非球麵檢驗的輔助光學係統設計 郝沛明 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郝沛明 著

圖書標籤:

• 非球麵
• 檢驗
• 輔助光學係統
• 設計
• 光學工程
• 精密光學
• 檢測技術
• 郝沛明
• 科學齣版社
• 光學儀器

店鋪： 諾鼎言圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030548269

商品編碼：26694222029

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2017-11-01

圖書基本信息
圖書名稱	非球麵檢驗的輔助光學係統設計	作者	郝沛明
定價	115.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030548269	齣版日期	2017-11-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	圓脊精裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

《非球麵檢驗的輔助光學係統設計》基於三級像差理論,著重介紹非球麵檢驗的輔助光學係統設計方法。主要內容有：非球麵檢驗輔助光學係統設計的三級像差理論；非球麵經典檢驗的輔助光學係統設計；非球麵零位補償檢驗的輔助光學係統設計；超大凸非球麵檢驗的輔助光學係統設計等。《非球麵檢驗的輔助光學係統設計》不僅包含詳細的理論分析和公式推導，同時給齣瞭大量設計實例，理論和實用性強。

作者簡介

目錄

目錄 前言 第1章 非球麵檢驗輔助光學係統設計基礎 1 1.1 相關概念 1 1.2 常用參量的定義和符號規則 2 1.3 鏇轉軸對稱非球麵的數學錶達式 4 1.3.1 鏇轉軸對稱非球麵的通用數學錶達式 4 1.3.2 鏇轉軸對稱二次非球麵的數學錶達式 5 1.4 與鏇轉軸對稱非球麵法綫相關的量 6 1.4.1 法綫像差 6 1.4.2 法綫角 6 1.5 二次非球麵的非球麵度 7 1.5.1 偏離量δ 7 1.5.2 非球麵度（梯度）τ 9 1.6 二次麯麵的光學性質 9 1.6.1 反射無像差共軛點 10 1.6.2 摺射無像差共軛點 11 1.7 初級像差理論 13 1.7.1 光學係統球差係數錶示式 13 1.7.2 單薄透鏡結構參數與P的關係式 14 1.7.3 幾何球差與球差係數及波麵像差的關係 16 第2章 非球麵的經典檢驗 17 2.1 二次非球麵經典檢驗的三級像差理論 17 2.2 反射非球麵的經典檢驗 18 2.3 摺射非球麵的經典檢驗 23 2.4 凸非球麵反射鏡的改進亨德爾檢驗 30 2.5 本章小結 45 第3章 非球麵零位補償檢驗 47 3.1 非球麵零位補償檢驗的基本理論 47 3.2 采用單反射鏡的零位補償檢驗 49 3.2.1 采用單反射麵零位補償檢驗凹非球麵 50 3.2.2 采用單反射麵零位補償檢驗凸非球麵 57 3.3 采用單摺射麵的背嚮零位補償檢驗 61 3.3.1 采用單摺射麵背嚮零位補償檢驗凸非球麵 62 3.3.2 采用單摺射麵背嚮零位補償檢驗凹非球麵 67 3.4 采用單透鏡的零位補償檢驗 71 3.4.1 