Lens Design, Fourth Edition

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出版者:CRC Press
作者:Milton Laikin
出品人:
页数:512
译者:
出版时间:2006-12-19
价格:USD 162.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780849382789
丛书系列:
图书标签:
  • 光学设计
  • 光学
  • 光学设计
  • 透镜设计
  • 光线追迹
  • 衍射光学
  • 像差
  • 光学系统
  • 非球面
  • 光学工程
  • 计算机辅助设计
  • 光学仪器
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具体描述

"Lens Design, Fourth Edition" is still the most complete and reliable guide for detailed design information and procedures for a wide range of optical systems. This edition was updated to replace obsolete glass types and now includes several new designs and sections on stabilized systems, the human eye, spectrographic systems, and diffractive systems. Also new to this edition, a new companion CD-ROM offers extensive lens prescription data along with executable ZEMAX files corresponding to figures in the text.

好的,这是一本关于光学系统设计的专业图书的简介,聚焦于系统级的设计、制造和评估,不涉及《Lens Design, Fourth Edition》的具体内容。 --- 图书名称:光学系统工程与实践 简介: 本书全面深入地探讨了现代光学系统从概念提出到最终实现的全过程,覆盖了从基础的光学原理到复杂的系统集成、制造、公差分析与性能评估等关键环节。它旨在为光学工程师、系统架构师以及相关研究人员提供一个从宏观系统角度理解和设计光学系统的框架,强调理论与工程实践的紧密结合。 第一部分:光学系统概念与需求分析 本部分着重于理解光学系统在实际应用中的定位和目标。系统的设计并非凭空而来,而是对特定应用场景需求的系统性响应。我们将从系统功能定义入手,详细解析如何将用户需求(如成像质量、视场角、工作波段、环境适应性、尺寸重量功率(SWaP)限制等)转化为可量化的光学指标。 需求分解与指标设定: 探讨如何将高层级的系统目标分解为次级子系统的具体性能要求,例如对分辨率、调制传递函数(MTF)或点扩散函数(PSF)的具体要求。 初步系统架构选择: 分析不同类型光学系统(如折射式、反射式、折射-反射式组合系统)的优缺点及其适用场景。重点讨论例如远心光路、共轭系统、变焦系统等经典架构的选择依据。 环境与约束分析: 深入研究热力学、振动、冲击等环境因素对光学系统设计的影响,以及如何预先在设计阶段考虑机械约束和装配公差的限制。 第二部分:光学设计方法论与技术 本部分聚焦于实现上述系统目标所需的核心设计技术。它不仅涵盖了传统的几何光学和物理光学基础,更强调了现代计算机辅助设计(CAD)工具在优化过程中的应用。 几何光学与像差理论: 复习和深化对光线追迹、光束传播方法的理解,并详细分析系统中的主要像差(球差、彗差、像散、场曲、色差)的来源及校正策略。引入更先进的像差校正概念,如离轴系统中的像差控制。 物理光学与衍射效应: 讨论光波的波动性质,特别是对于微纳光学元件和高数值孔径(NA)系统的影响。介绍衍射理论在评估系统性能,特别是在高频像差和边缘效应分析中的作用。 系统优化与公差分析: 详细阐述如何利用现代优化算法(如全局优化、局部优化、序列优化)在多目标约束下寻找最佳系统结构。重点介绍公差分析(Tolerance Analysis),这是连接理想设计与实际制造的关键步骤。分析制造误差(元件形貌误差、装配定位误差)对系统性能(如MTF损失、焦点漂移)的影响,并提出优化公差分配的策略。 第三部分:先进光学元件与集成技术 现代光学系统越来越依赖于非传统的元件和集成技术来突破传统设计的限制。本部分将探讨这些前沿技术如何融入系统设计流程。 自由曲面光学(Freeform Optics): 深入介绍自由曲面的数学描述、设计方法及其在校正复杂像差、减小系统体积和重量方面的巨大潜力。讨论自由曲面元件的制造挑战(如精密模压、五轴铣削)和检验方法。 衍射光学元件(DOE)与微结构: 探讨如何设计和集成衍射光学元件,用于色散补偿、光束整形或实现多功能集成。讨论微纳加工技术对DOE性能的影响。 集成化与微系统: 覆盖将光学系统与微电子、微机械系统(MEMS)集成的技术,如硅基光子集成、光机电一体化(MOEMS)系统的设计考量,包括热膨胀匹配和应力管理。 第四部分:制造、装配与性能验证 一个优秀的设计必须能够被精确制造和有效验证。本部分关注从设计蓝图到实际产品的转化过程。 制造可行性评估与工艺选择: 讨论不同制造工艺(研磨抛光、模压、注塑、超精密加工)的适用性,以及设计参数如何受限于可用的制造精度。 装配与对准: 详细阐述光学装配的工程挑战,包括精密对准(Tip/Tilt/Piston)、应力隔离、以及关键光学元件之间的相对位置控制。引入序列装配与迭代调整的概念。 测试与计量: 介绍系统级性能评估的标准流程与设备。涵盖对MTF、波前误差、杂散光(Stray Light)的测量方法。特别强调如何设计和执行环境适应性测试(如热真空测试),以确保系统在预期工作条件下的可靠性。 第五部分:杂散光管理与系统可靠性 杂散光是影响图像质量和系统信噪比的常见缺陷。本部分将系统性地分析杂散光的来源并提出控制策略。 杂散光分析与建模: 识别系统中的杂散光路径(如元件表面反射、元件内部散射、结构件遮挡),并利用光线追迹软件进行精确建模。 抑制技术: 介绍遮光罩设计、表面处理(如黑化、绒面处理)、以及特定元件(如光阑、孔径挡)的优化布局在杂散光抑制中的作用。 系统可靠性工程: 探讨如何通过设计冗余、材料选择和失效模式与影响分析(FMEA)来提高整个光学系统的长期运行可靠性。 本书的特色在于其系统性视角,它不局限于特定元件的设计细节,而是将光学设计置于更广阔的工程和制造背景下进行考察,强调跨学科知识的整合应用,是指导复杂光学系统从理论走向工程实践的权威参考。

