限共軛距柯克物鏡設(shè)計 158
7.4.2 有限共軛距柯克物鏡設(shè)計 161
7.4.3 探測器和傳遞函數(shù) 163
7.5 玻璃的選配和演變 163
7.6 近紫外-深紅超寬帶柯克物鏡 165
7.7 柯克物鏡的評價函數(shù)“FIXED-3A-SIMPLE” 166
7.7.1 角視場模塊 166
7.7.2 放大率和焦距模塊 167
7.7.3 共軛距、物鏡長度、物距、像距和畸變模塊 167
7.7.4 中心和邊緣厚度邊界條件模塊 167
7.7.5 “默認(rèn)評價函數(shù)”設(shè)置 168
7.7.6 設(shè)置評價函數(shù)的要點 169
7.8 光闌像差和光線對準(zhǔn)操作 169
7.9 本章小結(jié) 170
附錄7.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 171
附錄7.2 評價函數(shù)“FIXED-3A-SIMPLE” 187
第8章 天塞物鏡及其變形 188
8.1 引言 188
8.2 典型的天塞物鏡 188
8.3 天塞物鏡的F-w空間 189
8.4 攔光操作 190
8.5 變形天塞物鏡 191
8.6 海利亞物鏡 193
8.7 本章小結(jié) 194
附錄8.1 天塞及其變形物鏡技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 195
附錄8.2 評價函數(shù)TESSA 212
第9章 雙高斯物鏡及其變形 213
9.1 引言 213
9.2 單反相機(jī)物鏡 214
9.3 攔光和斜光束漸暈 215
9.4 換玻璃操作 216
9.5 雙高斯物鏡的典型設(shè)計 217
9.6 雙高斯物鏡的F-w空間 221
9.7 雙高斯掃描儀物鏡 222
9.8 雙高斯照相機(jī)物鏡設(shè)計 223
9.9 本章小結(jié) 225
附錄9.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 226
附錄9.2 FIXED-3A-SIMPLE優(yōu)化函數(shù) 244
第10章 有限共軛距近對稱成像物鏡 245
10.1 引言 245
10.2 有限共軛距成像的理想光學(xué)基本公式 245
10.2.1 共軛距L、橫向放大率β和焦距f' 245
10.2.2 物高y、像高y'和孔徑角 245
10.2.3 偏角公式和光圈數(shù)F 246
10.3 全對稱成像 246
10.3.1 全對稱-1×雙高斯型物鏡典型設(shè)計 246
10.3.2 全對稱-1×三片式和四片式物鏡典型設(shè)計 248
10.3.3 非對稱-1×雙高斯型物鏡典型設(shè)計 249
10.4 近對稱成像 249
10.4.1 全對稱-0.75×物鏡[LM-7] 249
10.4.2 全對稱-0.82×物鏡[LM-8] 250
10.5 -0:5×成像 251
10.5.1 小視場-0.5×物鏡[LM-9] 251
10.5.2 中等視場-0.5×物鏡[LM-10] 251
10.5.3 小視場高分辨率-0.5×物鏡[LM-11] 252
10.6 “等etendue過渡”有限共軛距物鏡設(shè)計 253
10.6.1 物鏡設(shè)計指標(biāo) 253
10.6.2 “等etendue過渡” 254
10.6.3 設(shè)計實例 1 254
10.6.4 設(shè)計實例 2 255
10.7 本章小結(jié) 255
參考文獻(xiàn) 256
附錄10.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 257
附錄10.2 評價函數(shù) 270
第11章 遠(yuǎn)攝物鏡 271
11.1 引言 271
11.2 典型的遠(yuǎn)攝物鏡 272
11.3 單反相機(jī)180mm 物鏡 276
11.4 遠(yuǎn)攝物鏡的理想光學(xué)模型 277
11.4.1 系統(tǒng)構(gòu)成和歸一化坐標(biāo) 277
11.4.2 偏角公式的修正及“有限共軛距等效F數(shù)” 277
11.4.3 前后組焦距計算 278
11.4.4 前后組的相對孔徑 280
11.5 遠(yuǎn)攝型復(fù)消色差航拍物鏡設(shè)計方法 280
11.5.1 參數(shù)計算 281
11.5.2 前組設(shè)計 281
