Handbook of Lens Design (Optical Engineering Series, Vol 44)

Z......Page
electromagnetic wave 1......Page 0001
refraction law 10......Page 0010
Snell's law 11......Page 0011
vectorial form of law of refraction 13......Page 0013
vertex 15......Page 0015
--- meridional by Q-U method 20......Page 0020
gaussian optics 23......Page 0023
--- paraxial by y-nu method 26......Page 0026
Delano's relation 27......Page 0027
virtual object 30......Page 0030
virtual image 32......Page 0032
telecentric system 35......Page 0035
optical sine theorem 37......Page 0037
1.7.1 The Lagrange Theorem 39......Page 0039
Herschel Invariant 41......Page 0041
spherical surfaces 45......Page 0044
2.1.1 Some Parameters for Conic Surfaces 48......Page 0047
normals, aberration of 50......Page 0049
paraboloid, off-axis 52......Page 0051
--- curvature 53......Page 0052
--- of skew rays 55......Page 0054
2.2.1 Transfer from First Surface to Plane Tangent to Next Surface 56......Page 0055
osculating sphere 57......Page 0056
2.2.3 Transfer from Osculating Sphere to Aspheric Surface 62......Page 0061
refraction at aspheric surface 67......Page 0066
2.2.5 Refraction at Toroidal or Sphero-Cylindrical Surfaces 69......Page 0068
2.2.6 Summary of Results 71......Page 0070
tilt of an optical surface 75......Page 0074
2.3 Relations Between Ray and Wave Aberrations 77......Page 0076
--- basic theory 83......Page 0082
lens maker's formula 87......Page 0086
--- nodal points 89......Page 0088
3.4 Image Formation with Convergent Lenses 91......Page 0090
3.5 Image Formation with Divergent Lenses 93......Page 0092
system of several lenses 95......Page 0094
image formation with thick lenses 97......Page 0096
cardinal points 100......Page 0099
4.4 Thick Lenses 104......Page 0103
--- basic theory 107......Page 0106
system of several lenses, Lagrange theorem in 111......Page 0110
stop shift 113......Page 0112
4.7.2 Shifting the Object and Image Planes 115......Page 0114
y-y diagram 116......Page 0115
--- basic theory 123......Page 0121
--- primary 129......Page 0127
--- spherical aberration of 134......Page 0132
--- of plane parallel plate 139......Page 0137
--- of aspherical surfaces 140......Page 0138
surfaces free of spherical aberration 142......Page 0140
hyperboloidal mirrors 144......Page 0142
Fermat's law 145......Page 0143
--- polynomial 147......Page 0145
--- caustic in 149......Page 0147
aberration balancing 153......Page 0151
--- high order 155......Page 0153
off-axis aberrations 159......Page 0156
--- coma 166......Page 0163
sine condition 170......Page 0167
6.3.1 Offense Against the Sine Condition 171......Page 0168
coma contribution 173......Page 0170
--- coma of 176......Page 0173
6.4 Astigmatism 177......Page 0174
--- image 180......Page 0177
astigmatic curves 184......Page 0181
comatic image 186......Page 0183
6.4.4 Aplanatic Refractive Surfaces 191......Page 0188
distortion contribution 193......Page 0190
off-axis aberrations in aspherical surfaces 196......Page 0193
optical path and aberrations 201......Page 0198
symmetrical principle 205......Page 0202
6.9 Stop Shift Equations 207......Page 0204
7.1 Introduction 215......Page 0212
--- chromatic aberration in 216......Page 0213
7.2.1 Axial Chromatic Aberration of a Thin Lens 219......Page 0216
--- basic 221......Page 0218
dyalite lens 224......Page 0221
--- with one glass 225......Page 0222
spherochromatism 229......Page 0226
Conrady's D-d achromatization 230......Page 0227
secondary color aberration 233......Page 0230
apochromatic triplet 235......Page 0232
7.4 Magnification Chromatic Aberration 234......Page 0231
--- stop shift with 240......Page 0237
7.4.2 Correction of the Magnification Chromatic Aberration 241......Page 0238
--- correction with one glass 242......Page 0239
wave aberration polynomial 249......Page 0245
Zernike polynomials 255......Page 0251
8.3 Transverse Aberration Polynomials 262......Page 0258
axial plot 264......Page 0260
9.1 Huygens - Fresnel Theory 275......Page 0270
9.2 Fresnel Diffraction 276......Page 0271
