本书在编写过程中“与时俱进”,保证基础,“去陈出新”,紧跟时代需求。本教材已改编或修订过两次,每一次都有精简和增加当代新内容。本书将基础性光学原理用于光学系统设计和像差平衡,定位于阐述光学设备的光学系统总体设计原理与光学镜头设计基础。本书仍保持四个部分:几何光学,像差理论,典型光学系统和光学系统设计。在本版修订过程中,各部分均反映了光学与光电子学的进展和光学系统设计的新发展。
本书主要修订的内容充分反映了当前光学系统设计前沿,包括现代光学系统,如微光学系统、衍射光学系统、自由曲面光学系统、自聚焦透镜光学、非球面光学系统、光纤光学系统,以及光学薄膜的选择;光电光学系统;红外光学系统和国内外光学设计软件的原理及应用等。
本书可作为高等学校光电类相关专业的教材或教学参考书,也可供从事光学设计和光学仪器设计工作的科技人员参考。

**部分几何光学
第1章几何光学的基本定律和成像的概念
1.1几何光学的基本概念
1.2几何光学的基本定律
1.3费马原理及其应用
1.4马吕斯定律
1.5成像的概念
习题
第2章球面和共轴球面系统
2.1光线经过单个折射球面的折射
2.2单个折射球面的成像倍率.拉赫不变量
2.3共轴球面系统
2.4球面反射镜
习题
第3章理想光学系统
3.1理想光学系统和共线成像
3.2理想光学系统的焦点与焦平面.主点与主平面、焦距、节点
3.3理想光学系统的物像关系
3.4想光学系统的放大率
3.5理想光学系统的物像关系特性曲线
3.6光学系统的组合
3.7透镜
3.8实际光学系统焦点位置和焦距的计算
3.9几种典型系统的理想光学系统性质
3.10矩阵运算在几何光学中的应用
习题
第4章平面镜和平面系统
4.1平面镜成像
4.2双平面镜系统
4.3反射棱镜
4.4折射棱镜
4.5光楔
4.6光学材料
习题
第5章光学系统中的光阑
5.1光阑在光学系统中的作用
5.2光学系统的孔径光阑.入射光瞳和出射光瞳
5.3视场光阑
5.4渐晕光阑
5.5光学系统的景深
5.6远心光路
5.7消杂光光阑
5.8几种典型系统的光束限制
习题
第6章光能及其计算
6.1光通量(LuminousFlux)
6.2发光强度
6.3光照度和光出射度
6.4光亮度
6.5光通量和光亮度在光学系统中的传递、像面光照度
6.6光学系统中光能损失的计算
6.7光能计算
习题
第7章颜色
7.1概述
7.2颜色的特征和分类
7.3色光混合与格拉斯曼定律
7.4颜色的匹配
7.5色度学基础
7.6CIE标准色度学系统
7.7均匀颜色空间及色差公式
7.8光源
7.9色光混合匹配计算
7.10中国颜色体系
习题

第二部分像差理论
第8章光线的光路计算
8.1概述
8.2子午面内的光线光路计算
8.3轴外点细光束的光路计算
8.4空间光线的光路计算
习题
第9章光学系统的像差
9.1轴上点球差
9.2彗差
9.3像散和像面弯曲
9.4畸变
9.5正弦差
9.6位置色差
9.7倍率色差
9.8像差曲线的绘制及举例
9.9像差的级数展开
9.10像差分布公式
习题
第10章初级单色像差
10.1初级单色像差的一般表示式
10.2五种初级像差
10.3具有初级像差的光束结构
10.4赛得和数的表示形式
习题
第11章初级色差
11.1消像差谱线选择
11.2初级色差
11.3薄透镜系统的初级色差
11.4二级光谱
习题
第12章像差综述及计算结果处理
12.1概述
12.2初级像差系数和光阑位置的关系
12.3光阑像差与物面像差的关系
12.4初级像差系数与物面位置的关系
12.5折射平面和平行平板的初级像差
12.6反射光学元件的初级像差
12.7单个折射球面及一些典型折射光学元件的初级像差分析
12.8对称式系统的像差特性
12.9光学系统傀差特性曲线
12.10像差特性曲线的分析
习题
第13章光学系统的波像差
13.1概述
13.2轴上点的波像差及其与球差的关系
13.3轴外点的波像差及其与垂轴像差的关系
13.4波像差的一般表示式
13.5参考点移动产生的波像差和焦深
13.6色差的波像差表示
13.7光学系统的像差容限
习题

