现代光学工程 光学工程理论基础 计算公式分析方法 光学材料光学镀膜光度学技术书籍 球面透镜棱镜 照明专业光学专业书

《现代光学工程(原著第4版)》已经全面地进行了修改和订正，可以使读者获知光学和透镜的全新进展。《现代光学工程(原著第4版)》包含有光学工程理论、设计和实践的最新资料，其中包括光线追迹、光学系统设计和三级像差理论等新的章节。
《现代光学工程(原著第4版)》由著名光学专家Warren J.Smith教授撰写，这本目前最先进的光学指南全方位地覆盖了像的形成、基本的光学装置、像的评价、制造技术和测试方法等内容，具有很好的综合性和先进性。并具有如下特点：提供关于光学工程理论、设计和应用的最新资料；150多个详细插图；本版的新颖之处：提供新的光线追迹、光学系统设计和三级像差理论方面的内容；新的透镜设计；新的光学设计软件；新的问题和练习。

    《现代光学工程》(原著第四版)内容丰富，实用性强,是世界著名光学专家Warren J. Smith 先生60多年丰富工作经验的总结。本书内容不仅有成熟的光学工程理论基础、计算公式和分析方法，而且包括对光学工程问题的讨论和解决方案；不仅考虑到光学技术问题，而且还有经济成本的分析。该书全面考虑到设计、制造和测量技术，尤其体现在对系统总体布局的经典案例分析（第14章）、对光学工程中存在的实际问题的分析（第20章）、最有效地利用现有“库存”透镜（第21章），以及62种光学系统的设计实例（第19章）。既阐述了普通的球面透镜系统、棱镜系统、反射及折反系统，同时又讨论了非球面和衍射系统。
    本书可供光电子学领域从事光学仪器设计、光学系统和光机结构设计的设计师、光学零件制造工艺师和工程师阅读，也可以作为相关专业本科生、研究生和教师的参考书。

