光学系统设计（原书第4版 精装版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 莱金 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111365884

商品编码：1027114232

出版时间：2012-01-01

作  者:（美）莱金 著作 周海宪 等 译者 定  价:98 出 版 社:机械工业出版社 出版日期:2012年01月01日 页  数:420 装  帧:精装 ISBN:9787111365884 ●暂无

内容简介

暂无

现代光学系统设计与分析 本书聚焦于前沿的光学系统设计理论与实践，深入剖析了从基础光学原理到复杂成像系统构建的全过程。它不仅是光学工程师和研究人员的专业参考手册，也是高等院校相关专业师生的重要教材。 --- 第一部分：光学基础与成像理论的深化 本部分旨在为读者奠定坚实的光学理论基础，重点关注现代光学系统设计所必需的精确数学描述和物理模型。 第一章：电磁波光学基础与矩阵光学 本章从麦克斯韦方程组出发，阐述了光作为电磁波的本质，并引入了对光传播现象的精确描述工具——复相位因子和矢量波理论。深入探讨了光在不同介质中传播的特性，包括菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的严格数学表达。 核心内容包括： 波动光学基础： 偏振态的琼斯矩阵和穆勒矩阵表示法；双折射材料的光传播分析。 光线传播的矩阵描述： 引入ABCD矩阵法，详细分析光线在复杂光学系统中的追迹过程，包括矩阵的级联和系统的光焦度计算。 几何光学极限与像差的起源： 将矩阵光学与几何光学的像差理论相结合，展示如何用矩阵方法预测和初步评估系统性能。 第二章：成像系统的几何与物理像差理论 本章是系统设计的核心理论支柱，侧重于系统性能的量化分析。 理想成像的局限性： 阐述完美成像的条件，并详细分析偏离理想状态的各种几何像差（球差、彗差、像散、场曲、畸变）。通过谢尔（Seidel）像差系数，提供了一种系统性的像差分析框架。 衍射极限与调制传递函数（MTF）： 引入物理光学原理，讨论衍射效应如何限制系统的分辨率。全面推导了不同类型光学系统（如有限共轭系统）的衍射调制传递函数（MTF）的计算方法。对MTF在评估系统对比度和分辨率中的实际应用进行了详尽的案例分析。 像差的优化与平衡： 探讨如何通过系统结构调整（如改变曲率、加入非球面元件）来平衡不同阶的像差，实现系统性能的最优化。 第三章：光源、探测器与光度学 本章关注光学系统中的输入与输出环节，这是连接光学元件与实际应用的关键。 光度学与辐射度量学： 区分并精确定义辐亮度、照度、光通量等物理量。讨论不同光谱响应下的光度测量方法。 光源特性分析： 详细分析激光、LED、传统光源等在设计中的考量，包括空间相干性、光谱宽度和出射角分布。 探测器性能评估： 介绍CCD、CMOS等主流成像传感器的关键参数，如量子效率（QE）、噪声等效功率（NEP）、动态范围等，以及如何将这些参数纳入系统整体性能预算。 --- 第二部分：现代光学系统的元件设计与优化 本部分着重于具体光学元件的实现技术和现代设计流程的软件工具应用。 第四章：透镜与反射镜的设计原理 本章深入探讨构成光学系统的基本单元——透镜和反射镜的设计细节。 单镜片设计： 讨论不同曲率（球面、非球面）对像差的校正能力。详细介绍非球面应用于复杂系统以简化结构和提高性能的优势与挑战。 组合透镜系统： 分析胶合透镜组、空气间隔透镜组的设计原则，特别是针对宽视场和远心光路的设计策略。介绍现代优化算法（如Zernike多项式拟合、全局优化搜索）在元件参数迭代中的应用。 反射镜系统： 介绍卡塞格林、施密特等经典反射式系统的结构特点，特别是在大口径和红外应用中的优势。 第五章：先进光学元件与薄膜技术 本章涵盖了提高系统性能的关键辅助技术和新型元件。 