现代光学工程

出版时间：2011-8  出版社：化学工业  作者：沃伦J.史密斯  页数：629  
Tag标签：无  

前言

非常高兴《现代光学工程》一书第四次再版，许多读者都知道该书（“Modern Optical Engineering”）的缩写是MOE。与第三版明显不同，该版进行了许多修订，内容经过重新组织，并额外增加了6章，因此，是一本内容更为丰富的书。新版《现代光学工程》有许多小的改动和增减，由于太多而无法在此一一列出。新版《现代光学工程》共21章，两个附录和一个术语表。该书的第一版和第二版只有14章，第三版15章。近些年来，《现代光学工程》的内容越来越多，初始的第一版仅仅476页，第二版524页，第三版617页，而该版增加到768页（译者注：原英文版的页码）。早期版本对该领域的内容阐述得非常恰当，我希望该版本同样能够做到这一点。第一版前言是以下面一段话开始的：将本书献给那些特别需要光学系统与设计方面比较实用技术信息、从事实际工作的工程师或科学家。最近，随着对光学装置在诸如对准、计量、自动控制和空间(国防)领域可应用性的认识提高，迫切需要熟悉光学知识的技术人员，随之，电子、机械、物理或数学方面的许多人才都找到了比较高级的、与光学工程有关的位置。作者希望该书能够使他们增强信心，有助于非常好地完成其所承担的光学任务。近些年，从事光学技术的人员数量增加了许多倍，光学工程的研究领域也逐渐扩大了，包括许多新的、无法预料的应用，而上面引证的需求仍在继续。已经普遍认为，《现代光学工程》是一本“必备书”。希望该书新版同样是这种结果。该书新版的明显变化是其组织编排有修改：旧版的第2章被分为3章，即高斯光学、近轴计算和光学元件组合；有关像差的内容更加丰富，增加了三级像差理论和计算一章；旧版中光线追迹的大部分内容放到附录A中描述。增加了全新的一章：初级系统布局图研究，包括大量的、已经使用的设计例子，其中有变焦距物镜和红外制冷探测器系统的结构布局图。早期版本中阐述透镜设计的2章修改为3章（光学设计的基础知识，目镜、显微镜和照相物镜的设计，反射镜和折反式系统的设计）。旧版第14章中给出了“44种透镜设计实例”，而新版扩充至“62种”， 对像差的描述不仅给出光线交点曲线图和纵向球差（表示出三种波长）、单色畸变和场曲，而且还给出纵向和横向色差（三种波长）。全书以相同的表示方式，替代旧版中对单色纵向球差和场曲的表示。在“光学工程中的实际问题”一章之后，增加了全新的一章：“库存”透镜的应用。现在，已经全部完成了旧版中各章之后的大量练习，而非简单地给出正确答案。有一个新的术语表，力图做成光学系统设计文献中最好、最完整、最权威和最准确的术语表。有两个新的附录：光线追迹和标准尺寸。将一个公差预估的演示实例增加到“光学工程中的实际问题”(第20章)中。在“人眼特性”一章， 还包括一些有趣的“自己动手做”的目视实验。按照我的观点，单个人或比较小规模的小组是不可能编写出光学工程和光学系统设计“整本书”的，任何一本书首先是阐述作者个人的经验（没有人会亲身去做每一件事），所以，借此机会强烈建议，凡对《现代光学工程》一书感兴趣，认为该书有使用价值的读者应当同时阅读Kingslake编著的“Optical System Design”(Academic，1983)以及由Fischer 和Tadic编著的“Optical System Design”(McGrawHill,2000)之书，对其所研究的项目会有更全面的观察。最后，我要对许多朋友和同事表示感谢，在60年的光学研究生涯中，让我分享了他们的许多知识，在他们的帮助下，每天我都会有所收获。特别要感谢位于Carlsbad市的Rockwell Collins Optronics公司中与我同办公室工作的Jerry Carollo和 Greg Newbold,以及为我提供光学设计程序OSLO（每天都要使用）的Lambda Research公司的Leo Gardner先生。祝大家一切都好！Warren J. Smith

内容概要

　　本书由21章和2个附录组成，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，颇受读者青睐，连续四版。该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。与其它同类书籍相比，该书全面考虑到设计、制造和测量技术，尤其是对系统总体布局的经典案例分析（14章）、对光学工程中存在的实际问题的分析（20章）、最有效地利用现有“库存”透镜（21章），以及62种光学系统的设计实例（19章）都使该书颇具特色。作者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、人眼特性和光度学方面的有关内容。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。