第1章光学基础知识1
11电磁光谱1
12光波的传播2
13Snell 折射定律4
14简单透镜和棱镜对波前的作用6
15干涉和衍射8
16光电效应12
练习13
参考文献14
第2章高斯光学：基点15
21概述15
22光学系统的基点16
23像的位置和大小17
24成像公式汇总22
25不在空气中的光学系统23
练习23
参考文献25
第3章近轴光学和计算26
31光线在一个表面上的折射26
32近轴区域28
33通过几个表面的近轴光线追迹29
34焦点和主点的计算33
35“薄透镜”36
36反射镜37
练习39
参考文献40
第4章光学系统方面的考虑41
41分离透镜系统41
42光学不变量45
43矩阵光学49
44yybar图50
45Scheimpflug 条件51
46符号规则总结52
练习53
参考文献54
第5章初级像差55
51概述55
52像差多项式和赛德像差55
53色差64
54透镜形状和光阑位置对像差的影响66
55像差随孔径和视场的变化69
56光程差（波前像差）70
57像差校正和剩余像差71
58光线交点曲线和像差的“级”74
59纵向像差、横向像差、波前像差（OPD）和角像差之间的关系78
练习80
参考文献82
第6章三级像差理论和计算83
61概述83
62近轴光线追迹84
63三级像差：表面贡献量86
64三级像差：薄透镜，光阑移动公式 89
65计算实例93
参考文献97
第7章棱镜和反射镜系统98
71概述98
72色散棱镜98
73 “薄”棱镜99
74最小偏折量100
75消色差棱镜和直视棱镜101
76全内反射102
77一个平面的反射103
78平面平行板105
79直角棱镜108
710屋脊棱镜110
711正像棱镜系统112
712倒像棱镜116
713五（角）棱镜117
714菱形棱镜和分束镜117
715平面反射镜119
716棱镜和反射镜系统的设计120
717制造误差分析124
参考文献124
第8章人眼特性125
81概述125
82眼睛的构造126
83眼睛的特性127
84眼睛的缺陷134
实验137
练习138
参考文献139
第９章光阑，孔径，光瞳和衍射140
91概述140
92孔径光阑和光瞳 141
93视场光阑141
94渐晕142
95消杂散光光阑、冷光阑和挡光板143
96远心光阑146
97孔径和像的照度——ｆ数和余弦四次方定律147
98焦深149
99孔径的衍射效应150
910光学系统的分辨率154
911高斯（激光）光束的衍射156
912傅里叶变换透镜和空间滤波160
练习160
参考文献163
第10章光学材料165
101反射、吸收和色散165
102光学玻璃170
103特种玻璃175
104晶体材料177
105光学塑料179
106吸收滤光片181
107散射材料和投影屏185
108偏振材料187
109光学胶和溶剂188
练习189
参考文献190
第11章光学镀膜192
111介电质反射和干涉滤光片192
112反射膜200
113分划板 203
练习204
参考文献205
第12章辐射度学和光度学原理206
121概述206
122逆平方定律；光强度207
123辐射率和朗伯（Lambert）定律208
124半球内的辐射208
125散射光源产生的辐照度209
126像的辐射度学211
127光谱辐射度学214
128黑体辐射215
129光度学219
1210照明装置224
练习227
参考文献230
第13章光学系统总体布局231
131望远镜和无焦系统231
132场镜和中继系统234
133出瞳、眼睛和分辨率236
134简单显微镜和放大镜244
135复式显微镜245
136测距机247
137辐射计和医用光学251
138光纤光学255
139变形系统260
1310变光焦度（变焦）系统264
1311衍射表面268
练习269
参考文献271
第14章系统总体布局中的案例分析（经典案例）273
141概述273
142摄远物镜274
143反摄远透镜275
144转像系统（中继系统）276
145转像系统（144节中）的孔径光阑277
146短距离望远镜278
147146节的场镜281
148147节的光线追迹282
149125倍显微镜283
1410Brueke 125×放大镜284
14114×机械补偿变焦物镜285
1412计算机绘制系统布局图289
1413设计有外部冷光阑的消色差中红外系统290
第15章波前像差和调制传递函数（MTF）297
151概述297
152光程差：焦点漂移297
153光程差：球差299
154像差（容限）公差304
155像的能量分布（几何）309
156点和线扩散函数310
157由于球差造成光斑的几何尺寸311
158调制传递函数314
159方波与正弦波靶标319
1510特殊调制传递函数：衍射受限系统320
1511径向能量分布328
1512具有初级像差光学系统的点扩散函数329
练习334
参考文献335
第16章光学设计的基础知识336
161概述336
162简单的弯月形照相物镜337
163对称原理342
164消色差望远物镜（薄透镜理论）344
165消色差望远物镜（设计形式）346
166光学设计中的衍射表面353
167库克（Cooke）三分离消像散物镜：三级理论358
168自动设计367
169对一些实际问题的考虑371
练习372
参考文献373
第17章目镜、显微镜和照相物镜的设计374
171望远系统和目镜374
172显微物镜381
173照相物镜388
174聚光镜系统406
175简单透镜的像差特性409
练习412
参考文献412
第18章反射镜和折反式系统的设计413
181反射系统413
182球面反射镜413
183抛物面反射镜415
184椭球面和双曲面反射镜416
185双反射镜系统的公式417
186过原点的锥形截面421
187施密特（Schmidt）系统422
188Margin反射镜（内表面镀膜反射镜）424
189Bouwers［或马克苏托夫(Maksutov)］系统425
1810对简单光学系统弥散斑尺寸的快速计算428
练习432
参考文献432
第19章物镜设计实例集、分析和说明433
191概述433
192物镜的数据表433
193光线追迹图434
194关于调制传递函数的注释436
195物镜目录437
196物镜设计实例439
参考文献500
第20章光学工程中的实际问题501
201光学加工501
202光学技术要求和公差511
203光学装配技术524
204光学实验室中的实际问题529
205公差预算实例545
参考文献549
第21章最有效地利用“库存”透镜551
211概述551
212库存透镜551
213一些简单的测量553
214系统原理样机和测试556
215像差方面的考虑559
216如何利用单透镜（单块零件）562
217如何使用双胶合物镜566
218库存透镜的组合566
219库存透镜的供应商574
附录A光线追迹和像差计算577
附录B一些器件的标准尺寸592
专业术语表594

