工业和信息化部十四五规划专著 现代光学设计方法 第4版PDF电子书下载

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第1章 光学系统像质评价方法 1

1.1 概述 1

1.2 光学系统的坐标系统、结构参数和特性参数 1

1.3 检测阶段的像质评价指标——星点检验 6

1.4 检测阶段的像质评价指标——分辨力测量 10

1.5 几何像差的定义及其计算 13

1.6 垂轴像差的概念及其计算 18

1.7 几何像差计算程序ABR的输入数据与输出结果 20

1.8 几何像差及垂轴像差的图形输出 24

1.9 用波像差评价光学系统的成像质量 28

1.10 光学传递函数 29

1.11 点列图 35

1.12 包围圆能量 36

第2章 光学自动设计原理和程序 37

2.1 概述 37

2.2 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 39

2.3 光学自动设计的全局优化 45

2.4 适应法光学自动设计程序 49

2.5 典型光学设计软件介绍 54

2.5.1 国内实用软件 54

2.5.2 国外著名软件 56

本章附录 60

第3章 公差分析与计算 61

3.1 概述 61

3.2 公差设计中的评价函数 62

3.3 光学公差的概率关系 65

3.4 公差设计中的随机模拟检验 70

3.5 公差设计中的偏心光路追迹 74

第4章 目视光学系统 83

4.1 薄透镜系统的初级像差理论 83

4.2 望远镜物镜设计 91

4.3 望远镜物镜设计实例 100

4.3.1 用Zemax软件对双胶合望远镜物镜进行优化设计 100

4.3.2 大相对孔径望远镜物镜设计 105

4.3.3 摄远物镜设计 115

4.3.4 反射式物镜设计 130

4.3.5 折反射球面系统设计 143

4.4 显微镜物镜设计 151

4.5 显微镜物镜设计实例 157

4.5.1 低倍消色差显微镜物镜设计 157

4.5.2 中倍消色差显微镜物镜设计 161

4.6 目镜设计 169

4.7 目镜设计实例 178

4.7.1 冉斯登、惠更斯和凯涅尔目镜设计 178

4.7.2 对称式目镜和无畸变目镜设计 185

4.7.3 广角目镜设计 189

第5章 照相物镜设计 195

5.1 照相物镜的光学特性 195

5.2 照相物镜的基本类型 196

5.3 基本类型照相物镜的演变形式 201

5.4 照相物镜设计的特点 205

5.5 数码相机物镜设计特点 206

5.6 照相物镜像差的公差 210

5.7 照相物镜设计实例 212

5.7.1 用适应法自动设计程序设计反摄远物镜 212

5.7.2 用阻尼最小二乘法自动设计程序设计双高斯物镜 222

第6章 变焦距光学系统 230

6.1 概述 230

6.2 变焦距系统的分类及其特点 231

6.3 变焦距物镜的高斯光学 238

6.4 变焦距物镜高斯光学实例 254

6.5 体视变倍显微镜 259

6.6 变焦距物镜设计方法和设计实例 261

第7章 液晶投影仪和背投电视镜头设计 268

7.1 投影显示类型 268

7.2 液晶投影仪的工作原理 270

7.3 液晶投影仪照明系统的设计 272

7.4 液晶投影仪投影物镜的设计 273

7.5 背投电视镜头设计特点 275

第8章 空间光学系统 278

8.1 空间光学系统的特点 278

8.2 空间光学系统的典型结构型式 280

8.3 空间光学系统的设计流程 284

8.4 反射式空间光学系统设计 285

8.4.1 两反射镜式光学系统 285

8.4.2 同轴三反射镜光学系统 288

8.4.3 离轴三反射镜光学系统设计 300

8.4.4 多反射镜光学系统 302

8.5 反射式变焦距空间系统光学设计 304

8.5.1 反射式变焦光学系统概述 304

8.5.2 共轴反射式变焦距系统 306

8.5.3 反射式变焦距系统的高斯光学参数 307

8.5.4 反射式光学系统的赛德尔像差公式 309

8.5.5 共轴反射式变焦距系统设计实例 310

8.5.6 离轴反射变焦光学系统 313

8.6 反射镜材料 319

8.7 空间有限载荷全链路分析 319

8.7.1 概述 319

8.7.2 空间光学遥感成像链路建模与仿真 321