采用單透鏡零位補償檢驗凹非球麵 72 3.4.2 采用單透鏡零位補償檢驗凸非球麵 81 3.4.3 采用單透鏡零位補償係統的初始規化結構尺寸求解舉例 87 3.5 采用雙透鏡的零位補償檢驗 96 3.5.1 規化條件和三級像差理論 97 3.5.2 采用雙透鏡零位補償檢驗非球麵的初始規化結構分析 99 3.6 采用單透鏡與單摺射麵的背嚮零位補償檢驗 105 3.6.1 規化條件和三級像差理論 106 3.6.2 初始規化結構求解 108 3.7 采用雙透鏡與單摺射麵組閤的背嚮零位補償檢驗 118 3.7.1 規化條件和三級像差理論 119 3.7.2 采用雙透鏡與單摺射麵組閤的背嚮零位補償檢驗結構分析 122 3.8 采用單透鏡與單反射麵組閤的零位補償檢驗 130 3.8.1 規化條件和三級像差理論 131 3.8.2 采用單透鏡與單反射麵組閤的零位補償檢驗結構分析 133 3.9 采用雙透鏡與單反射麵組閤的零位補償檢驗 138 3.9.1 規化條件和三級像差理論 139 3.9.2 采用雙透鏡與單反射麵組閤的零位補償檢驗結構分析 142 3.9.3 采用雙透鏡與單反射麵組閤的零位補償檢驗設計實例 147 3.1 0乾涉零位補償檢驗 151 3.1 0.1 乾涉零位補償檢驗的原理 151 3.1 0.2 乾涉零位補償檢驗係統的設計方法 152 3.1 0.3 乾涉零位補償檢驗係統的設計實例 156 3.1 1高次非球麵的零位補償檢驗 161 3.1 2帶有場鏡的非球麵零位補償檢驗 163 3.1 3本章小結 165 第4章 采用透鏡與摺反透鏡組閤校正的超大凸非球麵檢驗 166 4.1 三級像差理論 167 4.1.1 係統基本結構參數求解 167 4.1.2 采用摺反單透鏡進行球差校正 168 4.2 e2=2.25的凸雙麯麵的檢驗 171 4.2.1 采用摺反單透鏡校正的檢驗 171 4.2.2 采用單透鏡與摺反單透鏡組閤校正的檢驗 177 4.3 e2=1的凸拋物麵的檢驗 182 4.3.1 采用摺反單透鏡校正的檢驗 182 4.3.2 采用單透鏡與摺反單透鏡組閤校正的檢驗 189 4.4 e2=0.64的凸橢球麵的檢驗 193 4.4.1 采用摺反單透鏡校正的檢驗 194 4.4.2 采用單透鏡與摺反單透鏡組閤校正的檢驗 201 4.5 本章小結 204 第5章 采用單負透鏡校正和采用雙負透鏡組閤校正的超大凸非球麵檢驗 205 5.1 三級像差理論 206 5.1.1 係統基本結構參數求解 206 5.1.2 采用單負透鏡進行球差校正 207 5.2 e2=2.25的凸雙麯麵的檢驗 209 5.2.1 采用單負透鏡校正的凸雙麯麵檢驗 209 5.2.2 采用雙負透鏡組閤校正的檢驗 214 5.3 超大凸雙麯麵的檢驗 216 5.3.1 Φ0=1000mm、r0=2500mm、e2=2.25的凸雙麯麵檢驗 216 5.3.2 Φ0=2000mm、r0=5000mm、e2=2.25的凸雙麯麵檢驗 219 5.4 凸拋物麵的檢驗 220 5.4.1 采用單負透鏡校正的檢驗 221 5.4.2 采用雙負透鏡組閤校正的檢驗 226 5.5 凸橢球麵的檢驗 228 5.5.1 采用單負透鏡校正的凸橢球麵檢驗 229 5.5.2 采用雙負透鏡組閤校正的自準檢驗 234 5.6 本章小結 235 參考文獻 237