9.3 Fraunhofer Diffraction 281......Page 0276
9.3.1 Circular Aperture 284......Page 0279
annular aperture 288......Page 0283
diffraction aberration images 289......Page 0284
resolution criteria 290......Page 0285
Marechal criterium 295......Page 0290
9.5.1 Optical Transfer Function and Strehl Ratio 302......Page 0297
gaussian beams 303......Page 0298
focusing a gaussian beam 306......Page 0301
stop position analysis 313......Page 0307
spot diagram 316......Page 0310
spot size 317......Page 0311
radial energy distribution 322......Page 0316
10.3.1 Calculation from Transverse Aberrations Data 323......Page 0317
optical path calculation 324......Page 0318
10.3.3 Conrady's Method to Compute Wavefront Deformation 328......Page 0322
line spread function 330......Page 0324
10.5.1 Geometrical Optical Transfer Function 334......Page 0328
tolerance to aberrations 336......Page 0330
simple optical systems 341......Page 0335
single lens 342......Page 0336
magnifiers 343......Page 0337
single imaging lens 346......Page 0340
landscape lens 351......Page 0345
11.3 Spherical and Paraboloidal Mirrors 354......Page 0348
11.3.1 Spherical Mirror 355......Page 0349
11.3.2 Paraboloidal Mirror 359......Page 0353
11.4 Periscopic Lens 363......Page 0357
landscape lens, achromatic 365......Page 0359
achromatic double lens 367......Page 0361
Rapid rectilinear lens 368......Page 0362
Dyson system 370......Page 0364
Offner system 371......Page 0365
Gabor plates 372......Page 0366
speed of photographic lens 377......Page 0371
symmetrical anastigmat systems 378......Page 0372
double Gauss lens 379......Page 0373
asymmetrical systems 383......Page 0377
12.3.2 The Telephoto Lens 385......Page 0379
Cooke triplet 387......Page 0381
Tessar lens 396......Page 0390
zoom lenses 398......Page 0392
--- basic theory 409......Page 0403
--- magnifying power 412......Page 0406
--- design 414......Page 0408
Wollaston lenses 417......Page 0411
prismatic lenses 420......Page 0414
sphero-cylindrical lenses 423......Page 0417
--- basic theory 427......Page 0421
ocular 430......Page 0424
--- nonaplanatic doublet 433......Page 0427
--- broken contact 439......Page 0433
--- parallel air-spaced doublet 442......Page 0436
--- cemented aplanatic doublet 443......Page 0437
laser light collimators 444......Page 0438
terrestrial telescopes 446......Page 0440
--- eyepieces 450......Page 0444
Ramsden eyepiece 453......Page 0447
terrestrial eyepiece 455......Page 0449
symmetric eyepiece 456......Page 0450
Erfle eyepiece 459......Page 0453
relays 460......Page 0454
twinkling 463......Page 0457
visual limit in a telescope 465......Page 0459
--- photographic limit in 466......Page 0460
Schmidt camera 468......Page 0462
Bouwers camera 471......Page 0465
--- Newton 474......Page 0468
two mirror telescopes 475......Page 0469
--- first order design 476......Page 0470
--- Cassegrain 481......Page 0475
--- Ritchey-Chretien 487......Page 0481
--- Dall-Kirham 492......Page 0486
Nasmythe focus configuration 495......Page 0489
--- light shields 496......Page 0490
--- field correctors 501......Page 0495
Wynne corrector 503......Page 0497
--- Schmidt Cassegrain 506......Page 0500
15.6.2 Flat Field Anastigmatic Schmidt-Cassegrain Telescope 508......Page 0502
aplanatic Schmidt Cassegrain 510......Page 0504
--- multiple mirror 511......Page 0505
adaptive optics 513......Page 0507
16.1 Compound Microscope 521......Page 0515
resolving power of microscope 525......Page 0519
--- objectives 529......Page 0523
--- low power objectives 533......Page 0527
--- Lister objectives for 534......Page 0528
oil immersion microscope objective 535......Page 0529
Schwarzschild microscope objective 537......Page 0531
--- eyepieces 539......Page 0533
16.3.1 Huygens Eyepieces 541......Page 0535
substage condenser 543......Page 0537
slide projector 549......Page 0542
--- coherence in 551......Page 0544
--- lamp 552......Page 0545
--- condenser in 553......Page 0546
--- lens 554......Page 0547
--- anamorphic 556......Page 0549