11.5.3 后組設(shè)計 282
11.5.4 合成與優(yōu)化 282
11.6 光學(xué)設(shè)計中的物理模型 284
參考文獻(xiàn) 285
附錄11.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 286
附錄11.2 評價函數(shù)TELEPHOTO-APO 296
第12章 反遠(yuǎn)攝物鏡 297
12.1 引言 297
12.2 單反物鏡的法蘭距和135單反照相物鏡 298
12.3 反遠(yuǎn)攝物鏡的典型設(shè)計 298
12.4 反遠(yuǎn)攝物鏡的理想光學(xué)模型 300
12.4.1 簡介 300
12.4.2 前后組焦距 301
12.4.3 前后組相對孔徑 301
12.4.4 小結(jié) 302
12.5 反遠(yuǎn)攝物鏡的設(shè)計方法 303
12.5.1 設(shè)計(Ⅰ)——反遠(yuǎn)攝物鏡[RT-3] 303
12.5.2 設(shè)計(Ⅱ)——反遠(yuǎn)攝物鏡[RT-4] 307
12.6 本章小結(jié) 309
附錄12.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 310
附錄12.2 評價函數(shù) 320
第13章 雙端負(fù)鏡式廣角物鏡 321
13.1 引言 321
13.2 結(jié)構(gòu)特點及像差分析 322
13.3 典型的雙端負(fù)鏡式廣角物鏡 324
13.3.1 視場角112°≤2w≤120°的廣角物鏡 324
13.3.2 視場角80°≤2w＜113°的廣角物鏡 325
13.4 廣角物鏡的定義域和F-w空間 326
13.5 本章小結(jié) 327
附錄13.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 328
附錄13.2 評價函數(shù) 337
第14章 廣角和超廣角監(jiān)控監(jiān)視物鏡 338
14.1 引言 338
14.2 監(jiān)控監(jiān)視物鏡的特點 338
14.3 0.85視場配置和etendue的“占空比” 339
14.3.1 廣角物鏡[UA-1]-A 339
14.3.2 0.85視場配置和奇異區(qū) 340
14.3.3 水平視場角2wH和垂直視場角2wv的計算與控制 342
14.3.4 etendue的“占空比”和圖像探測器的利用率 342
14.4 典型超廣角監(jiān)控監(jiān)視物鏡 343
14.4.1 超廣角物鏡[UA-1]-R 343
14.4.2 超廣角物鏡[UA-2]-R 343
14.4.3 近紅外超廣角物鏡[UA-4]-R 344
14.4.4 大相對孔徑超廣角物鏡[UA-5]-R 344
14.4.5 超廣角物鏡[UA-6]-R 345
14.5 水下超廣角檢測物鏡 345
14.6 簡約結(jié)構(gòu)系列廣角物鏡及設(shè)計方法 346
14.6.1 典型的簡約結(jié)構(gòu)系列物鏡 346
14.6.2 簡約結(jié)構(gòu)系列物鏡的特征 347
14.6.3 簡約結(jié)構(gòu)系列物鏡的設(shè)計方法 348
14.7 “透鏡棱邊接觸”處理 349
14.7.1 “透鏡棱邊接觸”的評價函數(shù) 349
14.7.2 透鏡邊緣接觸加工工藝要求 350
14.8 超廣角物鏡的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計 350
14.9 主光線“保角映射”和畸變補(bǔ)償算法 351
14.9.1 大畸變導(dǎo)致放大率公式失效 351
14.9.2 對稱性和主光線的保角映射 351
14.9.3 畸變成像的補(bǔ)償算法 352
14.9.4 逆問題 353
14.10 本章小結(jié) 354
附錄14 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 355
第15章 投影系統(tǒng)概論和定焦投影物鏡 367
15.1 引言 367
15.2 典型的幻燈機(jī)放映物鏡 368
15.3 照明系統(tǒng)設(shè)計 370
15.3.1 照明組件和成像組件的匹配 370
15.3.2 膠片照度均勻性和照度 371
15.3.3 臨界匹配條件下照明組件的etendue分析 372
15.4 空間光調(diào)制器簡介 372
