本書根據作者和美國光學設計師流行的設計方法，以「簡練、實用，凡是電腦能做的盡量交給電腦做」的理念，介紹准直鏡、柯克、天塞、雙高斯、遠攝、反遠攝、遠心、投影、變焦、廣角、顯微、紅外等各類光學成像系統的設計方法和流程，討論物理模型的建立、部件選型、高效評價函數的設置，並給出大量的設計實例和ZEMAX設計程序。教學和實踐證明，只要認真研讀本書有關章節，參考書中的實例，根據合理的技術指標，遵循規範的流程，系統總是沿著最速下降路徑平穩快速收斂、自動更換玻璃，能得到性能符合要求、結構緊湊、成本合理的設計結果。
    本書可作為光電信息和其他相關專業的研究生的教材或教學參考書，也可供科研工作者和工程師參考。

宋菲君//陳笑//劉暢|總主編:周炳琨

第1章  概述
  1.1  光學成像系統的最新進展
  1.2  光學玻璃的進展
  1.3  新一代光學設計軟體的開發
  1.4  近代光學設計的特點
    1.4.1  傳統光學設計
    1.4.2  近代光學設計理念和設計流程
    1.4.3  小視場物鏡的直接設計
    1.4.4  etendue分析和光學系統的F-w空間
    1.4.5  複雜系統設計
  1.5  像質評價指標和評價函數
    1.5.1  像差
    1.5.2  評價函數
  1.6  本章小結
第2章  應用光學基礎
  2.1  引言
    2.1.1  光學設計和應用光學
    2.1.2  成像系統的一般模型
    2.1.3  符號規則
    2.1.4  理想光學
  2.2  薄透鏡成像、光焦度和偏角公式
    2.2.1  光線經過薄透鏡的折射
    2.2.2  光焦度與偏角
    2.2.3  分離薄透鏡的偏角公式
    2.2.4  分離薄透鏡設計
  2.3  光波的波段和材料
  2.4  光學系統圖、視場和孔徑
    2.4.1  光學系統圖
    2.4.2  視場
    2.4.3  孔徑
    2.4.4  歸一化
  2.5  放大率
    2.5.1  橫向放大率和縱向放大率
    2.5.2  角放大率
  2.6  焦深
    2.6.1  離焦
    2.6.2  衍射極限成像系統的焦深
    2.6.3  物方焦深和像方焦深
  2.7  光學系統的基面和基點
    2.7.1  主平面、焦平面和節平面
    2.7.2  透鏡
    2.7.3  透鏡的基點和基面
  2.8  光闌、光瞳和漸暈
    2.8.1  光闌和光瞳
    2.8.2  光闌的直徑和彌散
    2.8.3  光闌的位置和漸暈
  2.9  光度學基礎：成像系統像面的照度
    2.9.1  輻射通量和光通量
    2.9.2  發光強度和亮度
    2.9.3  餘弦發射體

    2.9.4  光學系統像的軸上點的亮度和照度
    2.9.5  光學系統軸外像點的照度
    2.9.6  相對照度的餘弦四次方定律與軟體計算結果的比對
    2.9.7  傾斜安置監控物鏡的照度估算實例
  2.10  光通量傳遞的etendue分析
  2.11  本章小結
第3章  成像信息的傳遞和像質評價
  3.1  引言
  3.2  衍射極限系統和近衍射極限系統
    3.2.1  衍射極限系統
    3.2.2  近衍射極限系統
  3.3  光線追跡
    3.3.1  主光線和點擴散函數
    3.3.2  上光線、下光線和「大光線」
  3.4  球差和縱向色差
    3.4.1  球差
    3.4.2  縱向色差
  3.5  軸外像差
    3.5.1  彗差
    3.5.2  場曲和像散
    3.5.3  畸變
    3.5.4  橫向色差
  3.6  特性曲線和彌散斑圖(點列圖)
    3.6.1  光線的扇形分佈和特性曲線
    3.6.2  彌散斑圖
  3.7  光學傳遞函數
    3.7.1  聲音頻率和圖像頻率
    3.7.2  衍射極限系統的光學傳遞函數
    3.7.3  用光學傳遞函數來評價像質
  3.8  高斯型彌散斑的傳遞函數、半峰全寬和解析度
    3.8.1  貝塞爾函數的積分公式
    3.8.2  彌散斑的RMS半徑
    3.8.3  彌散斑的半峰全寬和解析度
    3.8.4  MTF的解析表達式
    3.8.5  1/e2帶寬
    3.8.6  等效帶寬
  3.9  像素探測器陣列CCD、CMOS和器件截止頻率
  3.10  光學信號的etendue分析
    3.10.1  空間帶寬積和一維etendue分析
    3.10.2  探測器和光學系統的etendue匹配
    3.10.3  光學系統的etendue指標
  3.11  本章小結
  參考文獻
第4章  雙膠合和雙分離消色差物鏡
  4.1  雙膠合消色差物鏡
    4.1.1  雙膠合消色差物鏡簡介
    4.1.2  球差和縱向色差
    4.1.3  彌散斑和軸外像差
  4.2  雙膠合消色差物鏡的信息量和定義區間
  4.3  初級球差和高級球差