--- overhead 558......Page 0551
profile 559......Page 0552
television projection 560......Page 0553
18.1 Tunnel Diagram 563......Page 0555
tunnel diagram for prisms 564......Page 0556
transforming an image 567......Page 0559
--- deflecting 570......Page 0562
retroreflecting prisms 573......Page 0565
reverting prisms 575......Page 0567
rotation prism 578......Page 0570
--- beam splitting 580......Page 0572
triangular dispersing prism 582......Page 0574
--- basic theory 587......Page 0579
zig-zag method 588......Page 0580
19.3 Glatzel Adaptive Method 590......Page 0582
--- constrained least squares 591......Page 0583
--- linearization in 593......Page 0585
--- Lagrange multipliers in 594......Page 0586
19.4.3 Matrix Representation 598......Page 0590
19.4.4 Numerical Calculation of Matrix Solution 601......Page 0593
weight factors 602......Page 0594
error function 603......Page 0595
19.5.2 Boundary Conditions 609......Page 0601
19.6 Modern Trends in Optical Design 610......Page 0602
--- global 611......Page 0603
--- flow chart for 613......Page 0605
A Appendix 1 - General Bibliography of Lens Design 619......Page 0611
notation 623......Page 0615
partial dispersion 633......Page 0625
synthetic fused silica 638......Page 0630
ultraviolet materials 639......Page 0631
aplanatic Abbe condition 536......Page 0530
Abbe number 220......Page 217
633......Page 625
Abbe surfaces 192......Page 0189
optical aberration coefficients 627......Page 0619
aberration polynomial 147......Page 145
249......Page 245
transverse aberrations 262......Page 258
afocal lens 399......Page 0393
afocal systems 427......Page 421
430......Page 424
focal ratio 287......Page 0282
Wollaston prism 570......Page 562
571......Page 563
spread function 296......Page 0291
distance L, 17......Page 0017
aplanatic Abbe surfaces 191......Page 188
192......Page 189
triangular astigmatism 260......Page 0256
paraboloid 45......Page 44
62......Page 61
67......Page 66
140......Page 138
196......Page 193
177......Page 174
184......Page 181
visual quality lens 337......Page 0331
--- plane 16......Page 0016
prolate spheroid 46......Page 0045
thick lens, back focal length 106......Page 0105
--- back focal length 110......Page 0109
binocular prism system 581......Page 0573
603......Page 595
609......Page 601
centered optical system 19......Page 19
96......Page 95
chromatic difference of magnific. 237......Page 0234
third order aberration terms 252......Page 0248
numerical aperture 526......Page 0520
wavefront in Fresnel lenses 374......Page 0368
--- color averaging in 605......Page 0597
--- fluorite objectives 531......Page 0525
concentric camera 472......Page 0466
48......Page 47
--- least squares method 589......Page 0581
porro 573......Page 565
585......Page 577
--- contribution 132......Page 0130
spherical mirror 83......Page 82
91......Page 90
convolution 299......Page 0294
Schmidt correcting plate 470......Page 0464
--- critical illuminator for 544......Page 0538
cube corner prism 566......Page 558
574......Page 566
curvature 21......Page 0021
tilts 251......Page 247
253......Page 249
6......Page 6
286......Page 281
gauss law 85......Page 0084
--- astigmatism 166......Page 163
193......Page 190
93......Page 92
575......Page 567
duplex front 445......Page 439
536......Page 530
--- effective focal length 109......Page 0108
thick lens, power 105......Page 0104
eikonal 8......Page 0008
wave number 3......Page 0003
elliptical coma 259......Page 0255
--- empty magnification in 527......Page 0521
enlarged stop 314......Page 0308
exit pupil, in a telescope 428......Page 0422
577......Page 569
582......Page 574
eye relief 429......Page 0423
Fermat's principle 8......Page 8
wavefront deformations 201......Page 198
field stop 33......Page 0033
--- field averaging in 607......Page 0599
linear coma 252......Page 248
f-number 287......Page 282
photographic lenses 341......Page 335
focal characteristic line 189......Page 0186
focus 84......Page 0083
Fourier transform 298......Page 0293
