仪器光学

全书共6章。第1～3章主要介绍光学系统设计要点，第1章阐明了光学系统拉氏不变量及其与光能和信息传递的关系；第2章阐述了光学系统参数和外形尺寸计算方法与过程，通过高倍短筒望远镜、长焦距望远摄影物镜及变焦距摄影系统等典型例子介绍光学总体设计方法；第3章在概述光学传递函数理论及其计算和测量方法的基础上，重点阐述其在光学系统总体设计和质量评估中的运用。第4～6章分别阐述星体测量相机、光谱仪器、高速摄影系统设计研制过程中的光学总体问题及其解决方法。

序
前言
第1章 拉氏不变量 1
1.1 拉氏不变量与其他几何光学定律 1
1.2 拉氏不变量与光能的传递 4
1.3 拉氏不变量与实际光学信息量 5
参考文献 7
第2章 光学系统参数和外形尺寸计算 8
2.1 望远镜系统 8
2.1.1 高倍短筒望远镜 8
2.1.2 长焦距望远摄影物镜 11
2.2 显微镜系统 15
2.3 摄影系统 17
2.3.1 变焦距系统高斯光学 17
2.3.2 长焦距电视变焦距物镜 27
2.3.3 变焦距显微照相物镜 28
2.3.4 电视跟踪用变焦距物镜 30
参考文献 32
第3章 光学传递函数的应用 33
3.1 OTF的基本概念 33
3.2 光学系统OTF的计算和测量 36
3.2.1 光学系统OTF的计算 36
3.2.2 光学系统OTF的测量 45
3.3 其他环节的传递函数 47
3.3.1 人眼 47
3.3.2 底片 49
3.3.3 摄像管 50
3.3.4 微通道板 50
3.3.5 大气抖动 51
3.3.6 机械扰动 52
3.3.7 像移 52
3.3.8 光学投影屏 53
3.4 用OTF评价光学系统质量 53
3.4.1 切线法 54
3.4.2 低对比分辨能力法 55
3.4.3 特征频率法 58
3.5 典型光学系统质量评价 59
3.5.1 显微镜系统 59
3.5.2 光刻微缩系统 61
3.5.3 电视摄像物镜 62
3.5.4 电影摄影物镜 63
3.5.5 制版镜头 64
3.5.6 望远镜系统 65
参考文献 66
第4章 星体测量相机 67
4.1 绪言 67
4.2 传输通道中各环节的传递特性 68
4.2.1 目标和背景的光度特性 68
4.2.2 大气传输条件 70
4.2.3 光学系统对信息传递的影响 71
4.2.4 照相底板特性的考虑 72
4.3 光学信息的可探测性 72
4.3.1 运动物体角速度产生的像移量 72
4.3.2 大气抖动引起的像点扩散 73
4.3.3 光学系统产生的像点扩散 73
4.3.4 温度变化引起的像点扩散 74
4.3.5 感光底板引起的像点扩散 74
4.3.6 快门振动引起的像点扩散 74
4.3.7 目标像点尺寸的确定 74
4.3.8 目标和背景对比度的考虑 75
4.3.9 目标曝光量的计算 77
4.4 光学系统参数的确定 77
4.4.1 星等与光学系统口径和焦距的关系 78
4.4.2 视场和焦距的确定 79
4.5 光学系统的技术要求及质量评价 81
4.5.1 对镜头的像差要求 82
4.5.2 机械结构对光学系统的要求 82
4.5.3 光学系统的质量评价 83
参考文献 84
第5章 光谱仪器 85
5.1 绪言 85
5.2 色散棱镜 85
5.2.1 棱镜的色散和利用率 86
5.2.2 棱镜的波长分辨能力 89
5.2.3 棱镜的缺陷 89
5.2.4 几种色散棱镜光谱装置 93
5.3 平面衍射光栅 95
5.3.1 光栅衍射色散 95
5.3.2 分辨能力 96
5.3.3 光栅的谱线弯曲 97
5.3.4 几种平面光栅光谱装置 99
5.4 凹面光栅 100
5.4.1 球面反射光栅的光程表示式 101
5.4.2 光栅方程 103
5.4.3 聚焦条件 104
5.4.4 可见光和近紫外凹面光栅装置 105
5.4.5 真空紫外凹面光栅装置 108
5.4.6 凹面光栅装置性能比较和像散讨论 109
5.5 阶梯光栅 113
5.6 法布里-珀罗标准具 115
5.6.1 反射膜的性质和条纹的形状 115
5.6.2 条纹的色散 119
5.6.3 谱线叠级情况 119
5.6.4 分辨本领 119
5.7 傅里叶干涉分光计 121
5.8 光谱仪用的光学系统 123
5.8.1 典型光谱仪光学系统组成 123
5.8.2 成像系统 124
5.8.3 照明系统 128
5.9 光谱仪器的光学总体问题 131
5.9.1 双光束红外分光光度计简介 131
5.9.2 分辨能力 132
5.9.3 信号噪声比 136
5.9.4 主要光学元件的技术参数 138
参考文献 140
第6章 高速摄影光学 141
6.1 绪言 141
6.2 高速摄影的种类 142
6.3 棱镜补偿相机中的棱镜 145
6.3.1 经棱镜后的像点坐标变化 145
6.3.2 像点的位移速度 147
6.3.3 棱镜参数计算 150
6.3.4 旋转棱镜的像差 152
6.4 转镜高速摄影机光学 156
6.4.1 转镜扫描相机的时间分辨率 156
6.4.2 几种转镜分幅相机的光学结构 159
6.4.3 信息量问题 161
6.5 反射镜补偿法 163
6.5.1 基本工作原理 163
6.5.2 轴外物点的成像关系 164
6.5.3 轴外像点的像移 167
6.5.4 进一步减小像移的方法 170
6.5.5 会聚光束中的补偿旋转反射镜 174
6.6 棱镜环和透镜环的补偿系统 176
6.7 同一照片上记录多个像的方法 177
6.8 线缝记录法的光学问题 181
6.9 全息高速摄影 182
6.10 高速摄影用的光学系统 184
参考文献 185