15.4.1 空間光調(diào)制器：多媒體與投影儀的接口 372
15.4.2 空間光調(diào)制器的主要指標(biāo) 373
15.5 LCD的原理簡介 373
15.6 LCD照明光均勻化功能設(shè)計 375
15.7 LCD投影儀 376
15.8 DLP投影儀 377
15.8.1 引言 377
15.8.2 DMD的結(jié)構(gòu)和工作原理 377
15.8.3 順序顏色模式單板投影儀 379
15.8.4 空間分色模式三板投影儀 379
15.8.5 照明光束的耦合 379
15.9 投影顯示的新趨勢 380
15.9.1 大屏幕數(shù)字影院和手機(jī)型(PICO)微型投影儀 380
15.9.2 LED投影儀 381
15.10 投影物鏡 381
15.10.1 投影物鏡的特點 381
15.10.2 偏置 382
15.11 典型投影物鏡 383
15.12 定焦投影物鏡的簡化理想光學(xué)模型 384
15.12.1 引言 384
15.12.2 由主光線偏角公式解出后組焦距和系統(tǒng)視場角 385
15.12.3 由軸上光偏角公式導(dǎo)出前組焦距和F數(shù) 385
15.12.4 小結(jié) 386
15.13 定焦投影物鏡設(shè)計 386
15.13.1 設(shè)計指標(biāo)及前后組參數(shù) 386
15.13.2 前組設(shè)計 387
15.13.3 后組設(shè)計 388
15.13.4 合成 388
15.13.5 調(diào)用評價函數(shù)“PROJECT FIXED FOCUS” 389
15.13.6 優(yōu)化和HAMMER優(yōu)化 390
15.14 本章小結(jié) 390
參考文獻(xiàn) 390
附錄15 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 391
第16章 變焦投影物鏡和多重組態(tài)操作 398
16.1 引言 398
16.2 LCD和DLP變焦投影物鏡 398
16.2.1 LCD變焦投影物鏡[PZ-1] 398
16.2.2 部分偏置 401
16.2.3 DLP變焦投影物鏡[PZ-2] 401
16.3 典型的變焦投影物鏡 402
16.4 Multi-Configuration 操作和變焦投影物鏡設(shè)計 404
16.4.1 設(shè)計指標(biāo) 404
16.4.2 定義三組態(tài)(3-Config) 404
16.4.3 初始設(shè)計——Config 2 404
16.4.4 設(shè)置三組態(tài) 405
16.4.5 調(diào)用、設(shè)置評價函數(shù)“ZOOM-3CONFIG” 406
16.4.6 擴(kuò)大變焦范圍 406
16.4.7 調(diào)用、設(shè)置評價函數(shù)“ZOOM-9CONFIG” 407
16.4.8 9-Config態(tài)的優(yōu)化 408
16.5 本章小結(jié) 408
附錄16 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 409
第17章 遠(yuǎn)心物鏡 455
17.1 引言 455
17.2 遠(yuǎn)心物鏡和非遠(yuǎn)心成像 456
17.3 遠(yuǎn)心物鏡的理想光學(xué)模型 457
17.3.1 遠(yuǎn)心物鏡的構(gòu)成 457
17.3.2 軸上大孔徑光線 458
17.3.3 最大視場主光線 458
17.3.4 理想光學(xué)模型的關(guān)系式 458
17.3.5 物方孔徑角 460
17.4 遠(yuǎn)心物鏡的設(shè)計方法 460
17.4.1 確定系統(tǒng)和前后組參數(shù) 460
17.4.2 選擇前后組初始結(jié)構(gòu) 460
17.4.3 后組設(shè)計流程 461
17.4.4 前組設(shè)計 461
17.4.5 合成 462
17.4.6 調(diào)用評價函數(shù)和優(yōu)化 463
17.5 典型的遠(yuǎn)心物鏡 463
17.5.1 機(jī)器視覺用物方遠(yuǎn)心物鏡 463
17.5.2 像方遠(yuǎn)心物鏡和雙方遠(yuǎn)心物鏡 464
17.5.3 超大視場像方遠(yuǎn)心物鏡 464
17.6 測量范圍和景深 465
