非球面检验的辅助光学系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

郝沛明 著

图书标签:

• 非球面检验
• 光学系统设计
• 辅助光学
• 检验技术
• 光学检测
• 精密光学
• 光学工程
• 仪器仪表
• 光学制造
• 误差分析

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030548269

版次：01

商品编码：12238245

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-11-01

页数：248

字数：300000

正文语种：中文

内容简介

　　《非球面检验的辅助光学系统设计》基于三级像差理论,着重介绍非球面检验的辅助光学系统设计方法。主要内容有：非球面检验辅助光学系统设计的三级像差理论；非球面经典检验的辅助光学系统设计；非球面零位补偿检验的辅助光学系统设计；超大凸非球面检验的辅助光学系统设计等。《非球面检验的辅助光学系统设计》不仅包含详细的理论分析和公式推导，同时给出了大量设计实例，理论和实用性强。

目录

目录
前言
第1章 非球面检验辅助光学系统设计基础 1
1.1 相关概念 1
1.2 常用参量的定义和符号规则 2
1.3 旋转轴对称非球面的数学表达式 4
1.3.1 旋转轴对称非球面的通用数学表达式 4
1.3.2 旋转轴对称二次非球面的数学表达式 5
1.4 与旋转轴对称非球面法线相关的量 6
1.4.1 法线像差 6
1.4.2 法线角 6
1.5 二次非球面的非球面度 7
1.5.1 偏离量δ 7
1.5.2 非球面度（梯度）τ 9
1.6 二次曲面的光学性质 9
1.6.1 反射像差共轭点 10
1.6.2 折射像差共轭点 11
1.7 初级像差理论 13
1.7.1 光学系统球差系数表示式 13
1.7.2 单薄透镜结构参数与P的关系式 14
1.7.3 几何球差与球差系数及波面像差的关系 16
第2章 非球面的经典检验 17
2.1 二次非球面经典检验的三级像差理论 17
2.2 反射非球面的经典检验 18
2.3 折射非球面的经典检验 23
2.4 凸非球面反射镜的改进亨德尔检验 30
2.5 本章小结 45
第3章 非球面零位补偿检验 47
3.1 非球面零位补偿检验的基本理论 47
3.2 采用单反射镜的零位补偿检验 49
3.2.1 采用单反射面零位补偿检验凹非球面 50
3.2.2 采用单反射面零位补偿检验凸非球面 57
3.3 采用单折射面的背向零位补偿检验 61
3.3.1 采用单折射面背向零位补偿检验凸非球面 62
3.3.2 采用单折射面背向零位补偿检验凹非球面 67
3.4 采用单透镜的零位补偿检验 71
3.4.1 采用单透镜零位补偿检验凹非球面 72
3.4.2 采用单透镜零位补偿检验凸非球面 81
3.4.3 采用单透镜零位补偿系统的初始规化结构尺寸求解举例 87
3.5 采用双透镜的零位补偿检验 96
3.5.1 规化条件和三级像差理论 97
3.5.2 采用双透镜零位补偿检验非球面的初始规化结构分析 99
3.6 采用单透镜与单折射面的背向零位补偿检验 105
3.6.1 规化条件和三级像差理论 106
3.6.2 初始规化结构求解 108
3.7 采用双透镜与单折射面组合的背向零位补偿检验 118
3.7.1 规化条件和三级像差理论 119
3.7.2 采用双透镜与单折射面组合的背向零位补偿检验结构分析 122
3.8 采用单透镜与单反射面组合的零位补偿检验 130
3.8.1 规化条件和三级像差理论 131
3.8.2 采用单透镜与单反射面组合的零位补偿检验结构分析 133
3.9 采用双透镜与单反射面组合的零位补偿检验 138
3.9.1 规化条件和三级像差理论 139
3.9.2 采用双透镜与单反射面组合的零位补偿检验结构分析 142
3.9.3 采用双透镜与单反射面组合的零位补偿检验设计实例 147
3.1 0干涉零位补偿检验 151
3.1 0.1 干涉零位补偿检验的原理 151
3.1 0.2 干涉零位补偿检验系统的设计方法 152
3.1 0.3 干涉零位补偿检验系统的设计实例 156
3.1 1高次非球面的零位补偿检验 161
3.1 2带有场镜的非球面零位补偿检验 163
3.1 3本章小结 165
第4章 采用透镜与折反透镜组合校正的超大凸非球面检验 166
4.1 三级像差理论 167
4.1.1 系统基本结构参数求解 167
4.1.2 采用折反单透镜进行球差校正 168
4.2 e2=2.25的凸双曲面的检验 171
4.2.1 采用折反单透镜校正的检验 171
4.2.2 采用单透镜与折反单透镜组合校正的检验 177
4.3 e2=1的凸抛物面的检验 182
4.3.1 采用折反单透镜校正的检验 182
4.3.2 采用单透镜与折反单透镜组合校正的检验 189
4.4 e2=0.64的凸椭球面的检验 193
4.4.1 采用折反单透镜校正的检验 194
4.4.2 采用单透镜与折反单透镜组合校正的检验 201
4.5 本章小结 204
第5章 采用单负透镜校正和采用双负透镜组合校正的超大凸非球面检验 205
5.1 三级像差理论 206
5.1.1 系统基本结构参数求解 206
5.1.2 采用单负透镜进行球差校正 207
5.2 e2=2.25的凸双曲面的检验 209
5.2.1 采用单负透镜校正的凸双曲面检验 209
5.2.2 采用双负透镜组合校正的检验 214
5.3 超大凸双曲面的检验 216
5.3.1 Φ0=1000mm、r0=2500mm、e2=2.25的凸双曲面检验 216
5.3.2 Φ0=2000mm、r0=5000mm、e2=2.25的凸双曲面检验 219
5.4 凸抛物面的检验 220
5.4.1 采用单负透镜校正的检验 221
5.4.2 采用双负透镜组合校正的检验 226
5.5 凸椭球面的检验 228
5.5.1 采用单负透镜校正的凸椭球面检验 229
5.5.2 采用双负透镜组合校正的自准检验 234
5.6 本章小结 235
参考文献 237