作者简介

　　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、SPIE美国协会主席，是美国光学协会（OSA）、国际工程师协会（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“近代光学工程—光学系统设计（Modern optical engineering-The design of optical
systems）”，“近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。

书籍目录

第一章 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
第二章 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
第三章 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
第四章 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-y bar图
 4.5 Scheimpflug条件
 4.6 符号规则总结
　练习
　参考文献
第五章 初级像差
 5.1 概述
 5.2 像差多项式和塞德像差
 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）与角像差之间的关系
　练习
　参考文献
第六章 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
第七章 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 一块平面的反射
 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
第八章 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
第九章 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－ 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 傅立叶变换透镜和空间滤波
 练习
　参考文献
第十章 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 吸收滤波片
 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
第十一章 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
第十二章 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 辐射率和郎伯（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
第十三章 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
第十四章 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 反摄远物镜
 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 125x显微镜
 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
第十五章 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
第十六章 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
第十七章 目镜，显微镜和照相物镜头的设计
 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
第十八章 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 过原点的锥面截面
 18.7 施密特（Schmidt）系统
 18.8 Mangin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
第十九章 物镜设计实例集，分析和说明
 1 9.1 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
第二十章 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
第二十一章 最有效地利用“库存”镜头
 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如何使用双胶合透镜
 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

章节摘录

版权页：插图：

编辑推荐

《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。

用户评论 (总计32条)

•   这本书真的非常的不错，内容丰富，实用性强，非常适合从事光学设计人员或与光学有关的人员使用的一本好书，值得推荐！
•   比较全面地介绍了光学知识及相关应用。但各个篇幅都较少。
•   我是照明光学的从业者，昨天刚拿到书，书的封面封底类似字典的那种封装，内容很干净，插图简明易懂，很适合自学（当然也得自己做相关的实验相结合最好）。昨晚一不留神就看到了1点，好书。
•   书不错，精装的，希望国内多一点像这样的光学书籍！
•   写的很细致，很适合实际工作需要
•   尚未发现明显缺陷，还不过，推荐购买，内容也比较全了。
•   好书，可以作为一本很好的参考书。
•   初学者教程，了解一下
•   各个方面都非常好强烈推荐
•   这本书很不错，比实体书店便宜不少
•   还没读完，不知道怎么样
•   工具书，慢慢看！
•   由浅入深，值得一看
•   内容在其他的各种书中都能参阅，但本书汇集比较全面，
•   贵啊、书一般、现在的书都是互相巢
•   经典参考书但翻译的很多地方不太准确，比如F数总说成速度，感觉读起来很别扭
•   还在看 开始的概念来看 基本不详细 再配合一本应用光学才行 希望这本书的亮点在后头
•   可供参考的一本译著，原著很有名，但译著水平尚有差距。
•   目录少了几页啊
•   这本书就是介绍一下现代光学都能干啥屁事儿，但是看完这本书别指望能学到啥屁事，当个备忘录还是不错的。就是翻译的史无前例的烂！！
•   本来挺好的书，寄过来的时候，封面都折坏了。。。有褶皱。。。。哎。。。没中不足啊
•   这本书很多地方和国内通行的光学书不同。读完国内的书之后，看看别人是怎样讲述同样的内容，有不同的感受。一是能加深知识的了解。再一个，从不同的角度讲述同样的内容，能给人更多的启发。还有这本书和实际工作的联系也是一大看点。比如如何利用现成的玻璃，来完成自己的工作。
•   外国人的书就是太贵了，感觉还不错。很好用的工具书。
•   适合初学者，但翻译得不怎么样
•   这本书还是很不错的，虽然还没仔细研读啊
•   内容还不错，翻译尽管语句通顺，但欠精炼和精准。
•   挺实用的，写的很不错，从基础讲起。图很多，公式也很清晰，很注重实际的例子。缺点是有时用的单位是in，而不是mm。以及其算角度都是从光线起算。另：书比想象中小。还有就是章节顺序和国内有些差别。
•   有一个角都磕坏了
•   很工程化的教材
•   专业教材，不错！
•   订单321741662，
•   值得放在手上经常看看