17.6.1 物鏡孔徑對測區(qū)線度的橫向限制 465
17.6.2 焦深對測區(qū)縱向線度的限制 466
17.6.3 光電混合處理增加測區(qū)縱向線度 466
17.7 遠(yuǎn)心照明 467
17.8 本章小結(jié) 467
參考文獻(xiàn) 467
附錄17.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 468
附錄17.2 評價函數(shù) 476
第18章 變焦物鏡 477
18.1 引言 477
18.2 變焦物鏡結(jié)構(gòu)的特點 478
18.2.1 基本特性 478
18.2.2 結(jié)構(gòu)特點 479
18.3 變焦和補(bǔ)償 479
18.3.1 變焦物鏡[WS-380]和經(jīng)典變焦-補(bǔ)償 479
18.3.2 大變焦比物鏡[ZM-2]和復(fù)雜變焦-補(bǔ)償 481
18.3.3 超廣角變焦物鏡[ZM-3]和兩間隔調(diào)焦-補(bǔ)償 482
18.4 典型的變焦物鏡 483
18.4.1 變焦物鏡[ZM-4] 483
18.4.2 緊湊型廣角變焦物鏡[ZM-5] 484
18.4.3 小型變焦物鏡[ZM-6] 484
18.4.4 大變焦比物鏡[ZM-7] 485
18.4.5 高清晰度6×ZOOM[ZM-J4]-C 486
18.4.6 大變焦比物鏡[ZM-8] 486
18.4.7 大變焦比物鏡[ZM-J1]-C 487
18.4.8 大變焦比物鏡[ZM-J2]-C 487
18.4.9 高清晰度大變焦比物鏡[ZM-J3]-C 488
18.5 變焦物鏡的簡化模型 488
18.5.1 變焦物鏡[WS-380] 488
18.5.2 理想光學(xué)模型 489
18.5.3 簡化模型 491
18.5.4 小結(jié) 493
18.6 變焦物鏡的設(shè)計實例 493
18.6.1 設(shè)計指標(biāo) 493
18.6.2 望遠(yuǎn)鏡設(shè)計 493
18.6.3 后組選擇，系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化 496
18.6.4 變焦比ZR=3的設(shè)計結(jié)果 498
18.7 變焦比ZR=4和5的物鏡設(shè)計 498
18.7.1 引言 498
18.7.2 變焦比ZR=4和5的設(shè)計結(jié)果 498
18.8 變焦曲線的重整化 499
18.9 有限共軛的對焦操作 502
18.10 “-+-”型變焦物鏡設(shè)計方法 502
18.10.1 引言 502
18.10.2 變焦比ZR=5.0“-+-”型物鏡設(shè)計流程 503
18.11 變焦物鏡技術(shù)指標(biāo)一覽表 506
18.12 本章小結(jié) 506
參考文獻(xiàn) 507
附錄18.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 508
附錄18.2 優(yōu)化函數(shù) 542
第19章 fθ掃描物鏡 544
19.1 引言 544
19.2 fθ掃描物鏡的理想光學(xué)模型和特性 545
19.2.1 fθ掃描物鏡的理想光學(xué)模型 545
19.2.2 fθ掃描物鏡的特性 546
19.2.3 fθ掃描物鏡[FT-1] 546
19.3 帶指示光的雙波長掃描物鏡 548
19.4 典型的fθ掃描物鏡 549
19.5 正交振鏡二維掃描物鏡 550
19.5.1 二維fθ掃描物鏡 550
19.5.2 二維fθ掃描物鏡[FT-7] 551
19.6 二維fθ掃描物鏡的設(shè)計 552
19.6.1 一維fθ掃描物鏡初始模型 552
19.6.2 正交振鏡插入設(shè)置 553
19.6.3 振鏡轉(zhuǎn)角設(shè)置 554
19.6.4 振鏡轉(zhuǎn)角效應(yīng)的視圖 554
19.7 二維fθ掃描物鏡的評價函數(shù) 555
19.7.1 焦距、物鏡長度控制，透鏡中心和邊緣厚度控制 555
19.7.2 全局坐標(biāo)系 555
19.7.3 掃描區(qū)間模塊 556
19.7.4 彌散斑和優(yōu)化 556
19.7.5 線性 557
19.8 變焦fθ掃描物鏡設(shè)計 558
19.8.1 變焦fθ掃描物鏡[FT-21] 558
19.8.2 變焦fθ掃描物鏡設(shè)計要點 558
