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第1章 仪器设计概论 1

1.1 光电仪器与系统概述 1

1.1.1 光电系统的构成 1

1.1.2 光电系统的组元 2

1.1.3 现代仪器系统的质量指标 3

1.2 计量类光电仪器的基本设计原则 4

1.2.1 阿贝（Abbe）原则 4

1.2.2 爱彭斯坦（Appenstein）原则 6

1.2.3 运动学设计原则 7

1.2.4 经济性原则 8

1.2.5 光学自适应原则 10

1.2.6 其他设计原则 10

1.3 光电系统智能化 10

1.3.1 微电子技术的应用 10

1.3.2 计算机在光学仪器中的应用 11

第2章 现代仪器设计方法 14

2.1 现代设计科学与设计方法学简介 14

2.1.1 概述 14

2.1.2 现代设计科学的研究内容与特征 14

2.1.3 现代设计科学的理论与方法简介 16

2.1.4 现代设计科学在设计实践中的应用 18

2.2 人机工程设计 19

2.2.1 引言 19

2.2.2 人眼的视觉特性 19

2.2.3 色觉和色度 23

2.2.4 显示装置的设计与布置 29

2.2.5 作业空间与作业环境 31

2.3 可靠性设计 33

2.3.1 评定可靠性的数量指标 33

2.3.2 几种常用的寿命分布及其特性 38

2.3.3 几种常见的可靠度计算方法 40

2.3.4 可靠度的分配 42

2.4 现代仪器仪表综合化设计 45

2.4.1 创新设计 45

2.4.2 组合技术设计 48

2.4.3 产品的商品化设计 49

2.4.4 反求工程与创新设计 52

第3章 光电仪器主要共性技术 60

3.1 光学系统与光电探测器 60

3.1.1 光学系统 60

3.1.2 光电探测器 63

3.2 瞄准定位与读数测微系统 66

3.2.1 光学瞄准法 66

3.2.2 光电瞄准法 67

3.2.3 接触式定位法 71

3.2.4 光学-机械式读数装置 75

3.2.5 光栅的光电读数 80

3.3 自动调焦（轴向定位） 87

3.3.1 几种典型的轴向定位方法 87

3.3.2 光学显微镜光电自动调焦技术 90

3.3.3 自动显微镜实时快速调焦技术 93

3.4 CCD与CMOS图像传感技术 97

3.4.1 CCD图像传感器 97

3.4.2 CCD图像测量技术 100

3.4.3 基于CMOS的显微图像采集系统的设计 103

3.4.4 CMOS与CCD图像传感技术的最新发展 109

第4章 光电精密仪器的总体设计 114

4.1 设计任务与信号转换 114

4.1.1 设计任务分析 114

4.1.2 信号转换原理的选择 115

4.2 精度分析和精度设计 116

4.2.1 概述 116

4.2.2 误差传递分析计算方法 118

4.2.3 误差的合成 121

4.2.4 仪器的精度设计 123

4.2.5 误差补偿 125

4.3 总体参数的确定方法 127

4.4 光电系统中参数的确定 128

4.4.1 入瞳直径的计算 128

4.4.2 探测器位于像面上的结构 129

4.4.3 光源像大于探测器的结构 131

4.4.4 探测器位于出瞳上的结构 132

4.5 目视光学系统基本参数的确定 132

4.5.1 光源 133

4.5.2 显微系统及其参数确定 135

4.5.3 投影系统及其参数确定 140

4.5.4 望远系统及其参数确定 144

4.6 总体设计举例 147

第5章 智能光电系统设计 149

5.1 智能光电系统的构成与特点 149

5.2 智能光电系统设计方法与要点 150

5.2.1 设计原则 151

5.2.2 设计研制步骤 152

第6章 现代光电仪器设计案例 154

6.1 案例I：生物显微镜多功能光电质检仪 154

6.1.1 概述 154

6.1.2 质检仪工作原理 155

6.2 案例11：微循环显微镜 157

6.2.1 概述 157

6.2.2 棱镜转像原理 158

6.2.3 光导纤维束落射内照明系统的设计与实现 158

6.3 案例Ⅲ：特型自动倒置显微镜 160

6.3.1 概述 160

6.3.2 自动显微镜伺服控制系统 161

6.4 案例Ⅳ：新型调光冷光源 165

6.4.1 概述 165

6.4.2 调光线路的设计 168

6.4.3 通风散热设计 169

6.5 案例V：半自动生化分析仪 170

6.5.1 引言 170

6.5.2 生化分析仪基本工作原理 171

6.5.3 生化分析仪光学系统的分光比色方法 171

6.5.4 生化分析仪光学系统的设计 172

6.6 案例VⅥ：LF-100型多束激光热轧带钢板形测量仪 176

参考文献 179