Fraunhofer diffraction 291......Page 0286
wavelength 2......Page 0002
Fresnel lenses, linear coma in 373......Page 0367
rear landscape lens 353......Page 0347
galilean telescope 400......Page 394
446......Page 440
gaussian integration 319......Page 313
606......Page 598
geometrical optics 1......Page 1
relative partial dispersion 637......Page 0629
--- Glatzel method 589......Page 581
590......Page 582
graphical solution of aberrations 434......Page 0428
--- Gregory 477......Page 471
495......Page 489
135......Page 133
Huygens eyepiece 453......Page 447
wide field eyepiece 540......Page 534
541......Page 535
Huygens-Fresnel theory 286......Page 0281
ovoid, refractive 146......Page 0144
image formation 30......Page 30
87......Page 86
inverted telephoto lens 386......Page 0380
Kingslake eyepiece 457......Page 0451
Koehler illuminator 550......Page 0543
Lagrange theorem 39......Page 39
112......Page 111
342......Page 336
thick lens 95......Page 94
old achromatic landscape lens 366......Page 0360
lateral magnification 98......Page 0097
principal planes of a thick lens 108......Page 0107
373......Page 367
--- longitudinal 125......Page 0123
--- theory 241......Page 238
236......Page 233
magnifying power of a magnifier 344......Page 0338
magnifying power 522......Page 0516
wavefront 7......Page 0007
paraxial focus 125......Page 123
151......Page 149
working distance of microscope 524......Page 0518
radius of curvature 15......Page 15
313......Page 307
--- plots 264......Page 260
266......Page 262
merit function 587......Page 579
--- merit function in 592......Page 584
--- duplex front of 535......Page 529
shoulder height of microscope 523......Page 0517
543......Page 537
phase transfer function 297......Page 0292
Newton's formula 89......Page 88
98......Page 97
principal planes 101......Page 0100
radius of curvature, normalized 148......Page 0146
--- rays 16......Page 16
55......Page 54
159......Page 156
power of a lens system 84......Page 83
optical invariants 42......Page 0042
optical path 6......Page 0006
transfer function 295......Page 290
302......Page 297
334......Page 328
orthoscopic eyepiece 458......Page 0452
paraboloidal mirror 143......Page 141
354......Page 348
359......Page 353
46......Page 45
52......Page 51
150......Page 148
579......Page 571
572......Page 564
periscopic lens 363......Page 357
383......Page 377
Petzval lens for 555......Page 0548
Petzval theorem 167......Page 0164
377......Page 371
plano-convex magnifier 345......Page 0339
point spread function 296......Page 291
330......Page 324
580......Page 572
97......Page 96
108......Page 107
power of an ophthalmic lens 410......Page 0404
primary spherical aberration 129......Page 127
165......Page 162
rectangular prism 574......Page 0566
Schmidt-Pechan prism 579......Page 0571
--- triangular 576......Page 568
quadrature integration 319......Page 0313
Radau integration 321......Page 315
608......Page 600
17......Page 17
wave aberration 78......Page 0077
thickness t 18......Page 0018
Sparrow criterium 292......Page 0287
real image 31......Page 0031
refractive index 3......Page 3
5......Page 5
18......Page 18
variance 256......Page 0252
178......Page 175
--- coma 165......Page 0162
270......Page 266
160......Page 157
--- of thin lens 134......Page 132
transverse spherical aberration 131......Page 0129
355......Page 349
stop shift equations 207......Page 204
240......Page 237
Strehl ratio 293......Page 288
surface of best definition 185......Page 0182
system of three flat mirrors 566......Page 0558
system of two flat mirrors 565......Page 0557
telephoto lens 384......Page 0378
--- aplanatic 487......Page 481
510......Page 504
104......Page 103
toroidal surface 53......Page 52
69......Page 68
transformation matrix for prisms 569......Page 0561
323......Page 317
triangular prism 576......Page 0568
vertex power of an ophthalmic lens 411......Page 0405
vignetting 34......Page 0034
waist of a gaussian beam 305......Page 0300
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