19.9 本章小結(jié) 559
參考文獻(xiàn) 559
附錄19.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 560
附錄19.2 fθ物鏡的線性觀察 569
附錄19.3 fθ物鏡的優(yōu)化函數(shù) 570
第20章 目鏡 572
20.1 引言 572
20.2 常用目鏡 573
20.2.1 早期的目鏡 573
20.2.2 凱涅爾目鏡 573
20.2.3 對稱式目鏡 574
20.2.4 無畸變目鏡 575
20.2.5 10×簡化艾爾弗廣角目鏡 576
20.3 廣角目鏡 576
20.3.1 艾爾弗廣角目鏡 576
20.3.2 變形艾爾弗廣角目鏡 577
20.3.3 廣角小畸變目鏡 578
20.4 長鏡目距目鏡 579
20.4.1 遠(yuǎn)攝型10×長鏡目距目鏡 579
20.4.2 變形艾爾弗長鏡目距目鏡 579
20.4.3 長鏡目距目鏡[EP-12] 581
20.5 變焦目鏡 582
20.6 主光線輪廓控制和目鏡設(shè)計評價函數(shù) 583
20.6.1 大視場像差控制，主光線輪廓控制和鏡目距下限控制模塊 583
20.6.2 變焦目鏡評價函數(shù) 584
20.7 目鏡和顯微物鏡的接續(xù)(Ⅰ)：光闌像差和Ray Aiming操作 585
20.7.1 目鏡和顯微物鏡的接續(xù) 585
20.7.2 系統(tǒng)合成，光闌像差和Ray Aiming操作 585
20.8 目鏡和系統(tǒng)的接續(xù)(Ⅱ)：加入棱鏡和Non-Sequential操作 587
20.8.1 加入棱鏡等效平板 587
20.8.2 運用Non-Sequential操作加入棱鏡 588
20.8.3 圖形圖像通過系統(tǒng)的變換 589
20.9 目鏡技術(shù)參數(shù) 590
20.10 本章小結(jié) 591
參考文獻(xiàn) 591
附錄20.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 592
附錄20.2 變焦目鏡的評價函數(shù) 606
第21章 顯微物鏡 608
21.1 引言 608
21.2 顯微鏡的規(guī)范 609
21.2.1 共軛距、物鏡長度和機(jī)械筒長 609
21.2.2 物鏡的螺紋、物鏡轉(zhuǎn)換器和“定中心齊焦” 610
21.2.3 放大率 610
21.2.4 線視場 611
21.2.5 數(shù)值孔徑和油浸物鏡 611
21.2.6 蓋玻片 612
21.2.7 工作距和物鏡止動彈簧 612
21.2.8 顯微物鏡的標(biāo)識 612
21.3 常規(guī)消色差顯微物鏡 613
21.3.1 引言 613
21.3.2 10×消色差顯微物鏡 614
21.3.3 40×消色差顯微物鏡 614
21.3.4 100×消色差油浸顯微物鏡 615
21.3.5 油浸不暈半球 615
21.3.6 顯微物鏡的評價函數(shù) 616
21.4 佩茨瓦爾(Petzval)半徑和視場清晰度比率 617
21.5 40×平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M21] 618
21.5.1 平場特性 618
21.5.2 復(fù)消色差 619
21.6 特殊色散光學(xué)玻璃在高級顯微物鏡中的應(yīng)用 620
21.7 高倍平場復(fù)消色差顯微物鏡系列 622
21.7.1 100×寬帶復(fù)消色差油浸物鏡[MS-H1] 622
21.7.2 100×半平場復(fù)消色差(干)物鏡[MS-H2] 622
21.7.3 100×平場復(fù)消色差油浸物鏡[MS-H3] 623
21.7.4 小結(jié) 624
21.8 55×～60×特殊性能顯微物鏡系列 625
21.8.1 引言 625
21.8.2 55×平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M2] 625
21.8.3 60×長工作距平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M3] 625
21.8.4 60×長工作距半平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M4] 626
21.8.5 采用普通玻璃的60×半平場顯微物鏡[MS-M5] 627
