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上篇幾何光學與光學設計第一章幾何光學基本定律與成像概念
第一節幾何光學的基本定律和原理
一、光波與光線
二、幾何光學的基本定律
三、費馬原理
四、馬呂斯定律
第二節成像的基本概念與完善成像條件
一、光學繫統與成像概念
二、完善成像條件
三、物、像的虛實
第三節光路計算與近軸光學繫統
一、基本概念與符號規則
二、實際光線的光路計算
三、近軸光線的光路計算
第四節球面光學成像繫統
一、單個折射面成像
二、球面反射鏡成像
三、共軸球面繫統
習題
第二章理想光學繫統
第一節理想光學繫統與共線成像
理論
第二節理想光學繫統的基點與基面
一、無限遠的軸上物點對應的像點F′
二、無限遠軸上像點對應的物點F
三、物方主平面與像方主平面間的關繫，理想光學繫統的基點和基面
四、實際光學繫統的基點位置和焦距的計算
第三節理想光學繫統的物像關繫
一、圖解法求像
二、解析法求像
三、由多個光組組成的理想光學繫統的成像
四、理想光學繫統兩焦距之間的關繫
第四節理想光學繫統的放大率
一、軸向放大率
二、角放大率
三、光學繫統的節點
四、用平行光管測定焦距的依據
第五節理想光學繫統的組合
一、兩個光組組合分析
二、多光組組合計算
三、舉例
第六節透鏡
習題
第三章平面與平面繫統
第一節平面鏡成像
一、平面鏡成像原理
二、平面鏡旋轉特性
三、雙平面鏡成像
第二節平行平板
一、平行平板的成像特性
二、平行平板的等效光學繫統
第三節反射稜鏡
一、反射稜鏡的類型
二、稜鏡繫統的成像方向判斷
三、反射稜鏡的等效作用與展開
第四節折射稜鏡與光楔
一、折射稜鏡的偏向角
二、光楔及其應用
三、稜鏡色散
第五節光學材料
一、透射材料的光學特性
二、反射光學材料的光學特性
習題
第四章光學繫統中的光闌與光束
第一節光闌
一、孔徑光闌
二、視場光闌
第二節照相繫統中的光闌
第三節望遠鏡繫統中成像光束的選擇
第四節顯微鏡繫統中的光束與分析
一、簡單顯微鏡繫統中的光束
二、遠心光路
三、場鏡的應用
第五節光學繫統的景深
一、光學繫統的空間像
二、光學繫統的景深
第六節數碼照相機鏡頭的景深
習題
第五章光度學和色度學基礎
第一節輻射量和光學量及其單位
一、輻射量
二、光學量
三、光學量和輻射量間的關繫
第二節光傳播過程中光學量的變化規律
一、點光源在與之距離為r處的表面上形成的照度
二、面光源在與之距離為r處的表面上形成的照度
三、單光管內光亮度的傳遞
四、光束經界面反射和折射後的亮度
五、餘弦輻射體
第三節成像繫統像面的光照度
一、軸上像點的光照度
二、軸外像點的光照度
三、光通過光學繫統時的能量損失
四、光學繫統的總透射比
第四節顏色的分類及顏色的表觀特征
一、顏色及其分類
二、顏色的表觀特征
第五節顏色混合及格拉斯曼顏色混合定律
一、顏色混合
二、格拉斯曼顏色混合定律
第六節顏色匹配
一、顏色匹配和顏色匹配實驗
二、顏色方程式
三、顏色匹配實驗的結論
第七節色度學中的幾個概念
一、顏色刺激
二、三原色
三、三刺激值
四、光譜三刺激值或顏色匹配函數
五、色品坐標及色品圖
六、色度學中常用的光度學概念
第八節顏色相加原理及光源色和物體
色的三刺激值
一、顏色相加原理
二、光源色和物體色的三刺激值
第九節CIE標準色度學繫統
一、CIE1931標準色度學繫統
二、CIE1964補充標準色度學繫統
三、CIE標準照明體和標準光源
四、CIE關於照明和觀察條件的規定
五、CIE色度學繫統表示顏色的方法
第十節均勻顏色空間及色差公式
一、（x，y，Y）顏色空間是非均勻顏色空間
二、均勻顏色空間及相應的色差公式
第十一節顏色測量
一、顏色測量原理
二、顏色測量方法分類