    21.2.2  物鏡的螺紋、物鏡轉換器和「定中心齊焦」
    21.2.3  放大率
    21.2.4  線視場
    21.2.5  數值孔徑和油浸物鏡
    21.2.6  蓋玻片
    21.2.7  工作距和物鏡止動彈簧
    21.2.8  顯微物鏡的標識
  21.3  常規消色差顯微物鏡
    21.3.1  引言
    21.3.2  10×消色差顯微物鏡
    21.3.3  40×消色差顯微物鏡
    21.3.4  100×消色差油浸顯微物鏡
    21.3.5  油浸不暈半球
    21.3.6  顯微物鏡的評價函數
  21.4  佩茨瓦爾(Petzval)半徑和視場清晰度比率
  21.5  40×平場復消色差顯微物鏡[MS-M21]
    21.5.1  平場特性
    21.5.2  復消色差
  21.6  特殊色散光學玻璃在高級顯微物鏡中的應用
  21.7  高倍平場復消色差顯微物鏡系列
    21.7.1  100×寬頻復消色差油浸物鏡[MS-H1]
    21.7.2  100×半平場復消色差(干)物鏡[MS-H2]
    21.7.3  100×平場復消色差油浸物鏡[MS-H3]
    21.7.4  小結
  21.8  55×?60×特殊性能顯微物鏡系列
    21.8.1  引言
    21.8.2  55×平場復消色差顯微物鏡[MS-M2]
    21.8.3  60×長工作距平場復消色差顯微物鏡[MS-M3]
    21.8.4  60×長工作距半平場復消色差顯微物鏡[MS-M4]
    21.8.5  採用普通玻璃的60×半平場顯微物鏡[MS-M5]
  21.9  40×特殊性能顯微物鏡系列
    21.9.1  40×平場復消色差顯微物鏡
    21.9.2  40×特長工作距半平場復消色差顯微物鏡[MS-M8]
  21.10  12:5×?30×特殊性能顯微物鏡系列
    21.10.1  30×復消色差顯微物鏡[MS-M9]
    21.10.2  20×平場復消色差顯微物鏡[MS-M10]和[MS-M11]
    21.10.3  大視場20×和15×顯微物鏡
    21.10.4  結構簡約的20×平場復消色差顯微物鏡[MS-M15]
    21.10.5  12.5×顯微物鏡
  21.11  10×顯微物鏡系列
  21.12  低倍顯微物鏡系列和有限共軛成像
    21.12.1  引言
    21.12.2  低倍平場復消色差顯微物鏡
    21.12.3  光焦度和偏角分配
    21.12.4  2×半平場復消色差顯微物鏡[MS-L12]
  21.13  無限共軛顯微物鏡
    21.13.1  引言
    21.13.2  高倍無限共軛顯微物鏡[MS-IF1]
    21.13.3  中倍無限共軛顯微物鏡
  21.14  顯微系統和照明組件通過分光鏡集成