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用户评价

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这本书的文字风格极其凝练,几乎没有一句多余的话,这既是优点也是挑战。对于初学者来说,这种高度浓缩的信息密度可能会带来一定的阅读压力,因为每一个句子都可能蕴含着重要的设计原则或数学推导的精髓。然而,对于那些已经具备基础光学知识,寻求进阶突破的人来说,这种高效的表达方式简直是福音。它极大地节省了时间,让读者能快速掌握核心概念。我尤其喜欢它在处理复杂透镜设计案例时所展现出的那种清晰的思路导向。作者似乎总能预判到读者在特定步骤可能会产生的困惑,并在随后的段落中,用一种看似不经意但极其精准的方式将其解答。比如,在讨论复曲面设计时,书中不仅展示了数学模型,还配有对这些模型在实际制造中可能遇到的挑战的深刻见解,这表明作者不仅仅停留在纸面理论,而是真正将理论与工程实践紧密结合了起来。这本书无疑是一部需要反复研读的参考书,每一次重读都会有新的领悟。

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这本书的编排结构非常有特点,它采用了一种螺旋上升的学习路径。初看之下,某些章节似乎显得有些跳跃,像是突然从一个非常基础的概念跳到了一个相对复杂的领域,但当你继续深入阅读后面的内容时,就会发现先前那些看似突兀的知识点,其实都是为了后续更高级主题做铺垫。这种设计理念非常适合有一定基础,希望系统性提升自己设计能力的读者。我个人非常欣赏它在非球面光学设计方面的处理方式。在很多市场上流行的书籍中,非球面往往被简单地处理为一种修正手段,但在这里,作者深入探讨了如何从物理上理解和优化非球面系数,这在现代高分辨率成像系统中是至关重要的。它不仅仅展示了如何输入参数,更重要的是解释了这些参数背后的物理含义,以及它们对像场畸变和边缘成像质量的实际影响。对我来说,阅读这本书的过程,更像是在和一位经验老到的导师进行一场深入的、耐心的对话,他总是能在最恰当的时机抛出关键性的见解。

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说实话,我最初翻开这本书的时候,主要是冲着它的实战应用部分去的,希望能找到一些快速解决实际设计问题的捷径。然而,这本书的风格显然更偏向于学术的根基构建,而不是快速上手操作手册。它花了大量的篇幅去建立一个坚实的光学设计框架,这对于我这种更侧重于“做东西”而不是“证明东西”的实践者来说,初期感觉有点像是在爬一座高耸入云的理论山峰。不过,随着我接触的项目越来越复杂,我开始意识到这种基础的扎实程度是多么重要。当遇到那些教科书上标准配置无法解决的“疑难杂症”时,这本书提供的分析工具和思维模式就显得尤为珍贵。它教你怎么去“看穿”问题,而不是仅仅套用已有的公式。比如,书中对公差分析的讨论,那种细致入微的程度,让我对量产中的实际挑战有了更深刻的认识。它不是直接告诉你“把误差控制在多少”,而是帮你理解每一个参数波动对最终成像质量的敏感度有多大。这种自上而下的理解,远比那种“黑箱操作”式的指导要有价值得多。

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这是一本关于光学和镜头设计的著作,我花了相当长的时间来研读,它确实为我打开了一扇新的大门。这本书的叙述方式非常严谨,每一个公式和每一个概念的推导都像是带着你一步步走过一个精密的迷宫,直到最后豁然开朗。我特别欣赏它在理论深度上的投入,对于那些想要深入理解光学系统背后数学原理的工程师或者研究人员来说,这本书简直是宝库。它没有过多地停留在表面的应用描述,而是深入挖掘了成像物理的本质。比如,它对像差理论的阐述,远比我之前读过的任何教科书都要详尽和透彻。作者在解释如何通过调整镜片组来矫正像差时,那种层层递进的逻辑,让我能够真正理解为什么某些特定的镜片组合能够产生更完美的成像。虽然阅读过程需要高度集中注意力,甚至时不时需要停下来,拿出草稿纸重新演算一遍,但这种思考的深度带来的满足感是无与伦比的。这本书的图示也相当精妙,那些截面图和光线追迹的示意图,简洁却富有信息量,极大地辅助了抽象概念的理解。总而言之,它是一本需要耐心咀嚼,但回报丰厚的经典之作。

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作为一本涵盖光学设计领域的重量级著作,我感受最深的是它在内容上的广度和深度之间的巧妙平衡。它没有因为追求深度而牺牲对基础知识的覆盖,也没有因为追求全面而显得浮于表面。这本书对于成像系统的热力学特性和辐射传输的讨论,在我看来是许多同类书籍所忽略的重要环节。在很多现代光学设计,尤其是在涉及环境光照和传感器噪声的场景中,仅仅优化几何光学是不够的,热噪声和光能量的有效收集与传输同样关键。这本书在这方面的论述,为我提供了一个更宏观的视角来看待整个成像链条。它鼓励设计者跳出单纯的几何约束,去考虑能量效率和系统稳定性。我必须承认,某些章节的数学推导非常密集,需要读者有一定的微积分和线性代数基础才能完全跟上,但这正是其价值所在——它拒绝提供肤浅的答案,而是训练读者自己去构建答案的能力。这种对知识体系完整性的追求,使得这本书在我的书架上占据了非常核心的位置。

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