    近几年，光学技术发展非常快，特别是现代光学技术与光电子技术的紧密结合，使光电子元器件、光学系统和仪器发生了很大变化，应用于当代各种高科技领域（如航空航天技术、信息传输和通信技术、生化和材料技术等），设计了诸多新型光电子装置，创立了新的光学原理和方法，开辟了更多、更新的应用领域，其在国民经济中的作用显得愈加重要和不可缺少。
    光学技术的快速发展有几个显著特征：在经典光学基础上创立了新的光学技术，最熟悉和实用的是二元光学（或衍射光学）和全息光学；在传统光学元件基础上创造出新的光学元件，最为典型的是非球面透镜、全息透镜（或衍射透镜）、二元光学元件和微光学阵列透镜；在一般光学研磨技术基础上发展和采用光学和计算全息加工、衍射光学元件和微光学元件加工以及精密模压成型等现代高新制造技术。
    促使光学技术迅速发展的重要因素是：利用大容量、高运算速度的计算机及功能强大的光机设计软件可以设计出更为完善的光学系统、光机系统和光电子系统；工业领域不断研制出新的光学材料，使光学零件和光电子元件的选材不会局限于玻璃和光学晶体，光学塑料、光学乳胶、金属、陶瓷及半导体材料都得到了广泛应用。
    光学技术的快速发展，使越来越多的科技人员从事光学及其相关专业，光学工程的研究领域也逐渐扩大，包括许多新的、无法预料的应用。随着对新型光学仪器可应用性的认识，人们会更迫切需要熟悉光学技术，尤其是现代光学工程方面的知识。由SPIE出版社和McGrawHill出版公司联合出版、Warren J. Smith 教授（美国）编写的《现代光学工程》(原著第四版)［Modern Optical Engineering(Fourth Edition）］一书，就是献给特别需要光学系统与设计技术信息、从事实际工作的工程师和科学家的一本好书。正如该书“前言”所述：国际上普遍认为，《现代光学工程》是光学工程技术人员的“必备书”。
    Warren J. Smith 先生毕业于罗彻斯特（Rochester）大学光学工程学院，在光学领域有60多年的工作经验，是世界上非常有声望的科学家。先后在田纳西州（TN）Oakridge的柯达（Eastman Kodak）公司、伊利诺伊州（IL）芝加哥市Simpson光学制造公司（光学总工程师）、加州（CA）Santa Barbara市的Raytheon公司（光学部经理）、Santa Barbara红外公司（研究和发展部主任）和Santa Barbara应用光学研究开发部（副总经理）工作。Warren J. Smith 先生是美国光学协会（OSA）芝加哥分部的创始人和主席,先后担任过南加州（OSSC）光学协会主席、美国光学协会主席、国际工程师协会（SPIE）美国协会主席，是美国光学协会（OSA）、SPIE和南加州光学协会资深会员，获得SPIE颁发的终身金奖。著有《现代光学工程——光学系统设计（Modern optical engineering—The design of optical systems）》、《现代光学系统设计手册（Modern lens design—A resource manual）》和《实用光学系统总体布局（Practical optical systems layout）》等著作。Warren J. Smith 先生是一位资深教育家，在威斯康星（Wisconsin）大学教授光学课程，并为SPIE、OSA和世界各地的公司和政府机构传授光学知识。
    《现代光学工程》一书内容丰富，不仅有成熟的光学工程理论基础、计算公式和分析方法，而且包括对光学工程问题的讨论和解决方案；不仅考虑到光学技术问题，而且还有经济成本的分析。与其他同类书籍相比，该书全面考虑到设计、制造和测量技术，首次介绍使用“库存”透镜，从而“变废为宝”。既阐述了普通的球面透镜系统、棱镜系统、反射及折反系统，同时又讨论了非球面和衍射系统。为使读者全面了解现代光学工程的含义，书中还介绍了光学材料、光学镀膜、人眼特性和光度学技术。一经出版，此书便受到国内外读者好评，已连续出了四版。
    阅读《现代光学工程》一书，使人感觉到就像正在阅读一个光学工程师的工作札记，通俗易懂，提纲挈领，方法扎实，结果实用。该书的重点不在纯理论阐述和像差分析，而是在工程应用上，是Smith先生60年呕心沥血工作的总结，其集中代表就是第14章对系统总体布局的经典案例分析、第20章对光学工程中存在的实际问题的分析以及第21章最有效地利用现有“库存”透镜。第19章给出了62种光学系统的设计实例，不仅提供了常规的结构布局和像差曲线图，还以列表形式给出系统的结构参数［表面曲率半径、透镜厚度、空气间隔、光阑位置、透镜（反射镜）直径和光学材料］，尤其是对同一结构类型给出了不同的结构形式，并分析不同形式的元件对光学性能的影响，如何采用简单可行的测量方法评估“库存”透镜的性能，怎样确定透镜和系统的公差范围，这些都是光学工程人员迫切需要的。
    在中文《现代光学工程》(原著第四版)的出版过程中，由于原书存在一些参数新旧单位混用,若换算成国际法定计量单位则会对原书产生较大改动。为保持与原书的一致性，本中文版保留了原书的物理量单位。同时,对书中一些印刷错误进行了修订，并增加了“译者注”。为使读者更准确地理解和使用该书，保留了英文参考文献和专业术语一节中术语名称的英文形式。
    周海宪翻译了第1～20章，程云芳翻译了第21章、附录和术语。在美国工作的周华君和程林先生对全书进行了认真校对，高级工程师王希军、张良、曾威和程云芳对该书做了专业校对和最终审核。
    该书的出版得到了清华大学教授、中国工程院院士金国藩先生、北京理工大学王涌天教授和浙江大学现代光学仪器国家重点实验室的极大支持，刘永祥、郭世勇、鲁保启、金朝瀚、翟文军等高级工程师，孙维国和刘凤玉研究员从不同方面给予了关注，在此表示衷心的感谢！
    本书可供光电子学领域中从事光学仪器设计、光学系统和光机结构设计的设计师、光学零件制造工艺师和工程师阅读，也可以作为相关专业本科生、研究生和教师的参考书。希望本书提供的材料和例子能够对军事、航空航天和民用光学仪器的设计提供有益指导。
译者