    21.14.1  在顯微系統中插入45°分光平板
    21.14.2  聚光組件設計
    21.14.3  反射鏡插入操作
    21.14.4  聚光組件和顯微系統合成
  21.15  顯微物鏡設計流程的起源和演變
    21.15.1  引言
    21.15.2  20×平場物鏡的設計演變
    21.15.3  10×平場物鏡[MS-L1]的設計演變
  21.16  突破光學衍射極限的超分辨成像技術
    21.16.1  引言
    21.16.2  基於單分子定位的超分辨成像
    21.16.3  基於點擴散函數改造的超分辨成像
  21.17  本章小結
  參考文獻
  附錄21.1  經典顯微物鏡技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄21.2  高倍顯微鏡物鏡技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄21.3  中倍(II)顯微物鏡技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄21.4  中倍(I)顯微物鏡技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄21.5  低倍顯微物鏡技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄21.6  無限共軛顯微物鏡技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄21.7  評價函數
第22章  激光耦合--聚光鏡
  22.1  引言
  22.2  典型的激光耦合鏡
  22.3  激光耦合鏡的理想光學模型
  22.4  激光耦合鏡設計方法
    22.4.1  前組：雙膠合透鏡+單片鏡組設計
    22.4.2  后組：齊明透鏡+平凸透鏡設計
    22.4.3  激光耦合鏡系統合成
    22.4.4  激光分光耦合鏡
  22.5  通用聚光鏡設計
  22.6  本章小結
  附錄22.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄22.2  評價函數
第23章  激光擴束、整形及激光測距儀設計
  23.1  引言
  23.2  激光定倍及連續變倍擴束鏡
    23.2.1  引言
    23.2.2  變焦過程的主要規律
    23.2.3  12×激光擴束鏡設計
    23.2.4  8×?16×連續變比1053nm激光擴束鏡設計
  23.3  可見光和近紫外?近紅外波段消色差擴束鏡
    23.3.1  引言
    23.3.2  可見光消色差8×擴束鏡設計
    23.3.3  近紫外到近紅外(0.23?1.064μm)超寬頻擴束鏡設計
  23.4  用非序列模式生成多高斯激光勻光線光源
    23.4.1  用多個激光束構建多高斯激光勻光線光源
    23.4.2  用ZEMAX非序列模式設置多高斯激光勻光線光源
  23.5  利用異形稜鏡對激光束整形
    23.5.1  引言

    23.5.2  單個稜鏡折射的光束放大率函數
    23.5.3  稜鏡對
    23.5.4  在序列模式下利用表面旋轉操作建立稜鏡
    23.5.5  在非序列模式下編寫POB文件建立稜鏡
    23.5.6  利用稜鏡組合對板條激光放大器光束整形
  23.6  激光測距儀
    23.6.1  引言
    23.6.2  設計指標和主光學系統選型
    23.6.3  主光學系統設計
    23.6.4  遠程分總(CCD/CMOS分總)設計
    23.6.5  APD分總設計
    23.6.6  目鏡選擇
    23.6.7  系統合成
    23.6.8  小結
  23.7  本章小結
第24章  折反系統
  24.1  引言
    24.1.1  折反系統的優點
    24.1.2  中心攔光和MTF修正
  24.2  折反物鏡的寬波段運用
  24.3  典型的折反物鏡
    24.3.1  「反射鏡+透鏡」系統
    24.3.2  「透鏡+反射鏡」系統
    24.3.3  探測器位於內部的系統[CA-8]
    24.3.4  紅外折反物鏡[CA-9]
  24.4  卡塞格林型折反物鏡設計
    24.4.1  卡塞格林系統的理想光學模型
    24.4.2  卡塞格林折反系統設計方法
  24.5  本章小結
  附錄24.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄24.2  評價函數
第25章  紅外物鏡
  25.1  紅外材料
  25.2  覆蓋近紫外、可見光到紅外的准直物鏡
    25.2.1  覆蓋0.532?1.064μm波段的復消色差物鏡
    25.2.2  覆蓋0.4?5.35μm的超寬波段准直物鏡
  25.3  波長3?5μm窗口的紅外物鏡
  25.4  波長8?14μm窗口的紅外物鏡
    25.4.1  第三窗口兩片式准直物鏡
    25.4.2  第三窗口紅外物鏡
    25.4.3  第三窗口大相對孔徑紅外物鏡
    25.4.4  第三窗口無光焦度物鏡
  25.5  覆蓋兩個以上窗口的紅外物鏡
    25.5.1  跨越三個紅外窗口的物鏡
    25.5.2  應用波段從近紫外、可見到近紅外的物鏡
  25.6  紅外接收器件
  25.7  本章小結
  參考文獻
  附錄25  技術指標、像差曲線和結構參數
附錄A  光學玻璃

