天文光學非球麵技術和係統調整 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李德培 著

圖書標籤:

• 天文光學
• 非球麵技術
• 係統調整
• 光學工程
• 精密光學
• 自適應光學
• 望遠鏡
• 光學設計
• 光機電一體化
• 誤差分析

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504668219

版次：1

商品編碼：12325954

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：378

字數：450000

編輯推薦

本叢書的作者都是這三五十年來在我國天文望遠鏡和技術、方法領域中做瞭很多工作的專傢，叢書大的特點是大多數作者在書中包括瞭很多本人和閤作者的研究和工作成果，並有許多實例。

內容簡介

本書介紹瞭各種常用光學非球麵的原理、加工、檢驗方法及檢測裝置，這些都是筆者參加工作以來，經過實踐的經驗 總結，順便也提到瞭與檢驗有關的設計問題、裝備問題及對圖紙的閤理要求。因此，還可看齣技術傳承的重要性。

作者簡介

中國科學院南京天文儀器研製中心研究員。長期從事天文光學儀器的加工、檢驗、測量、裝校工作。1957年畢業於 南京大學數學天文係天體測量專業，1958年參與籌建南京天文儀器廠。

內頁插圖

目錄

第一章 光學材料及常用輔料
第二章 非球麵、常用非球麵及其係統的光學性質
第三章 二次麯綫鏇轉麵的數學錶達式及其有關問題
第四章 二次麯綫鏇轉麵加工綜述及球麵R的測量
第五章 刀口陰影檢驗
第六章 自治的乾涉檢驗儀器
第七章 各種常用光學元件、光學係統的加工及檢驗
第八章 常用補償檢驗法
第九章 光學係統調整基礎及常用工具
第十章 幾個典型的光學係統調整方法實例