21.9 40×特殊性能顯微物鏡系列 627
21.9.1 40×平場復(fù)消色差顯微物鏡 627
21.9.2 40×特長工作距半平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M8] 628
21.10 12:5×～30×特殊性能顯微物鏡系列 629
21.10.1 30×復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M9] 629
21.10.2 20×平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M10]和[MS-M11] 630
21.10.3 大視場20×和15×顯微物鏡 631
21.10.4 結(jié)構(gòu)簡約的20×平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-M15] 632
21.10.5 12.5×顯微物鏡 632
21.11 10×顯微物鏡系列 634
21.12 低倍顯微物鏡系列和有限共軛成像 636
21.12.1 引言 636
21.12.2 低倍平場復(fù)消色差顯微物鏡 637
21.12.3 光焦度和偏角分配 638
21.12.4 2×半平場復(fù)消色差顯微物鏡[MS-L12] 638
21.13 無限共軛顯微物鏡 639
21.13.1 引言 639
21.13.2 高倍無限共軛顯微物鏡[MS-IF1] 639
21.13.3 中倍無限共軛顯微物鏡 640
21.14 顯微系統(tǒng)和照明組件通過分光鏡集成 642
21.14.1 在顯微系統(tǒng)中插入45°分光平板 642
21.14.2 聚光組件設(shè)計 643
21.14.3 反射鏡插入操作 643
21.14.4 聚光組件和顯微系統(tǒng)合成 645
21.15 顯微物鏡設(shè)計流程的起源和演變 646
21.15.1 引言 646
21.15.2 20×平場物鏡的設(shè)計演變 646
21.15.3 10×平場物鏡[MS-L1]的設(shè)計演變 647
21.16 突破光學(xué)衍射極限的超分辨成像技術(shù) 648
21.16.1 引言 648
21.16.2 基于單分子定位的超分辨成像 648
21.16.3 基于點擴(kuò)散函數(shù)改造的超分辨成像 649
21.17 本章小結(jié) 650
參考文獻(xiàn) 651
附錄21.1 經(jīng)典顯微物鏡技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 654
附錄21.2 高倍顯微鏡物鏡技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 658
附錄21.3 中倍(II)顯微物鏡技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 661
附錄21.4 中倍(I)顯微物鏡技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 672
附錄21.5 低倍顯微物鏡技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 682
附錄21.6 無限共軛顯微物鏡技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 696
附錄21.7 評價函數(shù) 708
第22章 激光耦合--聚光鏡 711
22.1 引言 711
22.2 典型的激光耦合鏡 711
22.3 激光耦合鏡的理想光學(xué)模型 714
22.4 激光耦合鏡設(shè)計方法 714
22.4.1 前組：雙膠合透鏡+單片鏡組設(shè)計 715
22.4.2 后組：齊明透鏡+平凸透鏡設(shè)計 715
22.4.3 激光耦合鏡系統(tǒng)合成 718
22.4.4 激光分光耦合鏡 719
22.5 通用聚光鏡設(shè)計 719
22.6 本章小結(jié) 720
附錄22.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 721
附錄22.2 評價函數(shù) 727
第23章 激光擴(kuò)束、整形及激光測距儀設(shè)計 729
23.1 引言 729
