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第一篇 光学设计9

第一章 几何光学成象9

第一节 正负号规定9

第二节 光学成象基本原理9

第三节 近轴光学基本公式10

一、单个折射球面的公式10

二、一般共轴球面系统的公式11

三、放大率公式11

四、光学系统的组合12

第四节 光学系统中光束的限制13

一、光栏13

二、渐晕13

三、焦深15

四、景深15

五、远心光路17

第二章 光的波动性及其应用18

第一节 光的干涉18

一、光的干涉18

二、光波干涉的应用19

第二节 光的衍射22

一、光的衍射22

二、光学仪器的鉴别率23

第三节 光的偏振27

一、光的偏振27

二、偏振光的应用29

第三章 目标和接收器31

第一节 目标31

一、目标的光能量公式31

二、光源33

三、物体35

第二节 接收器36

一、眼睛36

二、光电接收器件40

三、感光胶片43

第四章 光学系统象差计算47

第一节 光线光路计算47

一、近轴光线光路计算47

二、三角法实际光线光路计算48

三、矢量法空间光线光路计算49

四、细光束焦点计算52

五、轴对称非球面光线光路计算53

第二节 象差计算和象差曲线59

一、象差计算公式59

二、象差曲线61

第三节 初级象差计算63

一、初级象差系数与初级象差的关系64

二、初级象差系数64

第四节 实际象差分布公式67

第五节 几何象差和波象差的关系68

第六节 象差公差68

一、望远系统及显微系统的象差公差68

二、照相物镜的象差公差69

第五章 光学系统结构单元70

第一节 反射镜70

一、平面反射镜70

二、平面反射镜系71

三、球面反射镜71

第二节 反射棱镜72

一、基本定义72

二、反射棱镜的分类及符号73

三、反射棱镜的视场角74

四、反射棱镜的外形尺寸计算75

五、反射棱镜两面角的计算76

六、反射棱镜的初级象差77

七、反射棱镜的误差78

八、反射棱镜表83

九、反射棱镜应用实例92

第三节 折射棱镜96

一、折射棱镜的性质和作用96

二、消色差折射棱镜和直视棱镜的设计96

三、折射棱镜的放大率96

第四节 光楔和补偿器96

一、使用在平行光路中的补偿器97

二、使用在会聚光路中的补偿器97

三、使用在焦面上的旋转光楔98

第五节 透镜99

一、单薄透镜99

二、双胶合薄透镜100

三、无光焦度双胶合薄透镜102

四、无光焦度等折射率双薄透镜103

五、两组定焦距薄透镜103

六、厚透镜104

表5-18 单薄透镜参数表106

表5-19 双胶合薄透镜P0表108

表5-20 双胶合薄透镜参数表115

表5-21 无光焦度双胶合薄透镜参数表185

表5-22 厚透镜表186

第六节 非球面188

一、概述188

二、非球面初级象差理论189

三、非球面反射镜190

四、非球面透镜191

第七节 滤光镜192

一、有色玻璃滤光镜192

二、金属干涉滤光镜196

三、薄膜式中性滤光镜196

四、乳白玻璃的中性滤光镜197

五、毛玻璃的滤中镜197

六、偏振滤光镜197

七、滤光镜的其他要求198

第八节 场镜和分划板199

一、场镜199

二、分划板199

第九节 保护玻璃202

一、密封性保护玻璃202

二、抗应力保护玻璃203

三、导电加热的保护玻璃203

四、保护光学零件表面的保护玻璃205

五、照明窗及观察窗玻璃205

第六章 典型光组设计方法206

第一节 望远物镜设计206

一、双胶物镜设计206

二、三片式望远物镜设计207

三、简单的折反射物镜设计208

第二节 显微物镜设计211

一、中倍(李斯特)显微物镜设计212

二、高倍显微物镜设计215

三、远心物镜设计215

第三节 目镜设计217

一、目镜设计特点及常用目镜类型217

二、对称目镜设计之一(求解法)219

三、对称目镜设计之二(查表法)220

四、艾尔弗目镜设计225

第四节 照相物镜设计226

一、照相物镜设计特点及常用类型226

二、三片照相物镜设计228

三、双高斯照相物镜设计230

第七章 典型光学系统结构233

第一节 双胶望远物镜233

第二节 目镜282

第三节 照相和投影制版物镜304

第四节 显微物镜319

第八章 望远系统设计327

第一节 设计的基本步骤327

第二节 光学性能及其公差的确定327

第三节 望远系统设计举例331

一、对光学性能的要求331

二、方案选择和外形尺寸计算331

三、象差设计333

第四节 透镜转象系统设计337

一、对转象系统的要求337

二、放大率β？=-1的双透镜组转象系统设计337

三、任意放大率的转象系统设计338

四、放大率可变的转象系统设计339

第九章 光学零件技术要求341

第一节 光学制图341

一、总则341

二、光学系统图341

三、光学胶合件图与零件图343

四、光学胶合件图345

五、光学零件图345

六、玻璃制件图纸355

第二节 对光学玻璃的要求355

第三节 光学零件的技术要求356