  A.1  引言
  A.2  光學玻璃簡介以及分類
  A.3  無色光學玻璃的主要參數
  A.4  光學玻璃近年來的進展
附錄B  光學加工和在線測量
  B.1  光學加工工藝
    B.1.1  引言
    B.1.2  古典加工工藝流程
    B.1.3  一般高速加工工藝流程
    B.1.4  現代高速生產線工藝流程
  B.2  生產製造
    B.2.1  古典光學加工常用設備及精度
    B.2.2  一般高速加工常用設備及精度
    B.2.3  現代高速生產線常用加工設備及精度
  B.3  光學零件技術要求
  B.4  光學透鏡在線加工檢驗
    B.4.1  光學樣板(標準樣板、工作樣板)加工及公差
參考文獻
附錄C  光學鍍膜
  C.1  引言
  C.2  常見的光學鍍膜種類
  C.3  常見的鍍膜製備方法
    C.3.1  真空蒸發鍍膜
    C.3.2  濺射鍍膜
  C.4  與光學鏡頭設計相關的鍍膜
    C.4.1  剩餘反射和減反射膜
    C.4.2  入射角度
    C.4.3  性能和成本評估
    C.4.4  損傷閾值
    C.4.5  憎水膜及硬碳膜
附錄D  光學元件的測量
  D.1  光學稜鏡角度測量
    D.1.1  光學稜鏡(包括屋脊稜鏡)車間測量方法
    D.1.2  光學稜鏡實驗室測量
    D.1.3  光學元件平行度θ的測量
    D.1.4  直角稜鏡工作角的測量
  D.2  光學元件面形測量
    D.2.1  小型光學元件面形測量
    D.2.2  大型光學元件
  D.3  光學系統常用光學參數的測量
    D.3.1  焦距的測量
    D.3.2  視場檢測
    D.3.3  像質測量
    D.3.4  光學傳遞函數
參考文獻
附錄E  反射稜鏡
  E.1  反射稜鏡對圖像的變換
  E.2  反射稜鏡對光軸的折轉和平移
  E.3  反射稜鏡展開為平板
  E.4  反射稜鏡的主要參數

  E.5  插入稜鏡操作
  E.6  斯密特屋脊稜鏡的構建和插入操作
    E.6.1  引言
    E.6.2  斯密特屋脊稜鏡幾何
    E.6.3  編寫斯密特屋脊稜鏡的POB文件
    E.6.4  調用斯密特屋脊稜鏡的實例
  E.7  稜鏡的「光學平行差」和屋脊稜鏡的「雙像差」
    E.7.1  稜鏡的「光學平行差」
    E.7.2  屋脊稜鏡的「雙像差」
  E.8  直角稜鏡的插入操作
  E.9  圖像變換判則
附錄F  光柵、DMD和微透鏡陣列
  F.1  光柵
    F.1.1  引言
    F.1.2  衍射光柵面的創建步驟
    F.1.3  光柵設計實例：雙光柵結構設計
  F.2  DMD
  F.3  微透鏡陣列
    F.3.1  引言
    F.3.2  設計案例
  F.4  小結
附錄G  光楔對和光束方向微調
  G.1  引言
  G.2  光楔的構建
  G.3  彌散斑和彗差
  G.4  透鏡數據表和程序
  G.5  結論
附錄H  公差設定
  H.1  引言
  H.2  ZEMAX的公差操作項
    H.2.1  關於材料的操作項
    H.2.2  透鏡表面光圈和局部誤差
    H.2.3  間隔和透鏡厚度公差
    H.2.4  與表面有關的誤差操作項
    H.2.5  元件的ZEMAX公差
    H.2.6  小結
  H.3  ZEMAX公差的設定實例
    H.3.1  引言
    H.3.2  中高級光學系統推薦公差表
    H.3.3  運行Tolerancing
    H.3.4  轉換為加工公差及第一次修正
    H.3.5  進一步修正
    H.3.6  裝配修正
  H.4  小結
附錄I  透鏡加工圖紙示例
參考書目
索引
封底二維碼包含的內容目錄
後記

