Основы вычислительной оптики. Учебное пособие

ВВЕДЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ ТЕОРИЮ
СВЕТА
1.1. Электромагнитное поле
1.2. Волновое уравнение
1.3. Электромагнитная плоская волна
1.4. Основное уравнение геометрической оптики
1.5. Световые лучи
1.6. Закон преломления
1.7. Принцип Ферма и закон преломления
2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО
ПОСТРОЕНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
ПРЕДМЕТА СИСТЕМОЙ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
2.1. Параксиальная оптика
2.2. Оптика нулевых лучей
2.3. Кардинальные точки оптической системы
2.4. Геометрическое построение изображения
и основные оптические формулы
2.5. Ограничение световых пучков лучей в
оптической системе
3. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО
ИЗОБРАЖЕНИЯ
3.1. Условие образования точечного изображения
3.2. Декартовы поверхности в оптике
Декартовы преломляющие поверхности
Декартовы отражающие поверхности
3.3. Закон косинусов и его следствия
3.4. Аберрации широкого пучка лучей
3.5. Аберрации узкого пучка лучей
Меридиональный инвариант Аббе
Сагиттальный инвариант Аббе
3.6. Идеальное отображение
4. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ АБЕРРАЦИЙ
4.1. Уравнение луча. Волновая и поперечная
аберрации
4.2. Функция волновой аберрации. Первичные
аберрации
4.3. Допустимые величины первичных аберраций
Допустимая величина остаточной продольной
расфокусировки
изображения
Допустимая величина поперечного смещения
изображения
Допустимая величина остаточной сферической
аберрации
Допустимая величина остаточной комы
Допустимая величина остаточного астигматизма
4.4. Аберрационные свойства сферической
поверхности
5. ТЕОРИЯ ХРОМАТИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ
ЦЕНТРИРОВАННОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
5.1. Хроматическая аберрация положения
5.2. Хроматическая аберрация увеличения
5.3. Вторичный спектр или остаточная
хроматическая аберрация положения
Двухлинзовая система
Трёхлинзовая система
6. ТЕОРИЯ МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ
ЦЕНТРИРОВАННОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
6.1. Характеристические функции Гамильтона
6.1.1. Точечный эйконал
6.1.2. Смешанный эйконал
6.1.3. Угловой эйконал
6.1.4. Угловой эйконал преломляющей поверхности
вращения
6.2. Параксиальная оптика
6.3. Редуцированные координаты и эйконал
Шварцшильда
6.4. Первичные поперечные аберрации
Сферическая аберрация
Кома
Астигматизм и кривизна поверхности изображения
Дисторсия
6.5. Теорема сложения для случая первичных
аберраций
6.6. Коэффициенты первичных аберраций
произвольной центрированной системы оптических
поверхностей
6.7. Теорема Пецваля
7. АБЕРРАЦИИ ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА ТОНКИХ ЛИНЗ
И ТОНКИХ КОМПОНЕНТОВ
7.1. Аберрации тонкого компонента.
7.2. Теория основных параметров
7.3. Применение теории основных параметров для
анализа аберрационных свойств тонких
компонентов
Тонкая линза в воздухе
Тонкий апланатический компонент
Основные параметры апланатического
репродукционного объектива
в виде тонкого компонента
Компенсация сферической аберрации в
изображении, образованном тонким компонентом
при нескольких положениях предмета
Основные параметры тонкого компонента при
прямом
и обратном ходе лучей
7.4. Основные параметры тонкой линзы в воздухе
7.5. Афокальные двухлинзовые бесконечно тонкие
компоненты
8. АБЕРРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТОНКОЙ ЛИНЗЫ КАК
ЭЛЕМЕНТА композиции оптической системы
8.1. Аберрационные свойства тонкой линзы в
широких пучках лучей
8.2. Параметрический синтез оптических систем из
тонких линз при использовании аберрационных
свойств плоскопараллельной пластинки
8.3. Условия изопланатической коррекции
аберраций изображения, образованного тонкой
линзой
8.4. Аберрационные свойства тонкой линзы в узких
пучках лучей
8.5. Варианты композиции и параметрического
синтеза оптических систем с тонкой линзой в
качестве базового элемента
8.5.1. Параметрический синтез тонкой линзы при
условии изопланатической и анастигматической
коррекции аберраций
8.5.2. Параметрический синтез тонкой линзы с
пластинкой,
одна поверхность которой имеет несферическую
форму
8.5.3. Параметрический синтез тонкой линзы
с афокальным двухлинзовым компенсатором
8.5.4. Параметрический синтез тонкой линзы
с концентрическим мениском
8.5.5. Построение исходной схемы оптической
системы типа«планар»
8.5.6. Построение исходной оптической системы
типа «триплет»
8.5.7. Построение исходной оптической системы
объектива «Ортогоз»
9. АБЕРРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТОНКОГО
КОМПОНЕНТА
КАК БАЗОВОГО ЭЛЕМЕНТА КОМПОЗИЦИИ
ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
9.1. Двухлинзовая оптическая система объектива
зрительных труб
9.2. Параметрический синтез оптической системы
объектива, состоящей из двух тонких склеенных
линз
Метод профессора Г. Г. Слюсарева
параметрического синтеза тонкой оптической
системы из двух склеенных линз
9.3. Параметрический синтез оптической системы
объектива, состоящего из трёх тонких склеенных
линз
9.4. Параметрический синтез оптической системы
объектива, состоящей из склеенного из двух
тонких линз компонента
и отдельной тонкой линзы
9.5. Параметрический синтез оптической системы
объектива, состоящей из двух одинаковых
склеенных линз
9.6. Аберрационный анализ и параметрический
синтез двухкомпонентной схемы оптической
системы объектива
9.6.1. Параметрический синтез оптической системы
телеобъектива
9.6.2. Параметрический синтез оптической системы
объектива типа объектива Пецваля
10. СТРУКТУРА ИЗОБРАЖЕНИЯ, ОБРАЗОВАННОГО
ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ, И ОЦЕНКА ЕГО КАЧЕСТВА
10.1. Оптическая система как фильтр
пространственных частот
10.2. Структура изображения точечного предмета,
образованного оптической системой
10.2.1. Введение в дифракционную теорию
образования изображения
10.2.2. Интегральная теорема Гельмгольца -
Кирхгофа
10.2.3. Теория дифракции Кирхгофа
10.2.4. Дифракция Фраунгофера и Френеля
10.2.5. Дифракция Фраунгофера на отверстиях
разной формы
Прямоугольное отверстие
Круглое отверстие
Эллиптическое отверстие
10.2.6. Дифракционный интеграл при наличии
аберраций
Теорема смещения
Изменение опорной сферы
Формула Марешаля
11. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
11.1. Применение ЭВМ для расчёта оптических
систем
11.2. Автоматизация расчётов оптических систем
11.3. Разработка системы автоматизированного
проектирования оптики
ЛИТЕРАТУРА