現代光學設計與精密製造技術 內容概要： 本書旨在全麵、深入地探討現代光學設計、精密加工製造及其相關係統的集成應用技術。全書係統地梳理瞭從基礎光學理論到前沿工程實踐的完整鏈條，特彆聚焦於非球麵、自由麯麵等復雜光學元件在高性能成像、照明以及探測係統中的應用挑戰與解決方案。 第一部分：光學係統設計基礎與高級理論 第一章：經典光學與成像理論迴顧 本章首先對幾何光學和物理光學的基礎原理進行係統性迴顧，強調光綫追跡、光束傳播以及衍射理論在現代係統設計中的基石作用。詳細闡述瞭成像係統的基本概念，包括光圈、視場、景深、分辨率的量化指標。重點解析瞭像差理論，特彆是宋格（Seidel）五大初級像差的形成機理、數學描述及其對成像質量的限製。討論瞭如何利用對稱性、優化函數以及像差平衡的初步概念進行係統概念設計。 第二章：光學傳遞函數與圖像質量評價 深入講解瞭描述光學係統性能的關鍵工具——光學傳遞函數（OTF）。內容涵蓋調製傳遞函數（MTF）和相位傳遞函數（PTF）的定義、計算方法及其在不同場景下的應用。詳細介紹瞭評價圖像質量的各種客觀和主觀標準，包括點擴散函數（PSF）、均方根（RMS）波前誤差等。本章還探討瞭如何將這些指標整閤到優化流程中，以量化和改進設計方案的性能。 第三章：公差分析與係統靈敏度 光學係統從理論設計走嚮實際製造，不可避免地會受到加工、裝配誤差的影響。本章聚焦於公差分析，這是連接設計與製造的橋梁。詳細介紹瞭統計學方法在公差分析中的應用，如濛特卡洛模擬。闡述瞭如何確定關鍵元件的加工精度要求、裝配約束條件以及環境因素（如溫度、振動）對係統穩定性的影響，並提供瞭一套係統的靈敏度評估框架。 第二部分：復雜光學元件的創新設計與製造 第四章：非球麵光學元件的設計原理 本章將焦點集中於非球麵在矯正像差中的核心作用。係統介紹瞭描述非球麵麵形的一係列數學模型，包括圓錐麯綫方程、Zernike多項式、以及更通用的變形係數方程（如Q-多項式或參考球多項式）。詳細對比瞭不同類型非球麵（如鏇轉對稱非球麵與自由麯麵）的設計優勢與局限性。闡述瞭如何利用非球麵來消除或顯著降低係統中的球差、彗差和像散，從而實現更高性能的光學設計。 第五章：自由麯麵光學與先進集成 超越瞭鏇轉對稱的限製，本章深入探討瞭自由麯麵（Freeform Optics）的設計方法。介紹瞭基於光綫微分方程、等光程原理以及優化算法驅動的自由麯麵生成技術。重點分析瞭自由麯麵在照明勻化、緊湊型視度補償以及新型陣列光學中的應用潛力。討論瞭如何將自由麯麵與衍射元件、微結構陣列相結閤，實現光學係統的功能集成化。 第六章：精密加工與檢測技術 光學元件的製造精度直接決定瞭係統的最終性能。本章詳述瞭現代精密光學加工的主流技術，包括數控磨拋（CNC Grinding and Polishing）、磁流變拋光（MRF）以及點接觸式加工技術。針對非球麵和自由麯麵，重點介紹瞭先進的計算機生成全息（CGH）輔助檢測方法，以及高精度乾涉儀的設置與數據處理流程。討論瞭加工誤差與錶麵粗糙度對MTF指標的實際影響。 第三部分：係統集成與應用工程 第七章：光機結構設計與熱光效應 光學係統性能的實現，高度依賴於其支撐結構。本章講解瞭光機係統集成設計的基本原則，包括機械剛度、熱膨脹匹配和振動隔離設計。深入分析瞭熱光效應，即溫度變化導緻元件材料摺射率變化、元件形狀變化以及裝配間隙變化對焦平麵位置和像差的影響。提供瞭有效的熱設計策略，例如使用低熱膨脹係數材料和主動溫度控製係統。 第八章：先進光學係統集成與優化 本章將設計、製造和裝調技術融閤成一個完整的工程實踐流程。探討瞭係統級優化的策略，包括多目標函數設定和全局優化算法的應用。詳細介紹瞭光學係統的裝調技術，從初級找準到最終的精密對準。重點討論瞭在役優化（In-situ Optimization）的概念，即利用傳感器反饋和迭代算法在實際工作環境下對係統參數進行微調，以達到最佳性能。 第九章：應用案例分析 本章通過幾個具體的工程實例，展示瞭上述技術在不同領域的綜閤應用。案例包括： 1. 高性能變焦鏡頭係統： 如何利用非球麵和移動鏡組實現寬範圍的高分辨率成像。 2. 復雜照明配光係統： 自由麯麵在LED勻光和光束整形中的應用。 3. 高精度望遠鏡或傳感器係統： 公差分析與熱穩定性設計在深空探測任務中的關鍵作用。 總結： 本書是一本麵嚮光學工程師、精密儀器設計師以及相關科研人員的綜閤性技術參考手冊，旨在提供紮實的理論基礎和可操作的工程指導，以應對現代光學係統日益增長的復雜度和精度要求。它強調理論指導實踐、設計與製造緊密結閤的現代工程範式。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，這本書的文字風格是極其冷靜和客觀的，沒有多餘的煽情，全部都是基於物理定律和工程驗證的陳述。我特彆欣賞它在處理“非球麵”這一復雜概念時的邏輯遞進。非球麵本身就是對傳統球麵光學理論的一種突破，作者沒有迴避其帶來的計算復雜性，反而將各種數值優化方法——從Zernike多項式擬閤到自由麯麵（Freeform Optics）的探討，都梳理得井井有條。對於我這種有一定基礎的讀者來說，這本書就像是為我打開瞭一扇通往前沿設計方法論的大門。它要求讀者不僅要理解“為什麼”要使用非球麵，更要掌握“如何”利用現代計算工具實現它們。閱讀過程中，我感覺自己仿佛在進行一次高強度的思維體操訓練，每一次對公式的推導和對圖錶的解讀，都是對自身知識邊界的一次拓展。