光学镀膜设计： 详细介绍介质多层膜的原理，包括抗反射膜（AR）、高反射膜（HR）和增透膜的堆叠设计。讨论吸收、散射对系统效率的影响。 衍射光学元件（DOE）： 阐述了衍射光栅、微透镜阵列（MLA）的设计与制造。探讨如何利用DOE实现传统折射元件难以达成的色散校正和光束整形功能。 自由曲面光学： 介绍自由曲面技术（如点阵表面、连续面）在解决小系统大视场问题中的突破性应用，包括其制造公差的考量。 第六章：公差分析与系统集成 一个设计优良的系统必须在实际制造和装配中保持其性能。 敏感性分析： 介绍如何通过蒙特卡洛模拟和灵敏度分析来量化制造误差（如元件定位偏差、材料不均匀性）对MTF和波前误差的影响。 公差的设定与优化： 阐述在成本、制造可行性与系统性能指标之间进行权衡，合理设定元件制造和装配公差的流程。 热效应与机械稳定性： 讨论温度变化、气压波动对光学元件尺寸和折射率的影响，以及如何通过热补偿设计和机械结构优化来保证系统在工作环境下的稳定性。 --- 第三部分：特定应用领域的光学系统实例 本部分将理论知识应用于实际工程领域，展示不同应用场景下的设计挑战与解决方案。 第七章：高分辨率成像系统设计 专注于高倍率、长焦距系统的设计，如航天遥感、显微镜物镜。 远心光路设计： 详细解析远心度的物理意义及其在工业检测和机器视觉中的重要性。 高数值孔径（NA）物镜设计： 探讨如何校正高NA系统中的球面像差和彗差，以及液体浸没技术在提高分辨率中的作用。 畸变控制与视场优化： 针对大视场下的几何失真校正，介绍多镜组合和内部补偿结构的运用。 第八章：光束整形与激光系统集成 本章关注能量传输和高功率光束的管理。 激光光束传播分析： 基于高斯光束理论，分析光束在通过光学系统时的束腰漂移和束腰半径变化。 扩束与准直系统： 介绍常用的伽利略式、开普勒式扩束器设计，并分析其在不同输入光束质量下的适用性。 非线性光学与光束质量： 简要讨论高功率激光系统中的热透镜效应及其对光束质量（M²因子）的影响和校正方法。 第九章：非成像与照明光学 本章涵盖了照明、投影和传感领域的光学设计。 LED/LIDAR照明系统： 介绍如何利用自由曲面反射器或折射器实现均匀光斑、特定角度的光束输出，重点分析辐射度匹配问题。 投影系统设计： 探讨复合同轴系统（如DLP、LCD投影）中的关键光学组件，如匀光器（Integrator Rod）的设计原理及其对成像均匀性的影响。 光学传感器的设计考量： 分析光谱仪、积分球等在辐射测量和颜色分析中的设计要求，强调杂散光抑制技术的重要性。 --- 总结与展望 本书内容涵盖了现代光学系统设计领域的广度和深度，强调从物理基础到工程实现的完整链条。它旨在培养读者不仅能使用设计软件，更能理解设计背后的物理机制和优化逻辑，从而应对未来光学工程中的复杂挑战。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《光学系统设计（原书第4版 精装版）》后，我首先被其纸质的优良触感和装帧的厚重感所吸引，这无疑为阅读体验增添了不少仪式感。书中关于像差理论的阐述，是令我印象最为深刻的部分。作者并没有简单地罗列出各种像差的公式，而是深入剖析了每一种像差产生的物理机制，以及它们对成像质量造成的具体影响。举例来说，在讲解彗差时，作者不仅仅给出了描述彗差的数学表达式，更重要的是，它通过生动的图示，展示了彗差如何导致像点在特定方向上拖曳，形似彗星的尾巴。这种将抽象概念具象化的讲解方式，让我对像差的理解从“知道有这么回事”提升到了“理解它为什么会发生，以及如何去修正”。此外，书中关于设计流程和优化方法的论述，也极具指导意义。作者详细介绍了从光学指标的定义，到镜片参数的初步选择，再到像差校正和公差分析的整个过程，为新手提供了一个清晰的设计路径。我尤其欣赏书中关于“优化”部分的讲解，它不仅仅是告诉读者要优化，更重要的是，它探讨了不同优化策略的优劣，以及如何根据实际情况选择最合适的优化方法，这对于避免在设计过程中“陷入泥潭”至关重要。

