光学显微术及相关技术由于激光技术的引进获得快速发展，促使了光学成像理论在空间域与频域的三维显微成像理论、超短脉冲成像理论、高数值孔径物镜像差理论等方面的进步。本书涉及描述棱镜光学成像系统的理论与原理，包括衍射理论、点扩散函数、传递函数分析、超短脉冲光束成像、高数值孔径物镜成像、有像差成像等，并对现代光学显微术中所需的新理论进行介绍。
样章试读
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中译本序
原书前言
第1章 引言 1
1.1 光学成像理论的最新进展 1
1.2 本书内容概述 2
参考文献 4
第2章 衍射理论 5
2.1 惠更斯–菲涅耳原理 5
2.1.1 衍射的描述 5
2.1.2 夫琅禾费与菲涅耳衍射 6
2.1.3 惠更斯–菲涅耳原理的数学表达 7
2.2 基尔霍夫标量衍射理论8
2.2.1 格林函数 8
2.2.2 基尔霍夫衍射积分 9
2.2.3 基尔霍夫边界条件 10
2.2.4 菲涅耳–基尔霍夫衍射方程 11
2.3 瑞利–索末菲衍射理论11
2.3.1 第一瑞利–索末菲衍射积分 12
2.3.2 第二瑞利–索末菲衍射积分 13
2.3.3 徳拜近似 14
2.4 傍轴近似 14
2.4.1 菲涅耳近似 15
2.4.2 夫琅禾费近似 16
2.5 不同小孔的菲涅耳衍射 17
2.5.1 圆孔衍射 17
2.5.2 圆屏衍射 19
2.5.3 锯齿孔径衍射 21
2.5.4 “甜甜圈”孔径衍射 24
参考文献 26
第3章 点扩散函数 28
3.1 透镜的透过率 28
3.2 透镜的衍射 30
3.2.1 圆透镜 32
3.2.2 环形透镜 36
3.2.3 “甜甜圈”形透镜 37
3.3 相干像的形成 38
3.3.1 透镜成像规律 40
3.3.2 散焦效应 42
3.3.3 阿贝成像理论 44
3.4 空间不变特性 47
3.5 非相干成像 51
参考文献 52
第4章 传递函数分析 53
4.1 传递函数介绍 53
4.2 相干传递函数 57
4.3 光学传递函数 60
4.3.1 圆透镜 61
4.3.2 环形透镜 64
4.4 三维传递函数的投影与截面 65
4.4.1 厚平面物体 65
4.4.2 薄物体 66
4.4.3 线物体 67
4.4.4 点物体 68
4.5 聚焦和轴上传递函数 69
4.5.1 聚焦传递函数 69
4.5.2 轴上传递函数 71
4.6 相干成像和非相干成像的比较 72
4.7 空间滤波原理及应用 74
4.7.1 正弦光栅图像 76
4.7.2 相衬图像 77
4.7.3 光学数据处理 78
4.7.4 其他的空间滤波器 80
参考文献 81
第5章 超短脉冲光束成像 83
5.1 超短脉冲光束的产生 83
5.2 超短脉冲光束的时间和光谱分布85
5.3 脉冲光束照射下的衍射 87
5.3.1 圆孔 87
5.3.2 圆屏 91
5.3.3 锯齿孔 92
5.4 材料色散对透镜透过率的影响 94
5.5 薄透镜的点扩散函数 95
5.5.1 色差效应 96
5.5.2 降低色度的方法 98
5.5.3 单点的时间相关图像 100
5.6 薄透镜的传递函数 102
5.6.1 相干传递函数 102
5.6.2 光学传递函数 105
参考文献 108
第6章 高数值孔径物镜成像 109
6.1 高数值孔径物镜的影响 109
6.2 德拜理论 111
6.2.1 德拜近似 111
6.2.2 圆透镜的德拜积分 112
6.2.3 傍轴近似 114
6.3 切趾函数 115
6.3.1 正弦条件 116
6.3.2 赫歇尔条件 118
6.3.3 均匀投影条件 119
6.3.4 亥姆霍兹条件 119
6.4 传递函数 120
6.4.1 相干传递函数 120
6.4.2 光学传递函数 122
6.5 矢量德拜理论 124
6.5.1 矢量德拜积分 124
6.5.2 焦面矢量点扩散函数 126
6.6 电介质界面的矢量点扩展函数 128
6.6.1 单电介质界面 129
6.6.2 多介质界面 132
参考文献 134
第7章 有像差成像 135
7.1 有像差的衍射积分 135
7.1.1 存在像差的德拜积分 135
7.1.2 斯特列尔强度 137
7.2 像差函数的展开 138
7.2.1 位移定理 138
7.2.2 泽尼克圆多项式 138
7.3 初级像差 139
7.3.1 初级像差的定义 139
7.3.2 初级像差的表示 140
7.3.3 存在初级像差时的衍射图样 144
7.4 初级像差的容限条件146
7.4.1 瑞利四分之一波长准则 146
7.4.2 马雷查尔判据 146
7.5 折射率不匹配引起的像差 147
7.5.1 介质界面引起的球差 147
7.5.2 由盖玻片导致的球差 150
7.6 物镜管长变化导致的球差 151
参考文献 152
附录A 傅里叶变换 153
A.1 一维傅里叶变换 153
A.2 二维傅里叶变换 154
A.3 三维傅里叶变换 154
A.4 傅里叶变换定理 156
附录B 汉克尔变换 158
附录C Delta函数 160
索引 162
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