好的，以下是一份关于光学系统设计、但不包含《非球面检验的辅助光学系统设计》内容的图书简介： --- 图书名称：精密光学系统设计与工程实践 图书简介 第一部分：现代光学系统设计基础与理论框架 本书全面深入地探讨了现代精密光学系统的设计原理、方法论以及工程实践，旨在为光学工程师、系统设计师以及相关领域的研究人员提供一个扎实、系统的理论基础和实用的设计工具箱。全书结构清晰，内容涵盖了从基础光学理论到复杂系统集成化的全过程。 理论基石：光波传播与成像原理的深入解析 本书首先奠定了经典光学和几何光学的基础。详细阐述了光线追迹、光瞳与光阑、像差理论的核心概念。不同于传统教材的平铺直叙，本书着重于将这些理论与现代系统指标紧密结合，特别是对调制传递函数（MTF）和点扩散函数（PSF）等现代评价标准的引入和深入分析，解释了它们在描述系统成像质量中的关键作用。 在色差与衍射效应部分，本书提供了对色散现象的全面分析，并引入了色差校正的光学设计策略。同时，对衍射极限和基于波动光学的成像理论进行了详尽的论述，强调了在设计高分辨率、大口径系统时，如何精确评估和控制衍射效应。 设计方法学：从概念到原型 本书的核心章节聚焦于光学系统的设计流程与优化技术。我们详细介绍了光学系统设计的一般步骤：从确定系统规格、进行初步概念设计（如选择光学系统类型：折射、反射、折射-反射组合系统），到参数设定与公差分析的完整流程。 在像差校正方面，本书系统地梳理了经典像差（球差、彗差、像散、场曲、色差）的成因及其校正原理。特别地，书中提供了大量的实际案例，说明如何通过优化镜片布局、选择合适的玻璃材料（如使用不同折射率和阿贝数的材料组合）来实现多项性能指标的平衡。 本书强调计算机辅助设计（CAD）在现代光学设计中的地位。我们深入介绍了主流光学设计软件（如Zemax, Code V等）的基本操作逻辑、建立光学模型、定义评价函数（Merit Function）以及执行优化算法（如阻尼最小二乘法、全局优化算法）的技巧。讲解中将理论知识与软件操作紧密结合，确保读者能够将所学知识转化为实际设计能力。 第二部分：特定光学系统设计案例与工程实现 本书的第二部分将理论知识应用于具体的应用场景，涵盖了多种关键光学系统类型的设计实践。 高分辨率成像系统设计：变焦与遥摄镜头 针对消费电子、遥感和生物医学等领域对高分辨率和宽视场角的需求，本书详细解析了变焦镜头的设计原理。内容包括变焦机构的运动规律、补偿组的设计、以及如何在高倍率变化范围内维持像质稳定性的工程挑战。此外，对遥摄系统（Telephoto Systems）的设计也进行了深入剖析，探讨了如何通过合理的后焦距控制和光阑设计来优化系统性能。 空间光学系统与紫外/红外成像 在空间探测和军事应用中，系统往往需要在极端环境下工作，并对轻量化和高可靠性有极高要求。本书专门辟章节讨论了反射光学系统（如卡塞格林、施密特相机）的设计，特别是关于子镜支撑结构、镜面误差的控制和热变形分析。针对紫外（UV）和红外（IR）波段，本书讲解了材料选择的特殊性（如对熔融石英、氟化钙、硫化锌等材料的特性分析），以及针对特定波段的系统设计考量。 先进照明与准直系统 除了成像系统，本书也关注了照明和光束整形技术。我们探讨了LED照明系统的设计，包括光束整形、散热管理和光斑均匀性控制。对于需要高准直度光束的应用（如激光通讯、光刻），本书详细介绍了准直器的设计原则，包括利用透镜组合或衍射元件来实现精确的波前整形。 第三部分：系统集成、公差分析与制造挑战 一本优秀的光学设计不仅仅停留在理论模型上，更需要考虑如何将其制造出来并稳定工作。 公差分析与系统鲁棒性 公差分析是连接设计与制造的桥梁。