23.2 激光定倍及連續(xù)變倍擴(kuò)束鏡 729
23.2.1 引言 729
23.2.2 變焦過程的主要規(guī)律 729
23.2.3 12×激光擴(kuò)束鏡設(shè)計 730
23.2.4 8× ～16×連續(xù)變比1053nm 激光擴(kuò)束鏡設(shè)計 733
23.3 可見光和近紫外～近紅外波段消色差擴(kuò)束鏡 737
23.3.1 引言 737
23.3.2 可見光消色差8×擴(kuò)束鏡設(shè)計 738
23.3.3 近紫外到近紅外(0.23～1.064μm)超寬帶擴(kuò)束鏡設(shè)計 738
23.4 用非序列模式生成多高斯激光勻光線光源 739
23.4.1 用多個激光束構(gòu)建多高斯激光勻光線光源 739
23.4.2 用ZEMAX非序列模式設(shè)置多高斯激光勻光線光源 741
23.5 利用異形棱鏡對激光束整形 744
23.5.1 引言 744
23.5.2 單個棱鏡折射的光束放大率函數(shù) 744
23.5.3 棱鏡對 746
23.5.4 在序列模式下利用表面旋轉(zhuǎn)操作建立棱鏡 746
23.5.5 在非序列模式下編寫POB文件建立棱鏡 750
23.5.6 利用棱鏡組合對板條激光放大器光束整形 754
23.6 激光測距儀 757
23.6.1 引言 757
23.6.2 設(shè)計指標(biāo)和主光學(xué)系統(tǒng)選型 757
23.6.3 主光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計 759
23.6.4 遠(yuǎn)程分總(CCD/CMOS分總)設(shè)計 760
23.6.5 APD分總設(shè)計 761
23.6.6 目鏡選擇 762
23.6.7 系統(tǒng)合成 763
23.6.8 小結(jié) 765
23.7 本章小結(jié) 765
第24章 折反系統(tǒng) 766
24.1 引言 766
24.1.1 折反系統(tǒng)的優(yōu)點 766
24.1.2 中心攔光和MTF修正 766
24.2 折反物鏡的寬波段運用 767
24.3 典型的折反物鏡 769
24.3.1 “反射鏡+透鏡”系統(tǒng) 769
24.3.2 “透鏡+反射鏡”系統(tǒng) 770
24.3.3 探測器位于內(nèi)部的系統(tǒng)[CA-8] 774
24.3.4 紅外折反物鏡[CA-9] 775
24.4 卡塞格林型折反物鏡設(shè)計 776
24.4.1 卡塞格林系統(tǒng)的理想光學(xué)模型 776
24.4.2 卡塞格林折反系統(tǒng)設(shè)計方法 778
24.5 本章小結(jié) 779
附錄24.1 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 780
附錄24.2 評價函數(shù) 791
第25章 紅外物鏡 793
25.1 紅外材料 793
25.2 覆蓋近紫外、可見光到紅外的準(zhǔn)直物鏡 797
25.2.1 覆蓋0.532～1.064μm波段的復(fù)消色差物鏡 797
25.2.2 覆蓋0.4～5.35μm的超寬波段準(zhǔn)直物鏡 798
25.3 波長3～5μm窗口的紅外物鏡 798
25.4 波長8～14μm窗口的紅外物鏡 799
25.4.1 第三窗口兩片式準(zhǔn)直物鏡 799
25.4.2 第三窗口紅外物鏡 800
25.4.3 第三窗口大相對孔徑紅外物鏡 801
25.4.4 第三窗口無光焦度物鏡 802
25.5 覆蓋兩個以上窗口的紅外物鏡 803
25.5.1 跨越三個紅外窗口的物鏡 803
25.5.2 應(yīng)用波段從近紫外、可見到近紅外的物鏡 805
25.6 紅外接收器件 806
25.7 本章小結(jié) 808
參考文獻(xiàn) 809
附錄25 技術(shù)指標(biāo)、像差曲線和結(jié)構(gòu)參數(shù) 810
附錄A 光學(xué)玻璃 827
A.1 引言 827
A.2 光學(xué)玻璃簡介以及分類 827
A.3 無色光學(xué)玻璃的主要參數(shù) 827
A.4 光學(xué)玻璃近年來的進(jìn)展 829
附錄B 光學(xué)加工和在線測量 831
B.1 光學(xué)加工工藝 831
B.1.1 引言 831
B.1.2 古典加工工藝流程 831
B.1.3 一般高速加工工藝流程 833
