本书将基础性光学原理用于光学系统设计和像差平衡，定位于阐述光学设备的光学系统总体设计原理与光学镜头设计基础。本书分为几何光学、像差理论、典型光学系统和光学系统设计四部分，各部分均反映了光学与光电子学的进展和光学系统设计的新发展。其中，几何光学和像差理论详细讲述了光学系统设计基本理论；典型光学系统包括眼睛，显微和望远光学系统，摄影和投影光学系统，自由曲面及其在光学系统中的应用，以及特殊光学系统，包含了当前近期新的光学系统，例如全息术补偿像差、3D打印光学系统、3D显示光学系统、太赫兹光学系统、折衍混合光学系统、共形自由曲面光学系统、复眼仿生光学系统和自适应光学系统等；光学设计部分包括光学系统初始结构求解、像质评价和像差平衡，并辅以光学设计实例。

第一部分 几 何 光 学
第1章 几何光学的基本定律和成像的概念
1.1 几何光学的基本概念
1.2 几何光学的基本定律
1.3 费马原理及其应用
1.4 马吕斯定律
1.5 成像的概念
习题
第2章 球面和共轴球面系统
2.1 光线经过单个折射球面的折射
2.2 单个折射球面的成像倍率、拉赫不变量
2.3 共轴球面系统
2.4 球面反射镜
习题
第3章 理想光学系统
3.1 理想光学系统和共线成像
3.2 理想光学系统的焦点与焦平面、主点与主平面、焦距、节点
3.3 理想光学系统的物像关系
3.4 理想光学系统的放大率
3.5 理想光学系统的物像关系特性曲线
3.6 光学系统的组合
3.6.1 两个光组的组合
3.6.2 多个光组的组合
3.7 透镜
3.8 实际光学系统焦点位置和焦距的计算
3.9 几种典型系统的理想光学系统性质
3.9.1 望远镜系统
3.9.2 显微镜系统
3.9.3 照相物镜系统
3.10 矩阵运算在几何光学中的应用
3.10.1 近轴光的矩阵表示
3.10.2 物像矩阵
3.10.3 用高斯常数表示系统的基点位置和焦距
3.10.4 薄透镜系统的矩阵运算
习题
第4章 平面镜和平面系统
4.1 平面镜成像
4.2 双平面镜系统
4.3 反射棱镜
4.3.1 反射棱镜的类型
4.3.2 屋脊棱镜
4.3.3 三面直角棱镜立方角锥棱镜
4.3.4 棱镜的组合
4.3.5 棱镜的展开及结构参数K
4.3.6 棱镜成像方向辨别原则
4.4 折射棱镜
4.4.1 折射棱镜的最小偏角
4.4.2 折射棱镜的色散
4.4.3 色散棱镜的形式
4.5 光楔
4.6 光学材料
4.6.1 透明光学材料透射材料
4.6.2 玻璃的选择
4.6.3 塑料光学材料
4.6.4 反射光学材料
习题
第5章 光学系统中的光阑
5.1 光阑在光学系统中的作用
5.2 光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
5.3 视场光阑
5.4 渐晕光阑
5.4.1 轴外点发出光束的渐晕
5.4.2 消除渐晕的条件
5.4.3 渐晕系数
5.5 光学系统的景深
5.5.1 光学系统的空间像
5.5.2 光学系统的景深
5.6 远心光路
5.7 消杂光光阑
5.8 几种典型系统的光束
习题
第6章 光能及其计算
6.1 光通量Luminous Flux
6.2 发光强度
6.3 光照度和光出射度
6.4 光亮度
6.5 光通量和光亮度在光学系统中的传递、像面光照度
6.6 光学系统中光能损失的计算
6.7 光能计算
习题
第7章 颜色
7.1 概述
7.2 颜色的特征和分类
7.3 色光混合与格拉斯曼定律
7.4 颜色的匹配
7.5 色度学基础
7.6 CIE标准色度学系统
7.6.1 1931CIE—RGB系统
7.6.2 1931CIE—XYZ系统
7.6.3 1931CIE—XYZ色品图
7.6.4 光源色和物体色的三刺激值
7.6.5 表示颜色特征的两个量—主波长和颜色纯度
7.6.6 CIE1964补充标准色度学系统
7.6.7 CIE色度学系统表示颜色的方法
7.7 均匀颜色空间及色差公式
7.7.1 (x,y,Y)颜色空间是非均匀的颜色空间
7.7.2 均匀颜色空间及对应的色差公式
7.8 光源
7.8.1 表示光源颜色特性的两个参量
7.8.2 CIE标准照明体和标准光源
7.9 色光混合匹配计算
7.10 中国颜色体系
习题
第二部分 像 差 理 论
第8章 光线的光路计算
8.1 概述
8.2 子午面内的光线光路计算
8.3 轴外点细光束的光路计算
8.4 空间光线的光路计算
8.4.1 通过球面的空间光线的光路计算矢量公式
8.4.2 二次曲面的空间光线的光路计算矢量计算公式
8.4.3 细光束子午焦点和弧矢焦点位置的计算
8.4.4 高次非球面空间光线计算矢量计算公式
8.4.5 空间光线初始数据的确定和终结公式
习题
第9章 光学系统的像差
9.1 轴上点球差
9.1.1 球差的定义及其计算
9.1.2 光学系统的球差分布公式
9.1.3 单个折射球面的球差分布系数、不晕点
9.1.4 单个折射球面的球差正负和物体位置的关系
9.2 彗差
……