三、顏色測量方法
習題
第六章光線的光路計算及像差理論
第一節概述
一、基本概念
二、像差計算的譜線選擇
第二節光線的光路計算
一、子午面內的光線光路計算
二、沿軸外點主光線細光束的光路計算
三、計算舉例
第三節軸上點的球差
一、球差的定義和表示方法
二、球差的校正
第四節正弦差和彗差
一、正弦差
二、彗差
第五節場曲和像散
一、場曲與軸外球差
二、像散
第六節畸變
第七節色差
一、位置色差、色球差和二級光譜
二、倍率色差
第八節像差特征曲線與分析
一、像差特征曲線
二、像差特征曲線分析
第九節波像差
習題
第七章典型光學繫統
第一節眼睛及其光學繫統
一、眼睛的結構——成像光學繫統
二、眼睛的調節及校正
三、眼睛——輻射接收器
四、眼睛的分辨率
五、眼睛的對準精度
六、眼睛的景深
七、雙目立體視覺
第二節放大鏡
一、視覺放大率
二、光束和線視場
第三節顯微鏡繫統
一、顯微鏡的視覺放大率
二、顯微鏡的線視場
三、顯微鏡的出瞳直徑
四、顯微鏡的分辨率和有效放大率
五、顯微鏡的景深
六、顯微鏡的照明方法
七、顯微鏡的物鏡
第四節望遠鏡繫統
一、望遠繫統的分辨率及工作放大率
二、望遠鏡的視場
第五節目鏡
第六節攝影繫統
一、攝影物鏡的光學特性
二、攝影物鏡的景深
三、攝影物鏡的類型
四、數碼相機（digitalcamera）
第七節投影繫統
一、基本參數
二、投影物鏡的結構型式
三、照明繫統
四、基於DMD的投影光學繫統
五、DMD空間光調制器
第八節變焦距光學繫統
一、變焦距光學繫統的原理
二、變焦距繫統的變焦方程
三、機械補償變焦繫統
第九節光學繫統的外形尺寸計算
一、轉像繫統和場鏡
二、帶有對稱透鏡轉像繫統的望遠鏡
習題
第八章現代光學繫統
第一節激光光學繫統
一、高斯光束的特性
二、高斯光束的傳播
三、高斯光束的透鏡變換
四、高斯光束的聚焦和準直
五、高斯光束的整形
六、LD光束特性及其整形
第二節傅裡葉（Fourier）變換光學繫統
一、相干光學處理繫統
二、傅裡葉變換物鏡的光學設計要求及結構型式
第三節掃描光學繫統
一、掃描方程式
二、常用光學掃描形式
三、掃描物鏡——fθ物鏡
第四節光纖光學繫統
一、階躍型光纖的基本原理
二、梯度折射率光纖
三、光纖束的傳光、傳像特性
四、光纖光學繫統
五、光纖面板與光錐
第五節紅外光學繫統
一、紅外光學材料
二、紅外光學繫統的結構型式
三、紅外光學繫統的冷闌與冷闌效率
四、紅外光學繫統的無熱化設計
第六節特殊面型及特殊結構光學繫統
一、自由曲面光學繫統
二、折／衍混合成像光學繫統
三、離軸反射式光學繫統
四、微透鏡及微透鏡陣列
五、共形光學繫統
六、自適應光學繫統
習題
第九章光學繫統的像質評價
第一節瑞利判斷與波前圖
一、瑞利判斷（RayleighJudgement）
二、波前圖（WavefrontMap）
第二節中心點亮度與能量包容圖
一、中心點亮度（BrightnessofCenterDisk）
二、能量包容圖（EncircledEnergy）
第三節分辨率與點擴散函數
一、分辨率（ResolvingPower）
二、點擴散函數（PointSpreadFunction）
第四節星點檢測法與點列圖
一、星點檢測法（StarTest）
二、點列圖（SpotDiagram）
第五節光學傳遞函數評價成像質量
一、利用MTF曲線來評價成像質量
二、利用MTF曲線的積分值來評價成像質量
第六節其他像質評價方法222
一、方均根（Root-Mean-Square，RMS）統計評價
二、光程差曲線與光線差曲線
三、照度分析與光譜分析
四、雜散光分析
第七節光學繫統的像差公差
一、望遠物鏡和顯微物鏡的像差公差
二、望遠目鏡和顯微目鏡的像差公差
三、照相物鏡的像差公差
習題2
第十章光學設計