B.1.4 現(xiàn)代高速生產(chǎn)線工藝流程 835
B.2 生產(chǎn)制造 837
B.2.1 古典光學(xué)加工常用設(shè)備及精度 837
B.2.2 一般高速加工常用設(shè)備及精度 838
B.2.3 現(xiàn)代高速生產(chǎn)線常用加工設(shè)備及精度 839
B.3 光學(xué)零件技術(shù)要求 843
B.4 光學(xué)透鏡在線加工檢驗 845
B.4.1 光學(xué)樣板(標(biāo)準(zhǔn)樣板、工作樣板)加工及公差 845
參考文獻(xiàn) 848
附錄C 光學(xué)鍍膜 849
C.1 引言 849
C.2 常見的光學(xué)鍍膜種類 849
C.3 常見的鍍膜制備方法 850
C.3.1 真空蒸發(fā)鍍膜 850
C.3.2 濺射鍍膜 851
C.4 與光學(xué)鏡頭設(shè)計相關(guān)的鍍膜 852
C.4.1 剩余反射和減反射膜 852
C.4.2 入射角度 852
C.4.3 性能和成本評估 853
C.4.4 損傷閾值 854
C.4.5 憎水膜及硬碳膜 854
附錄D 光學(xué)元件的測量 855
D.1 光學(xué)棱鏡角度測量 855
D.1.1 光學(xué)棱鏡(包括屋脊棱鏡)車間測量方法 855
D.1.2 光學(xué)棱鏡實驗室測量 855
D.1.3 光學(xué)元件平行度θ的測量 856
D.1.4 直角棱鏡工作角的測量 857
D.2 光學(xué)元件面形測量 858
D.2.1 小型光學(xué)元件面形測量 858
D.2.2 大型光學(xué)元件 860
D.3 光學(xué)系統(tǒng)常用光學(xué)參數(shù)的測量 861
D.3.1 焦距的測量 861
D.3.2 視場檢測 862
D.3.3 像質(zhì)測量 863
D.3.4 光學(xué)傳遞函數(shù) 869
參考文獻(xiàn) 870
附錄E 反射棱鏡 871
E.1 反射棱鏡對圖像的變換 871
E.2 反射棱鏡對光軸的折轉(zhuǎn)和平移 871
E.3 反射棱鏡展開為平板 872
E.4 反射棱鏡的主要參數(shù) 873
E.5 插入棱鏡操作 873
E.6 斯密特屋脊棱鏡的構(gòu)建和插入操作 875
E.6.1 引言 875
E.6.2 斯密特屋脊棱鏡幾何 875
E.6.3 編寫斯密特屋脊棱鏡的 POB 文件 876
E.6.4 調(diào)用斯密特屋脊棱鏡的實例 878
E.7 棱鏡的“光學(xué)平行差”和屋脊棱鏡的“雙像差” 879
E.7.1 棱鏡的“光學(xué)平行差” 879
E.7.2 屋脊棱鏡的“雙像差” 879
E.8 直角棱鏡的插入操作 880
E.9 圖像變換判則 881
附錄F 光柵、DMD和微透鏡陣列 883
F.1 光柵 883
F.1.1 引言 883
F.1.2 衍射光柵面的創(chuàng)建步驟 884
F.1.3 光柵設(shè)計實例：雙光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計 884
F.2 DMD 889
F.3 微透鏡陣列 890
F.3.1 引言 890
F.3.2 設(shè)計案例 891
F.4 小結(jié) 894
附錄G 光楔對和光束方向微調(diào) 895
G.1 引言 895
G.2 光楔的構(gòu)建 895
G.3 彌散斑和彗差 897
G.4 透鏡數(shù)據(jù)表和程序 897
G.5 結(jié)論 898
附錄H 公差設(shè)定 899
H.1 引言 899
H.2 ZEMAX的公差操作項 899
H.2.1 關(guān)于材料的操作項 899
H.2.2 透鏡表面光圈和局部誤差 899
H.2.3 間隔和透鏡厚度公差 899
H.2.4 與表面有關(guān)的誤差操作項 899
H.2.5 元件的ZEMAX公差 901
H.2.6 小結(jié) 902
H.3 ZEMAX公差的設(shè)定實例 903
H.3.1 引言 903
H.3.2 中高級光學(xué)系統(tǒng)推薦公差表 904
H.3.3 運行Tolerancing 904
H.3.4 轉(zhuǎn)換為加工公差及第一次修正 905
H.3.5 進(jìn)一步修正 907
H.3.6 裝配修正 908
H.4 小結(jié) 908
附錄I 透鏡加工圖紙示例 909
參考書目 914
索引 915
封底二維碼包含的內(nèi)容目錄 919
后記 926