光学系统设计详解

"《光学系统设计》是一本深入探讨光学设计和工程的书籍，由罗伯特·E·费舍尔撰写，他拥有在光学领域多年的经验，是光学设计、制造和测试领域的专家。本书涵盖了从基本光学原理到高级光学系统设计的广泛主题，旨在帮助读者理解并解决实际光学系统设计中的问题。 书中首先介绍了光学系统的基本概念和规格参数，如成像光学系统的目的和如何定义基本参数。接着讨论了光阑、瞳孔和暗角等基本原理，以及它们在系统中的作用。第三章深入到衍射、像差和图像质量，解释了像质的重要性、几何像差的来源和衍射现象，以及如何根据衍射限制性能来确定系统规格。 第四章阐述了光学路径差（OPD）的概念，包括Rayleigh标准、峰谷波前误差和波像差多项式，并讨论了景深的影响。第五章回顾了特定的几何像差，如球面像差、彗差、像散、场曲、畸变和色差，以及如何消除这些像差。 第六章涉及玻璃材料的选择，包括塑料，概述了材料属性、玻璃地图和部分色散，提供了选择玻璃的指导。第七章讨论了球面和非球面表面的设计，解释了非球面表面的定义、应用和规范。 第八章介绍了设计形式，包括折射和反射系统的配置、相对优点，以及镜子和棱镜的应用，还涉及视觉系统的设计。第九章详细阐述了光学设计过程，描述了优化镜头系统时的步骤，以及设计师如何处理设计任务。 第十章关注计算机性能评估，包括分辨率、光线追踪曲线、斑点图、光学路径差、包围能量和MTF（调制传递函数）等关键概念。第十一章讲解了高斯光束成像，涵盖光束腰、光束发散、激光束的准直和聚焦。 第十二章介绍了热红外成像的基础知识，特别是在3-5微米和8-12微米谱带内的应用，以及紫外光学。第十三章探讨了衍射光学，包括其多种应用形式和设计、建模工具，以及衍射光学元件的制造和用途。 第十四章涉及照明系统的设计，如科勒照明和阿贝照明，以及光学不变量和扩束度。第十五章涵盖了性能评价和光学测试，包括标准的1951年美国空军目标测试、调制传递函数、干涉测量和其他测试方法。最后，第十六章讨论了公差和可生产性，包括如何为光学系统设定公差、不同公差导致的图像退化如何叠加、公差的形式以及参数调整和典型成本模型的公差示例。 这本书对于希望深入了解光学设计和工程的读者来说是一份宝贵的资源，无论他们是初学者还是经验丰富的专业人士。"