編輯推薦

從事非球麵加工、檢驗和設計的科研與技術人員，高等院校相關專業從事非球麵光學基礎理論研究的碩士、博士研究生

文摘

序言

深入探索光學係統的前沿設計與應用 本書係統梳理瞭現代光學係統設計領域的核心理論、先進技術與工程實踐，聚焦於如何構建高性能、高可靠性的復雜光學係統。全書內容涵蓋瞭從基礎的光學原理到前沿的光學元件製造與檢測的完整鏈條，旨在為光學工程師、科研人員以及相關專業學生提供一本兼具深度與廣度的參考指南。 第一部分：光學係統設計基礎與建模 本書開篇深入闡述瞭現代光學係統設計的理論基石。首先，詳細介紹瞭光綫追跡、光束傳播以及衍射理論在係統分析中的應用。不同於傳統的幾何光學描述，本書著重強調瞭基於波動光學的分析方法，尤其是在處理微納光學結構和高數值孔徑係統時的重要性。 係統建模部分是本書的重點之一。我們探討瞭如何利用先進的軟件工具（如ZEMAX, Code V等）進行係統級的仿真與優化。書中不僅包含瞭標準的光學係統（如摺射望遠鏡、顯微鏡物鏡）的設計流程，更詳細講解瞭復雜係統，例如自由麯麵光學係統的設計方法論。這部分內容深入分析瞭各種優化函數的建立、像差的控製策略，以及如何通過參數化建模實現快速的迭代設計。特彆值得一提的是，書中專門設立章節討論瞭梯度摺射率（GRIN）光學元件的建模與應用，這是實現超輕薄、高性能光學模組的關鍵技術。 第二部分：先進光學元件與製造技術 要實現先進的光學係統，必須依賴於高精度的光學元件。本捲聚焦於超越傳統研磨拋光技術的先進製造工藝。 微納光學元件是本書的重要篇幅。我們詳細剖析瞭衍射光學元件（DOE）的設計原理，包括基於傅裏葉變換的相位屏設計和基於光綫追跡的單元結構優化。對於超錶麵（Metasurface）的設計與加工，書中介紹瞭基於電磁場模擬的單元結構參數化設計方法，並討論瞭如何控製亞波長結構以實現對光波前的高級調控，例如偏振態的精確控製。 在製造工藝方麵，本書對比瞭多種精密光學製造技術。除瞭標準的單點金剛石車削和CNC研磨技術外，書中詳細介紹瞭磁流變拋光（MRF）和離子束拋光（IBF）等非接觸式精加工技術，並分析瞭它們在製造高精度非球麵和自由麯麵鏡時所展現齣的優勢與挑戰。 第三部分：復雜光學係統的集成與檢測 一個設計精良的光學係統，其最終性能高度依賴於裝配精度和精確的測量反饋。 裝配與公差分析是係統工程的關鍵環節。本書提供瞭係統的光學公差分析流程，包括對元件位置、傾斜誤差以及材料參數波動的敏感性分析。我們引入瞭基於濛特卡洛方法的統計公差分析，並指導讀者如何設定閤理的製造和裝配公差，以確保批量産品的性能達標。此外，書中探討瞭主動光學係統的設計思想，如何利用傳感器和執行器對光學係統進行實時補償，以剋服環境變化或製造誤差帶來的影響。 光學檢測技術部分，我們超越瞭傳統的乾涉測量。書中詳細介紹瞭離軸非球麵麵形檢測的策略，特彆是針對大口徑或深非球麵結構，如何有效利用點散射函數（PSF）測量、共聚焦顯微鏡技術以及相位恢復算法進行精確的麵形評估。對於微納結構和超錶麵，本書介紹瞭掃描電子顯微鏡（SEM）配閤能譜分析（EDX）的結構錶徵方法，以及傅裏葉變換光譜儀（FTIR）在吸收和透射特性分析中的應用。 第四部分：前沿應用案例與係統優化 本書最後一部分通過多個實際案例，展示瞭如何將前述理論與技術應用於解決實際工程問題。 高分辨率成像係統：討論瞭如何設計和優化用於深空探測或生物醫學成像的遠心、廣角或消色差係統，重點在於控製離軸像差和色差。 激光係統中的光束整形：詳細介紹瞭光束整形器（Beam Shaper）的設計，包括如何利用衍射元件和變形鏡（Deformable Mirror）來實現高斯光束到平頂光或特定光斑形狀的有效轉換，並應用於材料加工或光通信。 AR/VR顯示光學：針對擴展現實（XR）設備中的Pancake光學模組或衍射波導，本書分析瞭其對視場角、瞳孔間距和係統亮度的苛刻要求，並給齣瞭相應的係統優化路徑。 全書旨在提供一套完整的、可操作的設計方法論，幫助讀者理解復雜光學係統背後的物理規律，並掌握從概念提齣到最終産品實現的全過程工程技能。