  4.4  雙膠合消色差物鏡設計方法
    4.4.1  流行的設計方法
    4.4.2  設計指標四要素：「適用波段、相對孔徑、視場和焦距」
    4.4.3  雙膠合物鏡對像差的校正
    4.4.4  焦距縮放
    4.4.5  設計實例
  4.5  評價函數的「SPHERICAL」(球差校正)模塊和「ACHROMATIC」(色差校正)模塊
    4.5.1  焦距EFFL
    4.5.2  「ACHROMATIC」(色差校正)模塊
    4.5.3  「SPHERICAL」(球差校正)模塊
    4.5.4  評價函數第2節「默認評價函數」(default merit function)的彌散斑校正設置
  4.6  有限共軛距雙膠合成像系統設計
    4.6.1  有限共軛距時關於「孔徑」的幾個定義
    4.6.2  有限共軛距雙膠合消色差准直鏡設計方法
  4.7  雙分離消色差物鏡設計
    4.7.1  雙膠合消色差物鏡的設計極限
    4.7.2  雙分離消色差物鏡設計方法
  4.8  帶稜鏡(平板)的雙膠合消色差物鏡
    4.8.1  稜鏡(平板)的加入
    4.8.2  HAMMER優化和更換玻璃
    4.8.3  將平板改為45±反射稜鏡
  4.9  本章小結
  附錄4.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄4.2  [DB-2]-SPLIT技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄4.3  [DB-5]-PRISM技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄4.4  評價函數ACHROMATIC-
第5章  三片及四片式消色差准直鏡/望遠物鏡
  5.1  引言
  5.2  光焦度與偏角
  5.3  「雙膠合+單片」物鏡與雙膠合透鏡性能比對
  5.4  三片及四片式物鏡典型設計
    5.4.1  「2+1」型三片式物鏡
    5.4.2  「1+2」型三片式物鏡
    5.4.3  三膠合和四膠合物鏡
    5.4.4  三分離和四分離物鏡
  5.5  長入瞳距物鏡
  5.6  「雙膠合+單片」(「2+1」)物鏡設計(I)
    5.6.1  前後組參數計算
    5.6.2  設計流程
  5.7  「雙膠合+單片」(「2+1」)物鏡設計(II)
  5.8  分光稜鏡的插入操作
  5.9  帶有稜鏡的望遠系統設計
    5.9.1  低倍開普勒望遠鏡
    5.9.2  低倍開普勒望遠鏡設計方法
  5.10  本章小結
  附錄5.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄5.2  評價函數
第6章  二級光譜和復消色差航攝望遠物鏡
  6.1  長焦距雙膠合消色差准直鏡的二級光譜
  6.2  二級光譜的波像差

  6.3  光學玻璃的色散特性和阿貝公式
    6.3.1  光學玻璃所用的特徵譜線
    6.3.2  中部色散和相對部分色散
    6.3.3  阿貝公式和反常材料
  6.4  雙膠合復消色差准直鏡設計
  6.5  光學設計的極限
  附錄6  技術指標、像差曲線和結構參數
第7章  柯克物鏡
  7.1  有限共軛距成像系統
  7.2  典型的柯克物鏡
    7.2.1  典型的柯克物鏡[CK-A]、[CK-B]
    7.2.2  柯克物鏡的佩茨瓦爾半徑
  7.3  柯克物鏡的定義域和F-w空間
    7.3.1  柯克物鏡的參考設計
    7.3.2  柯克物鏡的平場特性分析
    7.3.3  柯克物鏡的定義域和etendue分析
  7.4  柯克物鏡設計
    7.4.1  無限共軛距柯克物鏡設計
    7.4.2  有限共軛距柯克物鏡設計
    7.4.3  探測器和傳遞函數
  7.5  玻璃的選配和演變
  7.6  近紫外-深紅超寬頻柯克物鏡
  7.7  柯克物鏡的評價函數「FIXED-3A-SIMPLE」
    7.7.1  角視場模塊
    7.7.2  放大率和焦距模塊
    7.7.3  共軛距、物鏡長度、物距、像距和畸變模塊
    7.7.4  中心和邊緣厚度邊界條件模塊
    7.7.5  「默認評價函數」設置
    7.7.6  設置評價函數的要點
  7.8  光闌像差和光線對準操作
  7.9  本章小結
  附錄7.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄7.2  評價函數「FIXED-3A-SIMPLE」
第8章  天塞物鏡及其變形
  8.1  引言
  8.2  典型的天塞物鏡
  8.3  天塞物鏡的F-w空間
  8.4  攔光操作
  8.5  變形天塞物鏡
  8.6  海利亞物鏡
  8.7  本章小結
  附錄8.1  天塞及其變形物鏡技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄8.2  評價函數TESSA
第9章  雙高斯物鏡及其變形
  9.1  引言
  9.2  單反相機物鏡
  9.3  攔光和斜光束漸暈
  9.4  換玻璃操作
  9.5  雙高斯物鏡的典型設計
  9.6  雙高斯物鏡的F-w空間