第一節PW形式的初級像差繫數
一、PW的定義及PW形式的初級像差繫數
二、薄透鏡繫統初級像差的PW表示式
第二節薄透鏡繫統的基本像差參量
一、對像差參量P、W進行規化
二、對物體位置進行規化
三、規化色差繫數C1
四、用規化像差參量P、W表示的初級像差繫數
第三節雙膠合薄透鏡組的基本像差參量與結構參數的關繫234
一、雙膠合薄透鏡組的獨立結構參數
二、基本像差參量P 、W 和C1與結構參數的關繫
三、P 、W 與玻璃材料的關繫
四、求解雙膠合薄透鏡組結構參數的
步驟
第四節單薄透鏡的P 、W 和C1與結構參數的關繫
第五節用PW方法求解初始結構參數實例
一、雙膠合物鏡的初始結構設計
二、雙分離物鏡的初始結構設計
第六節光學繫統的像差校正方法
一、繫統中各光組（以至各面）的像差分布合理，盡量減小高級像差
二、繫統的像差具有合理的匹配
三、改變單個面的曲率半徑
四、整體彎曲
五、利用特殊位置的透鏡或透鏡組的像差特性
六、利用對稱型結構的像差特性，成對地修改結構參數
七、增加膠合面，校正色差或單色像差
八、更換玻璃，校正色差或單色像差
九、加入無光焦度校正板
十、移動光闌至合適的位置
十一、通過攔光，改善軸外點成像質量
十二、加入非球面
第七節光學繫統的優化設計
一、概述
二、光學鏡頭設計中常用優化方法的數學原理
三、阻尼因子p、權因子μj和評價函數
四、邊界條件
五、小結
第八節—5×顯微物鏡的優化設計實例
一、方法1
二、方法2
第九節激光掃描物鏡優化設計實例
一、設計要求
二、優化設計過程與結果
第十節三片數碼相機物鏡優化設計實例
一、三片數碼相機物鏡的光學特性和像質要求
二、初始結構
三、加厚鏡片的過程
四、優化
第十一節雙高斯物鏡優化設計實例
一、設計背景概述
二、雙高斯物鏡的初始結構
三、優化
第十二節非球面鏡頭優化設計實例
一、概述
二、非球面激光聚焦物鏡優化設計實例
三、孔徑角U′=61°、後工作距l′≥20mm的非球面聚光鏡的優化設計
習題
上篇習題部分參考答案
上篇主要參考文獻
下篇物理光學
……
下篇附錄
附錄A矢量分析及場論的主要公式
附錄B二維傅裡葉變換關繫及其基本定理
附錄C幾個常用函數的定義及傅裡葉變換
附錄D卷積和相關
附錄Eδ函數
附錄F貝塞爾函數
附錄G矩陣
下篇習題部分參考答案
下篇主要參考文獻

本書是“十二五”普通高等教育本科國家規劃教材，是根據高等教育規劃教材的編寫要求，以及更新教材內容、反映現代科技發展和應用的原則，在普通高等教育“十一五”國家規劃教材《工程光學（第3版）》基礎上重新修訂而成。本書編寫一貫堅持注重基本理論的論述，加強理論與工程實際的結合，突出現代光學與光學技術發展的指導思想。本書修訂後仍分為上、下兩篇，上篇為幾何光學和光學設計，下篇為物理光學。全書繫統地介紹了工程光學的基本原理、方法和應用。

1999年，《工程光學》（第1版）正式出版。16年來，相繼出版了第2版、第3版，眾多學子已從學生時代成為社會中堅。今天，第4版以嶄新面貌，迎來《工程光學》的17歲生日。 第4版得益於移動互聯網新技術，使傳統紙質書具有了網絡支持功能。請大家按照以下步驟，通過手機等移動端設備獲得本書的圖片動畫演示、重要知識點講解等數字化學習資源。 本書配套的網絡支持功能，將會不斷進行升級和擴展，對購買本書的讀者是免費提供的。如果您在學習過程中，有任何問題或建議，都歡迎發郵件到jinacmp@163com。 感謝天津大學的謝洪波老師，制作了本書上篇相關章節的圖形動畫，感謝天津大學的蔡懷宇老師為本書配套了教師授課課件。 機械工業出版社 第4版前言《工程光學(第4版)》是“十二五”普通高等教育本科重量規劃教材。根據高等教育重量規劃教材的編寫要求，以及改進教學方法、更新教學內容、突出等