评分☆☆☆☆☆

《光学系统设计（原书第4版 精装版）》的到来，让我感觉像是获得了一位经验丰富的老友。书中的语言风格朴实而有力，没有过多的华丽辞藻，但每一个字都充满了智慧。我尤其欣赏书中关于光学薄膜和镀膜设计的章节。这部分内容往往是光学系统设计中容易被忽视但又至关重要的一环。作者并没有仅仅停留在概念介绍，而是详细讲解了不同类型增透膜、反射膜、滤光膜的原理，以及它们在实际应用中的选择和设计要点。书中还提供了一些经典的膜系设计案例，并分析了每一种膜系在特定波长范围内的性能表现。这让我明白，看似简单的镜片表面，背后蕴含着如此精密的物理和工程学知识。此外，书中对于公差分析的讲解也让我受益匪浅。公差分析是光学系统从设计走向制造的关键一步，而这本书则提供了一种系统化的方法来评估制造误差对成像质量的影响，并给出了如何设定合理的公差限值，以确保设计目标的可实现性。这对于我这样即将步入工程实践环节的读者来说，无疑是雪中送炭。

评分☆☆☆☆☆

最近终于拿到了梦寐以求的《光学系统设计（原书第4版 精装版）》，迫不及待地翻开，那厚实精美的精装本就让人爱不释手。作为一名光学领域的新晋从业者，这本书简直就是我期待已久的“圣经”。书中的内容深入浅出，从基础的光线追迹到复杂的像差理论，再到先进的成像系统设计，条理清晰，逻辑严谨。我特别喜欢作者在讲解一些核心概念时，会引用大量的实例，比如在讨论衍射极限时，会详细分析不同波长和孔径对成像质量的影响，这让我能够更直观地理解抽象的理论。书中附带的各种图表和公式，也经过了精心排版，清晰易读，大大降低了学习的门槛。即使是那些看似枯燥的数学推导，作者也用一种循序渐进的方式呈现，让我这个数学功底不算特别扎实的读者也能逐步跟上。而且，这本书并没有停留在理论层面，而是紧密结合了现代光学设计的实际应用，例如在介绍自由曲面设计时，就详细讲解了其在车载传感器、AR/VR头显等领域的突破性应用，这对于我来说，是了解行业前沿动态的绝佳窗口。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《光学系统设计（原书第4版 精装版）》后，我最先感受到的是一种踏实和自信。以前在学习光学的时候，总觉得很多理论都是孤立的，难以联系实际。但这本书，巧妙地将理论与实践紧密地结合在了一起。我特别赞赏书中关于光源模型和光度学的讲解。这部分内容虽然在很多光学教材中都会提及，但这本书的处理方式却更加贴近工程实际。作者不仅仅介绍了不同光源的辐射特性，更重要的是，它详细阐述了如何将这些光源特性应用于光照设计、亮度计算以及光通量估算中。例如，在设计室内照明系统时，书中给出了一个详细的案例，演示了如何根据房间的尺寸、墙壁的反射率以及光源的分布，来计算所需的照度和均匀度，并且给出了相应的设计参数。这种“从理论到应用，再从应用回到理论”的逻辑，让我觉得学到的知识不再是死的公式，而是能够解决实际问题的工具。此外，书中关于杂散光分析和抑制的章节，也提供了非常实用的指导，这对于提高光学系统的信噪比和成像质量至关重要。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开《光学系统设计（原书第4版 精装版）》时，我立刻被它严谨的结构和丰富的案例所震撼。这本书并非泛泛而谈，而是围绕着光学系统设计的核心问题，层层递进地展开。尤其让我眼前一亮的是，书中对复杂光学系统，如显微镜、望远镜以及相机镜头等的设计思路和技术细节进行了深入的剖析。作者并没有回避那些在实际设计中会遇到的困难和挑战，而是坦诚地展示了如何通过巧妙的镜片组合、特殊的镜片材料以及先进的成像技术来克服这些难题。例如，在讨论长焦镜头的设计时，书中详细介绍了如何通过多组镜片和非球面镜片来控制畸变和色差，确保成像的锐利度和色彩的真实性。此外，书中的一些章节还触及了现代光学设计的前沿技术，比如自适应光学和计算光学成像。这些内容虽然可能对初学者来说有些难度，但对于有一定基础的读者来说，无疑是打开了新的视野，提供了未来研究和发展的方向。这本书的深度和广度，都远远超出了我的预期，让我对光学设计这个领域有了更全面、更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

比较高深，不太搞得懂。

评分☆☆☆☆☆

很有用提供了很多光学模型

评分☆☆☆☆☆

好书，印刷精美，对我很有用

评分☆☆☆☆☆

好书，印刷精美，对我很有用

评分☆☆☆☆☆

质量不错~可能这种书太过专业了，好多地方都只有一本库存。只有这里能一下子买两本

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

很有用提供了很多光学模型

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评分☆☆☆☆☆

这本书还不错的，比较详实。