光機電系統設計和製作（2版）

第一篇　光機電基本原理
I. 光學系統原理
第一章　基本光學簡介
第二章　光學成像原理
第三章　鏡面和稜鏡
第四章　光學系統的要件
II. 照明原理
第五章　光源
第六章　輻射和光度
III. 光電轉換
第七章　光電效應及其他相關應用
IV. 機電整合
第八章　機電結構
第九章　光機電應用實例──數位相機

第二篇　光機電設計原則
I. 光學設計原則
第十章　光學計算
第十一章　像差
第十二章　成像評估
第十三章　一般光學系統設計原則
第十四章　特定目的光學系統設計
第十五章　光學和照明系統實例
II. 光學機械設計原則
第十六章　光機電系統的環境和材料
第十七章　光學材料
第十八章　光學機械設計原則
第十九章　大型鏡組
III. 電子和電機設計原則
第二十章　電路設計
IV. 整合設計原則
第二十一章　系統工程
第二十二章　光機電的極佳化理論
第二十三章　控制理論

第三篇　光機電軟體應用
I. 規格的釐定
第二十四章　各種規格
II. 設計軟體應用
第二十五章　光學設計軟體
第二十六章　照明設計軟體
第二十七章　機械軟體
第二十八章　電路設計軟體
第二十九章　控制軟硬體
第三十章　光機電整合軟體

第四篇　製作和測試
I. 光學製作
第三十一章　光學元件製作
II. 光學元件量測
第三十二章　眼睛
第三十三章　光學元件參數量測手續
III. 電路製作
第三十四章　電路及相關介面製作
IV. 機械製作
第三十五章　機械製作方法

第五篇　系統整合實例應用
第三十六章　數位單眼照像機
第三十七章　背光模組為液晶顯示器面板
第三十八章　投影機的模擬和設計
第三十九章　共光路系統設計
第六篇　未來發展
第四十章　光機電產業趨勢
名詞中英對照

序

　　一本教科書的撰寫是從已過世紀多位科學工作者成果，依其發展的次序，編寫而成，教科書的目的是吸收前人的知識，依照發展歷史的次序寫出，作者可引用前人的理論和成果寫成可讀的文意；重在其包羅性及精確性，讓讀者能對本學門有完全的領會；而所引用的理論出處，多為作古的科學家，引用其著作之處也都再研究其引用的出處加以整理，其目的使讀者能知本學門的真實意義。

　　本書原是依據臺灣大學應力所光機電系統設計講義編寫而成；起初原課程光學設計和工程是以Warren Simith（WS）第三版及Paul R. Yoder為本課程之參考書，配合光學設計及照明光機軟體的實際操作，以光學工程理論配合軟體的操作以達到理論和實際合一的現代教學理念而編成；於2008年春本課程，原課程的發起人：當時經濟部工研院副院長李世光教授指示，配合我國經濟發展需求，改為光機電系統設計和製作，作者因而為此重新編寫教材必須針對教材內容的準確性及合乎目前光機電發展進行的方向，進行編寫時參用光學設計和工程是以WS第三版，發現該書雖然國內外眾多光學學者和工程師引用多年，經過詳細閱讀在多年的教學經驗中發現該書的光學基本參數定義，如：高斯光學節點、主點的定義、光瞳、光欄、出瞳、入瞳等重要定義都過於鬆散，及最基本光學追跡式WS也未能述明原引用作者之方程式的原義；而所用例子在2版及3版錯誤也未更動，讀者很難得知其光學參數和光學計算方法真實意義，也會因學界及工程界等定義的多年不明確，書中內容而造成困擾，又因WS已於2009年6月去世，該書已經是遺作，無法更動或建議修正，因而開始編寫本書。

　　本書的主要結構，可以分為六部分：一、光機電基本原理，二、光機電設計原則，三、光機電軟體應用，四、製作和測試，五、系統整合實例應用，及六、未來發展。讀者若依序閱讀，應能從其中領會本學門的精意；尤其在光機電基本原理和光機電設計原則中－光學理論部分是參考OSA的HANDBOOK OF OPTICS，在高斯光學節點、主點的定義、光瞳、光欄、出瞳、入瞳等重要定義是參考Kingslakes，WELFORD之著作定義，像差部分除參考俄系及大陸科學家外，並參考SPIE研討會中的短期課程並講義編輯而成；基本光學追跡式，並不是WS創作，經查文獻：先有1920年T. Smith開始推導，於1951年D. P. Feder在美國國家標準局，即用當時的SEAC電子計算機和第一代IBM商用電腦作光學計算，這一種方法也得到俄國G. G. Slyusarev，大陸作者：王之江，及袁緒滄等作者的書中所採用；在此也整理後編入。稜鏡部分是採用連銅淑先生的式子加以推導而得，光機及測試部分是經由作者的光學工廠的實際經驗，並參考英國Kingslcks、Welford等人的書編成；至於軟體操作部分是作者多年操作光學，機械及電子軟體所寫出的操作手冊，可適合初學者參用，或已從事本學門的人士參考。

　　對使用本書的人，若適當使用，應能在本書得到幫助。

　　•對教師而言：

　　本書是依據台大光機電設計和工程課的講義編寫而成；經過多年在課堂上使用；本書課程可以分為二部分使用，在上下二學期以一年實施完成。在第一學期內容主要使學生對光機電基本原理中1∼6章，光機原理16∼18章及量測的基本感測單元──眼睛的傳授，並配合光學及照明軟體的使用，在第二學期內容主要使學生在第一學期內容較為深入，主要是對光機電基本原理中7∼9章，光機電設計原則10∼15章及量測的基本感測單元──眼睛的傳授，並配合光學及照明軟體的使用，對光機電基本原理中1∼6章，機電原理20∼23章，整合，控制及規格23∼26章，機電軟體27∼31章和系統量測31∼34章，實例應用35∼40等章節，依課程之需求，選定章節使用應用，應使學生能對本課程充分的領會。

　　•對學生而言：

　　這書將可以成為本課程的較完全的資料，可當成一課本或本門課的參考書，若配合上課及習作本科目所提及設計程式，將可以依所學之光機電理論設計或製作出基本的產品。

　　•對現職工程師和自學者而言：

　　現職工程師最需要的是在最短的時間取得知識，並可以立即融入所學，本書可以提供這一種功能，自學者知識平台，及軟體操作手可以運用本書去設計，評估及應用在產品上，應可以提供知識和建議。

　　本書是初版，以先求有，再求精的原則；因此，難免都有疏漏．請多指教，非常感謝！