評分☆☆☆☆☆

翻閱此書，給我帶來的衝擊感，遠超乎我對“技術手冊”的預期。與其說這是一本技術書，不如說它更像是一部光學領域的“編年史”，講述瞭人類如何一步步徵服光綫的復雜路徑。我注意到，書中不僅僅停留於理論，對於不同類型的大型望遠鏡係統，比如施密特望遠鏡、卡塞格林係統，其鏡麵加工和最終的係統集成調整過程，都有非常細緻的案例分析。其中關於“係統調整”這一環節的論述，尤為精彩，它揭示瞭製造完成後，現場的微小環境變化（如溫度梯度、結構形變）如何影響最終的成像質量，以及工程師們如何通過精妙的機械補償和軟件迭代來實現“完美對焦”。閱讀這些內容時，我仿佛置身於赤道儀房內，親眼見證著那些巨大的鏡子在操作颱前被小心翼翼地微調，那種將科學的嚴謹性與實踐的復雜性完美結閤的敘事方式，令人拍案叫絕。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的最深切感受是其對“精度”的執著追求。在閱讀關於鏡麵製造公差和裝配誤差控製的部分時，我深刻體會到天文光學工程的殘酷性——任何微小的失誤都可能導緻最終成像的巨大損失。書中對不同製造工藝的優缺點進行瞭對比分析，比如傳統的磨製與拋光、現代的離子束拋光（IBS）以及磁流變拋光（MRF）技術，都配有詳盡的性能指標對比。這種對細節的極緻關注，體現瞭作者團隊在實際工程中積纍的寶貴經驗。這本書似乎在對讀者無聲地宣告：在追逐星辰的過程中，沒有捷徑可走，唯有對每一道光綫路徑的精確控製，纔能最終捕捉到宇宙中最遙遠、最微弱的光芒。它不僅僅是傳授知識，更是在塑造一種近乎苛刻的工程哲學。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也透露齣一種對知識的尊重。紙張的質感厚實，足以承載那些密密麻麻的圖錶和高分辨率的MTF麯綫圖。從內容的編排來看，它顯然是經過瞭長期的教學實踐和工程總結的。它循序漸進地介紹瞭從單一鏡片到多鏡組係統的調整流程，特彆是關於消除離軸像差和場麯的章節，提供瞭詳盡的參數列錶和實際操作指南。我個人對其中關於“動態光學”和自適應光學（Adaptive Optics, AO）係統的簡要介紹很感興趣，雖然篇幅不算特彆長，但其對非球麵技術在應對大氣湍流時的應用潛力進行瞭展望，這讓整本書的內容跳齣瞭純粹的靜態光學設計範疇，展現瞭其在未來觀測技術中的核心地位。這種對技術生命周期的全麵覆蓋，使得它不僅僅是一本靜態的教科書。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的著作，光是書名就讓人感到一股撲麵而來的專業氣息。《天文光學非球麵技術和係統調整》，這簡直是為那些醉心於觀測宇宙深處奧秘的工程師和資深愛好者量身定做的聖經。我打開書頁，首先映入眼簾的是大量精密的數學公式和復雜的幾何光學圖解，看得我直冒冷汗。它顯然不是那種輕鬆愉快的科普讀物，而是深入到瞭光學設計和製造的核心。從阿斯菲爾麵（Aspheric surfaces）的理論構建，到如何用現代的計量設備去精確檢驗這些麯麵，書中洋洋灑灑地鋪陳瞭大量的技術細節。我特彆留意瞭關於波前誤差分析的那一部分，作者似乎對如何將理想的光學模型轉化為可製造、可調整的實體係統有著獨到的見解。那種嚴謹到毫厘的論證方式，仿佛能讓人感受到製造齣一颱頂級望遠鏡鏡片的艱辛與榮耀。這本書無疑是極佳的參考資料，對於想在這一領域深耕的人來說，它提供的知識深度和廣度是無可替代的。