一、光学零件表面半径数值系列356

二、光学零件的外径371

三、光学零件的中心厚度及边缘最小厚度371

四、透镜有关公差372

五、光学零件的倒边373

六、透镜中心偏差374

七、角度公差374

八、光学零件的气泡度要求375

九、光学零件的表面光洁度379

十、光学零件的表面误差382

十一、光学零件的表面镀膜385

十二、光学零件的胶合405

十三、光学零件外圆涂漆406

十四、光学零件的鉴别率406

十五、分划板有关技术条件406

第四节 光学零件矢高和重量计算408

第十章 光学材料409

第一节 无色光学玻璃409

一、无色光学玻璃的分类和牌号409

二、无色光学玻璃的质量指标409

三、无色光学玻璃的理化性能417

四、无色光学玻璃牌号及性能对照表421

第二节 耐辐射光学玻璃440

一、牌号、类别和级别440

二、耐辐射光学玻璃的质量指标441

三、国内外耐辐射光学玻璃对照表443

第三节 有色光学玻璃444

一、有色光学玻璃分类、分级和牌号444

二、有色光学玻璃的质量指标453

三、有色光学玻璃的理化性能455

四、国内外有色光学玻璃牌号对照表488

第四节 晶体材料490

一、晶体的理化性能490

二、晶体的特性曲线和光学常数491

第五节 其他光学材料507

一、窗用平板玻璃(JG40-62)507

二、TQ1透气玻璃(WJ278-65)508

三、有机玻璃509

四、赛璐璐511

五、石英光学玻璃512

六、常用液体的折射率514

第二篇 光学测量515

第十一章 基本测量工具515

第一节 平行光管515

表11-1 平行光管各种结构型式515

表11-2 平行光管各种物镜型式516

第二节 自准直望远镜517

表11-3 三种自准直望远镜比较518

第三节 测微目镜518

一、丝杠式测微目镜519

二、楔块移动式测微目镜520

三、光楔移动式测微目镜521

四、 阿基米德螺旋线式测微目镜522

五、平板玻璃摆动式测微目镜523

六、补偿透镜式测微目镜524

第四节 常用基本工具525

一、方管前置镜525

二、五角棱镜526

三、平面反射镜526

四、水准器526

五、铅垂线527

第五节 光具座527

第十二章 光学基本量的测量529

第一节 玻璃折射率的测量529

一、全反射法529

二、V形棱镜法531

三、最小偏向角法532

四、自准直法534

表12-1 五种测量折射率方法比较534

第二节 球面曲率半径的测量535

一、环形球径仪测量曲率半径535

二、自准直法测量曲率半径536

三、刀口仪测量曲率半径537

表12-2 四种测量曲率半径的仪器比较538

第三节 焦距和截距的测量538

一、根据公式xx′=ff′测量539

二、根据公式f′=β·x=？测量539

三、根据公式f′=？测量542

四、选配成对物镜的方法544

五、负透镜焦距的测量544

六、特长焦距的测量545

表12-3 八种测量焦距方法比较546

第四节 棱镜角度的测量546

一、测角仪测量棱镜角度546

二、自准直望远镜测量角度误差和平行差548

三、激光平面干涉仪检验屋脊棱镜双象差553

第五节 旋转非球面的测量554

一、用样板测量554

二、用机械法测量555

三、在投影仪上测量556

四、用液面法测量556

五、用近似球面测量557

六、用反射成象测量二次非球面557

七、用法线象差测量559

八、用测量带球差的方法检验560

九、用象差补偿的方法测量560

十、用浸液法测量二次非球面560

第十三章 望远系统光学性能测量562

第一节 视度562

一、用普通视度筒测量562

二、用大量程视度筒测量563

三、用半透镜视度筒测量563

第二节 视差564

一、视度测量法565

二、摆头法566

三、平行光管视差的测量566

第三节 出射光瞳的形状、直径、距离和眼点距离568

第四节 放大率570

一、用两个平行光管测量570

二、用一个平行光管和一个前置镜测量570

三、用一个标准光栏和一个倍率计测量571

第五节 视场571

一、用广角平行光管测量571

二、其他测量方法571

第六节 象倾斜和分划倾斜572

一、分划倾斜的测量572

二、象倾斜的测量572

三、相对倾斜的测量572

四、目镜光轴不水平时的测量573

第七节 透光率573

第八节 双眼观察系统的特殊性能575

一、光轴平行性575

二、放大率差577

三、相对象倾斜577

第十四章 照相物镜测量578

第一节 相对孔径的测量578

第二节 透光率的测量578

第三节 漫射系统的测量578

第四节 象面照度均匀性的测量579

第十五章 评定光学系统象质的几种方法580

第一节 鉴别率板580

表15-1 鉴别率图案换算表(WT1005-62)581

表15-3 各种鉴别率图案583

第二节 鉴别率的测量585

一、照相物镜鉴别率的测量585

二、望远系统鉴别率的测量588

第三节 星点法589

一、轴上点衍射象591

二、轴外点衍射象594

第四节 阴影法596

附录 光学系统设计常用名词符号603