基本信息

书名:现代光学工程(原著第4版)

原价：198.00元

作者:沃伦J.史密斯 (Warren J.Smith)

出版社：化学工业出版社

出版日期：2011年8月1日

ISBN：9787122110770

字数：

页码：629

版次：第4版

装帧：精装

开本：16

重量：1.1 Kg

正文语种：简体中文

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《现代光学工程(原著第4版)》已经全面地进行了修改和订正，可以使读者获知光学和透镜的全新进展。《现代光学工程(原著第4版)》包含有光学工程理论、设计和实践的最新资料，其中包括光线追迹、光学系统设计和三级像差理论等新的章节。
《现代光学工程(原著第4版)》由著名光学专家Warren J.Smith教授撰写，这本目前最先进的光学指南全方位地覆盖了像的形成、基本的光学装置、像的评价、制造技术和测试方法等内容，具有很好的综合性和先进性。并具有如下特点：提供关于光学工程理论、设计和应用的最新资料；150多个详细插图；本版的新颖之处：提供新的光线追迹、光学系统设计和三级像差理论方面的内容；新的透镜设计；新的光学设计软件；新的问题和练习。

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内容提要

目录

第1章 光学基础知识
1.1 电磁光谱
1.2 光波的传播
1.3 Snell 折射定律
1.4 简单透镜和棱镜对波前的作用
1.5 干涉和衍射
1.6 光电效应
练习
参考文献
第2章 高斯光学：基点
2.1 概述
2.2 光学系统的基点
2.3 像的位置和大小
2.4 成像公式汇总
2.5 不在空气中的光学系统
练习
参考文献
第3章 近轴光学和计算
3.1 光线在一个表面上的折射
3.2 近轴区域
3.3 通过几个表面的近轴光线追迹
3.4 焦点和主点的计算
3.5 “薄透镜”
3.6 反射镜
练习
参考文献
第4章 光学系统方面的考虑
4.1 分离透镜系统
4.2 光学不变量
4.3 矩阵光学
4.4 yybar图
4.5 Scheimpflug 条件
4.6 符号规则总结
练习
参考文献
第5章 初级像差
5.1 概述
5.2 像差多项式和赛德像差
5.3 色差
5.4 透镜形状和光阑位置对像差的影响
5.5 像差随孔径和视场的变化
5.6 光程差（波前像差）
5.7 像差校正和剩余像差
5.8 光线交点曲线和像差的“级”
5.9 纵向像差、横向像差、波前像差（OPD）和角像差之间的关系
练习
参考文献
第6章 三级像差理论和计算
6.1 概述
6.2 近轴光线追迹
6.3 三级像差：表面贡献量
6.4 三级像差：薄透镜，光阑移动公式
6.5 计算实例
参考文献
第7章 棱镜和反射镜系统
7.1 概述
7.2 色散棱镜
7.3 “薄”棱镜
7.4 最小偏折量
7.5 消色差棱镜和直视棱镜
7.6 全内反射
7.7 一个平面的反射
7.8 平面平行板
7.9 直角棱镜
7.10 屋脊棱镜
7.11 正像棱镜系统
7.12 倒像棱镜
7.13 五（角）棱镜
7.14 菱形棱镜和分束镜
7.15 平面反射镜
7.16 棱镜和反射镜系统的设计
7.17 制造误差分析
参考文献
第8章 人眼特性
8.1 概述
8.2 眼睛的构造
8.3 眼睛的特性
8.4 眼睛的缺陷
实验
练习
参考文献
第9章 光阑，孔径，光瞳和衍射
9.1 概述
9.2 孔径光阑和光瞳
9.3 视场光阑
9.4 渐晕
9.5 消杂散光光阑、冷光阑和挡光板
9.6 远心光阑
9.7 孔径和像的照度——ｆ数和余弦四次方定律
9.8 焦深
9.9 孔径的衍射效应
9.10 光学系统的分辨率
9.11 高斯（激光）光束的衍射
9.12 傅里叶变换透镜和空间滤波
练习
参考文献
第10章 光学材料
10.1 反射、吸收和色散
10.2 光学玻璃
10.3 特种玻璃
10.4 晶体材料
10.5 光学塑料
10.6 吸收滤光片
10.7 散射材料和投影屏
10.8 偏振材料