第三部分典型光学系统
第14章眼睛
14.1概述
14.2眼睛的构造,标准眼
14.3眼睛的调节和聚散
14.4眼睛的适应
14.5眼睛的视角分辨率
14.6眼睛像差的表述
14.7人眼波前像差测量方法
14.8眼睛的缺陷与校正
14.9双日立体视觉
14.10体视测距原理
14.11颜色视觉
习题
第15章目视光学系统
15.1概述
15.2放大镜
15.3显微镜系统及其特性
15.4显微镜的分辨率和有效放大率
15.5显微镜物镜
15.6显微镜的照明系统
15.7望远系统
15.8望远物镜
15.9目镜
15.10透镜转像系统和场镜
15.11望远系统的外形尺寸计算
习题
第16章摄影及投影光学系统
16.1摄影系统的光学特性
16.2摄影镜头(镜头)
16.3取景和测距系统
16.4感光胶片
16.5光电传感器
16.6放映和投影镜头
16.7放映和投影系统的照明
习题
第17章非球面及其在光学系统中的应用
17.1概述
17.2非球面曲面方程
17.3非球面的初级像差
17.4次圆锥曲面及其衍生高次项曲面
17.5施密特校正器的设计
17.6柱面.超环面.离轴曲面及微结构阵列
17.7衍射光学元件
17.8自由曲面
习题
第18章几种特殊光学系统
18.1光电接收器的主要特点
18.2光电光学系统
18.3光学薄膜选择
18.4梯度折射率光学系统设计
18.5激光仪器光学系统概述
18.6光纤成像光学系统
18.7中.远热红外成像基础
18.8紫外(UV)光学系统概述
习题

第四部分光学设计
第19章以初级像差求取光学系统初始结构
19.1光学系统的基本像差参量及其规化
19.2双胶合透镜组P∞,W∞和CI与结构参数的关系
19.3单薄透镜的P∞,W∞,CI和结构参数的关系
19.4用PW方法求解简单物镜的结构
习题
第20章光学系统设计示例
20.1中倍平场显微物镜设计
20.2双高斯型物镜设计
20.3变焦距物镜
习题
第21章系统设计的像质评价
21.1概述
21.2瑞利判断用于光学系统像质评价
21.3**点亮度
21.4分辨率
21.5点列图
21.6边界曲线
21.7光学传递函数
习题
第22章像差自动平衡
22.1概述
22.2像差自动平衡评价函数
22.3阻尼*小二乘法光学自动设计原理
22.4光学设计软件及流程
22.5像差自动平衡计算实例
习题
……

本教材是根据1983年长春会议上关于修订现有教材的规定和1984年杭州会议通过的《应用光学》大纲修订的。
修订后的教材分为四部分:**部分几何光学,第二部分像差理论,第三部分典型光学系统,第四部分光学设计。
本书和第l版相比,所修订的内容主要有:
在几何光学部分中,对“理想光学系统理论”一章的系统作了较大的调整,使之更加精练和系统化,并增加了“典型光学系统的理想光学系统性质”一节。对“平面光学系统”一章的内容作了适当的补充,并加强了动态平面系统成像的图示。在“光学系统中的光阑”一章中,建立了渐晕光阑的概念,以及渐晕光阑在光学系统中的作用,同时对消杂光光阑的概念及设计方法也作了阐述。在“光能及其计算”一章中,对于光度学中的各物理量及其单位,均按**标准的规定作了重新整理。本部分又增设了“颜色”一章,以使读者对应用光学的范畴有所了解。
在像差理论部分,不再用轴上点像差和轴外点像差的分类顺序来讲授,而是按实际像差和初级像差来分类,在概念上明确划分。对于实际像差分布,只保留了球差分布,以便导出有关像差公式,其余不常用的其他像差分布则不再保留。赛得和数的各种形式不再分散在各章中,而是集中于一节讲述。把棱镜的初级像差、物面移动和光阑移动引起的初级像差变化,以及像差特性曲线及有关分析等,集中于“像差综述”一章。这样处理后的像差理论,系绕l生显得强了,篇幅也有所削减,教学中的难点也可能在一定程度上解决了。
在典型光学系统部分,对于传统的三种典型系统:显微系统、望远系统、照相摄影系统的叙述作了适当的精练。为了适应现代光学仪器的发展,增加了“特殊光学系统”一章,主要讨论了光电光学系统、激光光学系统、梯度变折射率光学系统和纤维光学系统等的设计原理。
在本教材的光学设计部分,主要讨论了光学系统的初始结构设计、像差自动平衡、像质评价等内容,同时给出平场显微镜,双高斯型照相物镜的整个设计过程作为例子,还阐述了变焦距物镜的高斯光学设计以及非球面设计的基本原理。
本书的修订是集中了各兄弟院校的教学实践经验,在编写过程中,大纲审定会上,审稿擒此,清华大学、北京工业大学、北京工业学院、哈尔滨工业大学、上海机械学院、上海工业大学、浙江大学、华中工学院、武汉测绘学院等院校的同行们都提出了宝贵的意见。
本书由天津大学张以谟同志主编,清华大学王民强同志主审。参加修订的同志有:天津大学张以谟(第1~5章,第8~12章)、田学飞(第7章)、清华大学王民强(第6章)、邬敏贤(第19章)、张鸿澄(第20章)、浙江大学王子余(第13章)、北京工业大学张文璟、刘长江(第14,15章)、长春光机学院杨大任(第16章)、上海机械学院顾培森(第17,18,2l章)。
本书为高等学校光学仪器专业教材,及其他光学专业的教学参考书,也可作为从事光学技术工作的科枝人员参考。

本书特色:
◎在编写过程中“保证基础”,“推陈出新”,系统性、前沿性和实用性强
◎定位于阐述光学设备的光学系统总体设计原理与光学镜头设计基础
◎经多次修订和完善,凝聚了全国多所院校光学仪器专业的教学经验
◎秉承并保持了前几版教材的特色,保证了内容的整体性和结构的完整性