  9.7  雙高斯掃描儀物鏡
  9.8  雙高斯照相機物鏡設計
  9.9  本章小結
  附錄9.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄9.2  FIXED-3A-SIMPLE優化函數
第10章  有限共軛距近對稱成像物鏡
  10.1  引言
  10.2  有限共軛距成像的理想光學基本公式
    10.2.1  共軛距L、橫向放大率β和焦距f'
    10.2.2  物高y、像高y'和孔徑角
    10.2.3  偏角公式和光圈數F
  10.3  全對稱成像
    10.3.1  全對稱-1×雙高斯型物鏡典型設計
    10.3.2  全對稱-1×三片式和四片式物鏡典型設計
    10.3.3  非對稱-1×雙高斯型物鏡典型設計
  10.4  近對稱成像
    10.4.1  全對稱-0.75×物鏡[LM-7]
    10.4.2  全對稱-0.82×物鏡[LM-8]
  10.5  -0:5×成像
    10.5.1  小視場-0.5×物鏡[LM-9]
    10.5.2  中等視場-0.5×物鏡[LM-10]
    10.5.3  小視場高解析度-0.5×物鏡[LM-11]
  10.6  「等etendue過渡」有限共軛距物鏡設計
    10.6.1  物鏡設計指標
    10.6.2  「等etendue過渡」
    10.6.3  設計實例
    10.6.4  設計實例
  10.7  本章小結
  參考文獻
  附錄10.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄10.2  評價函數
第11章  遠攝物鏡
  11.1  引言
  11.2  典型的遠攝物鏡
  11.3  單反相機180mm物鏡
  11.4  遠攝物鏡的理想光學模型
    11.4.1  系統構成和歸一化坐標
    11.4.2  偏角公式的修正及「有限共軛距等效F數」
    11.4.3  前後組焦距計算
    11.4.4  前後組的相對孔徑
  11.5  遠攝型復消色差航拍物鏡設計方法
    11.5.1  參數計算
    11.5.2  前組設計
    11.5.3  后組設計
    11.5.4  合成與優化
  11.6  光學設計中的物理模型
  參考文獻
  附錄11.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄11.2  評價函數TELEPHOTO-APO
第12章  反遠攝物鏡

  12.1  引言
  12.2  單反物鏡的法蘭距和135單反照相物鏡
  12.3  反遠攝物鏡的典型設計
  12.4  反遠攝物鏡的理想光學模型
    12.4.1  簡介
    12.4.2  前後組焦距
    12.4.3  前後組相對孔徑
    12.4.4  小結
  12.5  反遠攝物鏡的設計方法
    12.5.1  設計(Ⅰ)——反遠攝物鏡[RT-3]
    12.5.2  設計(Ⅱ)——反遠攝物鏡[RT-4]
  12.6  本章小結
  附錄12.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄12.2  評價函數
第13章  雙端負鏡式廣角物鏡
  13.1  引言
  13.2  結構特點及像差分析
  13.3  典型的雙端負鏡式廣角物鏡
    13.3.1  視場角112°?2w?120°的廣角物鏡
    13.3.2  視場角80°?2w＜113°的廣角物鏡
  13.4  廣角物鏡的定義域和F-w空間
  13.5  本章小結
  附錄13.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄13.2  評價函數
第14章  廣角和超廣角監控監視物鏡
  14.1  引言
  14.2  監控監視物鏡的特點
    14.3 0.85  視場配置和etendue的「占空比」
    14.3.1  廣角物鏡[UA-1]-A
    14.3.2  0.85視場配置和奇異區
    14.3.3  水平視場角2wH和垂直視場角2wv的計算與控制
    14.3.4  etendue的「占空比」和圖像探測器的利用率
  14.4  典型超廣角監控監視物鏡
    14.4.1  超廣角物鏡[UA-1]-R
    14.4.2  超廣角物鏡[UA-2]-R
    14.4.3  近紅外超廣角物鏡[UA-4]-R
    14.4.4  大相對孔徑超廣角物鏡[UA-5]-R
    14.4.5  超廣角物鏡[UA-6]-R
  14.5  水下超廣角檢測物鏡
  14.6  簡約結構系列廣角物鏡及設計方法
    14.6.1  典型的簡約結構系列物鏡
    14.6.2  簡約結構系列物鏡的特徵
    14.6.3  簡約結構系列物鏡的設計方法
  14.7  「透鏡棱邊接觸」處理
    14.7.1  「透鏡棱邊接觸」的評價函數
    14.7.2  透鏡邊緣接觸加工工藝要求
  14.8  超廣角物鏡的特殊結構設計
  14.9  主光線「保角映射」和畸變補償演算法
    14.9.1  大畸變導致放大率公式失效
    14.9.2  對稱性和主光線的保角映射