評分☆☆☆☆☆

這部關於光學係統設計的著作，從一個初涉此領域的讀者的角度來看，給我帶來瞭極大的啓發。書中對自由麯麵光學元件的數值優化方法的探討尤為深入，那些關於像差理論的經典講解，雖然紮實，但結閤現代計算機輔助設計工具的實際操作，顯得尤為貼切。我特彆欣賞作者在講解優化算法收斂性時所采用的實例分析，它不像某些教科書那樣隻是羅列公式，而是將抽象的數學模型與實際的光學係統性能指標緊密結閤。例如，在處理離軸係統中的場麯問題時，作者引入瞭多種評價函數的構建思路，這一點對於解決我目前遇到的實際工程難題非常有幫助。此外，書中對光學設計軟件的特定功能模塊的底層邏輯的剖析，也讓我對“知其然”更進一步“知其所以然”有瞭更清晰的認識。這種深入到實現層麵的講解，使得原本枯燥的理論煥發齣實際的生命力，讓人在閱讀過程中充滿瞭“原來如此”的頓悟感。整體而言，這本書提供的視角是前沿且實用的，它不僅僅是一本工具書，更像是一位經驗豐富的設計師在手把手地傳授核心經驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書在光學係統集成與結構耦閤方麵的講解，為我打開瞭一扇新的大門。以往的許多設計書籍往往將光學和機械分離敘述，而這部作品則強調瞭兩者之間不可分割的相互作用。作者對超精密定位機構與光學元件固定方式的討論，細緻到對不同粘閤劑和支撐結構的性能對比，這種細緻入微的觀察力令人印象深刻。我尤其贊賞其中關於光機電一體化設計中的熱-機-光耦閤分析的章節，作者用一種非常直觀的方式展示瞭結構變形如何直接導緻係統性能下降，並提齣瞭針對性的緩解策略，例如采用低熱膨脹係數的支撐材料或者引入主動補償機製。這不僅是設計層麵的提升，更是一種係統思維的培養。對於那些追求極緻性能（如深空探測或高端醫療影像）的應用場景，這種對跨學科交叉點的深入挖掘，顯得尤為關鍵和及時。它讓我意識到，現代光學設計早已不再是孤立的幾何問題，而是復雜的工程優化過程。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，首先映入眼簾的是其對光綫追跡與公差分析的係統性闡述，這部分內容可以說是對傳統光學設計流程的一次全麵梳理與升級。作者在討論環境因素對成像質量的影響時，展現瞭一種超越純粹幾何光學範疇的廣闊視野，這一點非常難得。我特彆關注瞭關於熱力學效應在精密光學係統中的建模那一章節，其中對不同材料熱膨脹係數的敏感度分析，配以詳實的圖錶，極大地增強瞭可讀性和說服力。與我以往閱讀的側重於成像原理的書籍不同，這本書更注重“落地”，即如何將設計指標轉化為可製造、可裝配的産品。尤其是在裝配誤差對點擴散函數（PSF）影響的概率性評估方麵，作者的論述簡潔而有力，提供瞭一套相當成熟的風險評估框架。對於那些正在從理論研究轉嚮實際産品開發階段的工程師來說，書中提供的這些關於可靠性與魯棒性設計的建議，無疑是寶貴的財富，它教會我們如何用更審慎的態度去麵對設計中的每一個決策點。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我感受到瞭作者深厚的工程實踐底蘊，這一點通過其對係統冗餘和故障模式分析（FMEA）的引入體現得淋灕盡緻。在談論如何構建一個高可靠性光學係統時，作者沒有停留在理論上的完美設計，而是著重於如何在設計中預留應對突發狀況的餘地。例如，關於光學元件的應力釋放和長期穩定性的討論，非常貼近實際産品在數年使用周期內可能麵臨的挑戰。我特彆喜歡作者在描述設計迭代過程時所使用的那種務實語氣，仿佛能看到設計團隊在無數次實驗和失敗中提煉齣的寶貴經驗。這種“過來人”的視角，對於年輕設計師而言，是比任何公式都更寶貴的“軟知識”。它強調的不是找到一個“最好的”設計，而是找到一個“最穩健的”設計，這纔是真正的工程智慧所在。總而言之，這本書是一份極具分量的參考資料，它教會讀者如何在高壓、高標準的工程環境中，構建齣既先進又可靠的光學解決方案。

評分☆☆☆☆☆

從排版和結構上看，這部作品的邏輯推進非常流暢，它似乎是按照一個典型的光學項目周期來組織內容的。從最初的需求定義、到中間的光學鏈路設計、再到最後的加工製造接口，層次分明。我特彆欣賞作者在非傳統光學元件製造工藝方麵所做的簡要介紹，例如對衍射光學元件（DOE）的錶麵形貌控製的探討，雖然篇幅不長，但為讀者提供瞭瞭解先進製造能力的窗口。這避免瞭設計與製造脫節的風險，使得設計齣的係統更具現實可行性。此外，書中對檢測和計量方法的重視也值得稱道。它不僅僅滿足於“設計完成”，更關注“設計如何被驗證”。通過對幾種主流離綫和在綫測量技術的優缺點對比，幫助讀者在設計初期就能預判到後續的驗證難度，從而提前布局，這是一個非常成熟的設計理念的體現。這種全生命周期的視角，使得本書的價值遠超一般的設計參考手冊。