8.7.3 空间光学遥感系统像质评价、像质预估与全链路优化设计 324

8.8 空间自适应光学设计 327

8.8.1 自适应光学概述 327

8.8.2 自适应光学基本原理 328

8.8.3 自适应光学系统组成 328

8.8.4 自适应光学系统误差源 328

8.8.5 自适应光学波前传感 329

8.8.6 自适应光学在大口径分块式主镜空间对地遥感系统中的应用 332

第9章 其他光学系统 336

9.1 激光扫描系统和fθ镜头 336

9.2 光学信息处理系统和傅里叶变换镜头 338

9.3 红外光学系统 341

9.3.1 红外光学系统的功能和特点 342

9.3.2 红外物镜 343

9.3.3 辅助光学系统 345

9.4 共形光学设计 347

9.5 计算机直接制版镜头 352

9.6 投影仪扩展广角镜头 354

9.7 光刻机系统设计方法和设计实例 355

9.9.1 光刻技术发展历程 356

9.9.2 光刻物镜 358

9.9.3 全球面光刻物镜设计 361

9.9.4 偶次非球面光刻物镜光学设计 366

第10章 非球面和自由曲面的应用 380

10.1 非球面的表示方法 380

10.2 非球面的特性 382

10.3 反射二次非球面的应用 382

10.4 非球面设计实例 384

10.5 自由曲面 388

10.5.1 曲线构造 388

10.5.2 自由曲面构造方法 396

10.5.3 其他常用的自由曲面 399

10.6 自由曲面设计方法和设计实例 403

10.6.1 基于自由曲面的头盔式显示系统设计 403

10.6.2 自由曲面在光刻机镜头上的应用 410

第11章 空间热环境及杂散光影响分析 416

11.1 热分析概述 416

11.2 光机热分析理论及有限元方法 417

11.2.1 热分析基本理论与方法 417

11.2.2 空间光机系统的热交换 419

11.2.3 有限元分析法 419

11.3 热变形的光学系统面型拟合算法 423

11.3.1 Zernike多项式 423

11.3.2 面型拟合算法 425

11.4 不规则折射率在光机热一体化技术中的影响 429

11.4.1 梯度折射率 429

11.4.2 不规则折射率面分布拟合算法 432

11.5 杂散光分析概述 434

11.6 空间遥感器的杂光水平评价方法 436

11.6.1 杂光系数 437

11.6.2 点源透射率 437

11.6.3 杂光系数与点源透过率的关系 440

11.7 杂散辐射防护设计 441

11.7.1 关键表面和被照射表面 442

11.7.2 遮光罩和挡光环设计 443

11.7.3 光阑的设计与使用 449

第12章 衍射光学元件 451

12.1 概述 451

12.2 衍射光学元件的实际光线和近轴光线追迹 452

12.3 衍射光学元件在成像系统中消色差的方法 456

12.4 衍射光学元件在成像系统中对于热像差的校正 459

第13章 偏振像差的理论 464

13.1 光的偏振 464

13.2 偏振像差的定义 465

13.3 偏振光线追迹的方法 467

13.4 旋转对称光学面形中的偏振像差函数 468

13.5 旋转对称光学系统中的偏振像差函数 472

13.6 薄膜设计与光学设计 473

第14章 计算机辅助装调 475

14.1 概述 475

14.2 计算机辅助装调数学模型的建立 475

14.3 计算机辅助装调的像差数据处理 478

14.4 基于Moore-Penrose广义逆的失调量求解方法 483

14.5 光学系统计算机辅助装调的数值模拟 485

第15章 非成像光学 499

15.1 辐射度学和光度学基本概念 499

15.2 照明光学系统基本组成 506

15.3 照明光学系统的设计 508

15.4 均匀照明的实现 511

15.5 太阳光能量获取系统 514

第16章 Zemax光学设计软件应用 521

16.1 概述 521

16.2 Zemax的用户界面 522

16.3 Zemax基本操作 528

16.4 应用实例 537

附录1 双胶合薄透镜参数表（冕玻璃在前） 543

附录2 双胶合薄透镜参数表（火石玻璃在前） 559

参考文献 574

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