    14.9.3  畸變成像的補償演算法
    14.9.4  逆問題
  14.10  本章小結
  附錄14  技術指標、像差曲線和結構參數
第15章  投影系統概論和定焦投影物鏡
  15.1  引言
  15.2  典型的幻燈機放映物鏡
  15.3  照明系統設計
    15.3.1  照明組件和成像組件的匹配
    15.3.2  膠片照度均勻性和照度
    15.3.3  臨界匹配條件下照明組件的etendue分析
  15.4  空間光調製器簡介
    15.4.1  空間光調製器：多媒體與投影儀的介面
    15.4.2  空間光調製器的主要指標
  15.5  LCD的原理簡介
  15.6  LCD照明光均勻化功能設計
  15.7  LCD投影儀
  15.8  DLP投影儀
    15.8.1  引言
    15.8.2  DMD的結構和工作原理
    15.8.3  順序顏色模式單板投影儀
    15.8.4  空間分色模式三板投影儀
    15.8.5  照明光束的耦合
  15.9  投影顯示的新趨勢
    15.9.1  大屏幕數字影院和手機型(PICO)微型投影儀
    15.9.2  LED投影儀
  15.10  投影物鏡
    15.10.1  投影物鏡的特點
    15.10.2  偏置
  15.11  典型投影物鏡
  15.12  定焦投影物鏡的簡化理想光學模型
    15.12.1  引言
    15.12.2  由主光線偏角公式解出后組焦距和系統視場角
    15.12.3  由軸上光偏角公式導出前組焦距和F數
    15.12.4  小結
  15.13  定焦投影物鏡設計
    15.13.1  設計指標及前後組參數
    15.13.2  前組設計
    15.13.3  后組設計
    15.13.4  合成
    15.13.5  調用評價函數「PROJECT FIXED FOCUS」
    15.13.6  優化和HAMMER優化
  15.14  本章小結
  參考文獻
  附錄15  技術指標、像差曲線和結構參數
第16章  變焦投影物鏡和多重組態操作
  16.1  引言
  16.2  LCD和DLP變焦投影物鏡
    16.2.1  LCD變焦投影物鏡[PZ-1]
    16.2.2  部分偏置

    16.2.3  DLP變焦投影物鏡[PZ-2]
  16.3  典型的變焦投影物鏡
  16.4  Multi-Configuration 操作和變焦投影物鏡設計
    16.4.1  設計指標
    16.4.2  定義三組態(3-Config)
    16.4.3  初始設計——Config
    16.4.4  設置三組態
    16.4.5  調用、設置評價函數「ZOOM-3CONFIG」
    16.4.6  擴大變焦範圍
    16.4.7  調用、設置評價函數「ZOOM-9CONFIG」
    16.4.8  9-Config態的優化
  16.5  本章小結
  附錄16  技術指標、像差曲線和結構參數
第17章  遠心物鏡
  17.1  引言
  17.2  遠心物鏡和非遠心成像
  17.3  遠心物鏡的理想光學模型
    17.3.1  遠心物鏡的構成
    17.3.2  軸上大孔徑光線
    17.3.3  最大視場主光線
    17.3.4  理想光學模型的關係式
    17.3.5  物方孔徑角
  17.4  遠心物鏡的設計方法
    17.4.1  確定系統和前後組參數
    17.4.2  選擇前後組初始結構
    17.4.3  后組設計流程
    17.4.4  前組設計
    17.4.5  合成
    17.4.6  調用評價函數和優化
  17.5  典型的遠心物鏡
    17.5.1  機器視覺用物方遠心物鏡
    17.5.2  像方遠心物鏡和雙方遠心物鏡
    17.5.3  超大視場像方遠心物鏡
  17.6  測量範圍和景深
    17.6.1  物鏡孔徑對測區線度的橫向限制
    17.6.2  焦深對測區縱向線度的限制
    17.6.3  光電混合處理增加測區縱向線度
  17.7  遠心照明
  17.8  本章小結
  參考文獻
  附錄17.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄17.2  評價函數
第18章  變焦物鏡
  18.1  引言
  18.2  變焦物鏡結構的特點
    18.2.1  基本特性
    18.2.2  結構特點
  18.3  變焦和補償
    18.3.1  變焦物鏡[WS-380]和經典變焦-補償
    18.3.2  大變焦比物鏡[ZM-2]和複雜變焦-補償