10.9 光学胶和溶剂
练习
参考文献
第11章 光学镀膜
11.1 介电质反射和干涉滤光片
11.2 反射膜
11.3 分划板
练习
参考文献
第12章 辐射度学和光度学原理
12.1 概述
12.2 逆平方定律；光强度
12.3 辐射率和朗伯（Lambert）定律
12.4 半球内的辐射
12.5 散射光源产生的辐照度
12.6 像的辐射度学
12.7 光谱辐射度学
12.8 黑体辐射
12.9 光度学
12.10 照明装置
练习
参考文献
第13章 光学系统总体布局
13.1 望远镜和无焦系统
13.2 场镜和中继系统
13.3 出瞳、眼睛和分辨率
13.4 简单显微镜和放大镜
13.5 复式显微镜
13.6 测距机
13.7 辐射计和医用光学
13.8 光纤光学
13.9 变形系统
13.10 变光焦度（变焦）系统
13.11 衍射表面
练习
参考文献
第14章 系统总体布局中的案例分析（经典案例）
14.1 概述
14.2 摄远物镜
14.3 反摄远透镜
14.4 转像系统（中继系统）
14.5 转像系统（14.4节中）的孔径光阑
14.6 短距离望远镜
14.7 14.6节的场镜
14.8 14.7节的光线追迹
14.9 125倍显微镜
14.10 Brueke 125×放大镜
14.11 4×机械补偿变焦物镜
14.12 计算机绘制系统布局图
14.13 设计有外部冷光阑的消色差中红外系统
第15章 波前像差和调制传递函数（MTF）
15.1 概述
15.2 光程差：焦点漂移
15.3 光程差：球差
15.4 像差（容限）公差
15.5 像的能量分布（几何）
15.6 点和线扩散函数
15.7 由于球差造成光斑的几何尺寸
15.8 调制传递函数
15.9 方波与正弦波靶标
15.10 特殊调制传递函数：衍射受限系统
15.11 径向能量分布
15.12 具有初级像差光学系统的点扩散函数
练习
参考文献
第16章 光学设计的基础知识
16.1 概述
16.2 简单的弯月形照相物镜
16.3 对称原理
16.4 消色差望远物镜（薄透镜理论）
16.5 消色差望远物镜（设计形式）
16.6 光学设计中的衍射表面
16.7 库克（Cooke）三分离消像散物镜：三级理论
16.8 自动设计
16.9 对一些实际问题的考虑
练习
参考文献
第17章 目镜、显微镜和照相物镜的设计
17.1 望远系统和目镜
17.2 显微物镜
17.3 照相物镜
17.4 聚光镜系统
17.5 简单透镜的像差特性
练习
参考文献
第18章 反射镜和折反式系统的设计
18.1 反射系统
18.2 球面反射镜
18.3 抛物面反射镜
18.4 椭球面和双曲面反射镜
18.5 双反射镜系统的公式
18.6 过原点的锥形截面
18.7 施密特（Schmidt）系统
18.8 Margin反射镜（内表面镀膜反射镜）
18.9 Bouwers［或马克苏托夫(Maksutov)］系统
18.10 对简单光学系统弥散斑尺寸的快速计算
练习
参考文献
第19章 物镜设计实例集、分析和说明
19.1 概述
19.2 物镜的数据表
19.3 光线追迹图
19.4 关于调制传递函数的注释
19.5 物镜目录
19.6 物镜设计实例
参考文献
第20章 光学工程中的实际问题
20.1 光学加工
20.2 光学技术要求和公差
20.3 光学装配技术
20.4 光学实验室中的实际问题
20.5 公差预算实例
参考文献
第21章 最有效地利用“库存”透镜
21.1 概述
21.2 库存透镜
21.3 一些简单的测量
21.4 系统原理样机和测试
21.5 像差方面的考虑
21.6 如何利用单透镜（单块零件）
21.7 如何使用双胶合物镜
21.8 库存透镜的组合
21.9 库存透镜的供应商
附录A 光线追迹和像差计算
附录B 一些器件的标准尺寸
专业术语表

作者介绍

作者：沃伦J.史密斯 (Warren J.Smith) 译者：周海宪 程云芳

文摘

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序言