    18.3.3  超廣角變焦物鏡[ZM-3]和兩間隔調焦-補償
  18.4  典型的變焦物鏡
    18.4.1  變焦物鏡[ZM-4]
    18.4.2  緊湊型廣角變焦物鏡[ZM-5]
    18.4.3  小型變焦物鏡[ZM-6]
    18.4.4  大變焦比物鏡[ZM-7]
    18.4.5  高清晰度6×ZOOM[ZM-J4]-C
    18.4.6  大變焦比物鏡[ZM-8]
    18.4.7  大變焦比物鏡[ZM-J1]-C
    18.4.8  大變焦比物鏡[ZM-J2]-C
    18.4.9  高清晰度大變焦比物鏡[ZM-J3]-C
  18.5  變焦物鏡的簡化模型
    18.5.1  變焦物鏡[WS-380]
    18.5.2  理想光學模型
    18.5.3  簡化模型
    18.5.4  小結
  18.6  變焦物鏡的設計實例
    18.6.1  設計指標
    18.6.2  望遠鏡設計
    18.6.3  后組選擇，系統設計及優化
    18.6.4  變焦比ZR=3的設計結果
  18.7  變焦比ZR=4和5的物鏡設計
    18.7.1  引言
    18.7.2  變焦比ZR=4和5的設計結果
  18.8  變焦曲線的重整化
  18.9  有限共軛的對焦操作
  18.10  「-+-」型變焦物鏡設計方法
    18.10.1  引言
    18.10.2  變焦比ZR=5.0「-+-」型物鏡設計流程
  18.11  變焦物鏡技術指標一覽表
  18.12  本章小結
  參考文獻
  附錄18.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄18.2  優化函數
第19章  fθ掃描物鏡
  19.1  引言
  19.2  fθ掃描物鏡的理想光學模型和特性
    19.2.1  fθ掃描物鏡的理想光學模型
    19.2.2  fθ掃描物鏡的特性
    19.2.3  fθ掃描物鏡[FT-1]
  19.3  帶指示光的雙波長掃描物鏡
  19.4  典型的fθ掃描物鏡
  19.5  正交振鏡二維掃描物鏡
    19.5.1  二維fθ掃描物鏡
    19.5.2  二維fθ掃描物鏡[FT-7]
  19.6  二維fθ掃描物鏡的設計
    19.6.1  一維fθ掃描物鏡初始模型
    19.6.2  正交振鏡插入設置
    19.6.3  振鏡轉角設置
    19.6.4  振鏡轉角效應的視圖

  19.7  二維fθ掃描物鏡的評價函數
    19.7.1  焦距、物鏡長度控制，透鏡中心和邊緣厚度控制
    19.7.2  全局坐標系
    19.7.3  掃描區間模塊
    19.7.4  彌散斑和優化
    19.7.5  線性
  19.8  變焦fθ掃描物鏡設計
    19.8.1  變焦fθ掃描物鏡[FT-21]
    19.8.2  變焦fθ掃描物鏡設計要點
  19.9  本章小結
  參考文獻
  附錄19.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄19.2  fθ物鏡的線性觀察
  附錄19.3  fθ物鏡的優化函數
第20章  目鏡
  20.1  引言
  20.2  常用目鏡
    20.2.1  早期的目鏡
    20.2.2  凱涅爾目鏡
    20.2.3  對稱式目鏡
    20.2.4  無畸變目鏡
    20.2.5  10×簡化艾爾弗廣角目鏡
  20.3  廣角目鏡
    20.3.1  艾爾弗廣角目鏡
    20.3.2  變形艾爾弗廣角目鏡
    20.3.3  廣角小畸變目鏡
  20.4  長鏡目距目鏡
    20.4.1  遠攝型10×長鏡目距目鏡
    20.4.2  變形艾爾弗長鏡目距目鏡
    20.4.3  長鏡目距目鏡[EP-12]
  20.5  變焦目鏡
  20.6  主光線輪廓控制和目鏡設計評價函數
    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
    20.6.2  變焦目鏡評價函數
  20.7  目鏡和顯微物鏡的接續(Ⅰ)：光闌像差和Ray Aiming操作
    20.7.1  目鏡和顯微物鏡的接續
    20.7.2  系統合成，光闌像差和Ray Aiming操作
  20.8  目鏡和系統的接續(Ⅱ)：加入稜鏡和Non-Sequential操作
    20.8.1  加入稜鏡等效平板
    20.8.2  運用Non-Sequential操作加入稜鏡
    20.8.3  圖形圖像通過系統的變換
  20.9  目鏡技術參數
  20.10  本章小結
  參考文獻
  附錄20.1  技術指標、像差曲線和結構參數
  附錄20.2  變焦目鏡的評價函數
第21章  顯微物鏡
  21.1  引言
  21.2  顯微鏡的規範
    21.2.1  共軛距、物鏡長度和機械筒長