本书系统地介绍了蒙特卡洛分析和灵敏度分析在确定系统对制造误差的敏感性方面的应用。详细说明了如何根据可接受的性能下降范围，为镜片的位置精度、曲率半径、材料参数设定合理的制造公差，从而指导后续的装配与检测工作。 装配、检测与热光学分析 在工程实践中，光学装配的精度直接决定了最终的成像质量。本书讨论了常见的装配误差类型（如偏心、倾斜、弯曲）及其对MTF的影响。此外，我们也涵盖了光学检测的基本方法和工具，以及如何利用检测结果反哺设计优化。最后，针对需要承受温度变化的系统（如航空航天或工业环境），本书提供了热光学效应的分析框架，包括材料热膨胀和折射率变化的评估。 总结 《精密光学系统设计与工程实践》不仅是一本理论教科书，更是一本实战指南。它通过对现代光学设计方法的系统梳理和对工程实践中关键环节的详尽解析，旨在培养读者具备独立完成复杂光学系统设计、优化和工程实现的能力。本书的知识体系严谨、案例丰富，是光学专业人士不可或缺的参考工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我打开了新世界的大门！在读这本书之前，我对“非球面”这个概念，最多停留在中学物理课本里关于透镜的模糊记忆。而这本书，以一种极其生动、又不失严谨的方式，把我带入了一个我从未接触过的精密光学领域。作者仿佛是一个经验丰富的老工匠，一边展示着他精巧的工具，一边耐心地讲解着每一步操作的原理和意义。我尤其喜欢书中关于“辅助光学系统”的章节，它不像我之前想象的那么高深莫测，反而是通过一系列巧妙的设计，解决了非球面镜片在制造和检验过程中遇到的种种难题。书中的插图非常精美，很多复杂的模型都被清晰地呈现出来，让我这个初学者也能大致理解。最让我印象深刻的是，作者并没有直接抛出结论，而是引导我一步步地思考，例如在讨论某个设计方案时，他会先列出它的优点，接着又会深入分析其潜在的不足，并提出改进的方向。这种循序渐进的学习方式，让我感觉自己不仅仅是在被动接受知识，而是在主动地参与到整个设计思考的过程中。虽然我还没有真正接触到光学仪器的设计，但读完这本书，我感觉自己对这个领域的神秘感已经大大降低，甚至跃跃欲试，想亲手去尝试一下。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我“脑洞大开”的书，虽然我不是光学专业的，但读起来一点也不枯燥，反而充满了智慧的火花。作者以一种非常直观的方式，展示了非球面镜片在现代科技中的重要性，以及在制造和检验过程中所面临的挑战。而“辅助光学系统”的设计，就是为了克服这些挑战而生的。我特别喜欢书中关于“误差分析”和“补偿策略”的章节，这部分内容让我看到了精密制造的精髓所在。任何一个微小的误差，都可能对最终的成像质量产生巨大的影响，而设计师们如何通过巧妙的辅助系统，将这些误差降到最低，或者进行有效的补偿，这本身就是一项了不起的成就。书中列举的各种案例，虽然我无法完全复制，但它们所展现出的解决问题的思路和方法，却可以延伸到我所从事的其他领域。它让我意识到，在任何需要精度的领域，对细节的关注和对整体的把握，都是至关重要的。这本书让我觉得，科学的魅力，就在于它能够不断地发现问题，并以各种 ingenious 的方式去解决问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最深刻的感受，就是“巧思妙想”！我一直认为，很多伟大的发明和技术，都源于对问题的独特理解和巧妙的解决方案，而这本书恰恰展现了这一点。对于非球面镜片的检验，我之前完全没有概念，以为就是拿尺子量量或者用仪器扫一下。但这本书让我看到了，原来为了解决非球面镜片的精密检测问题，工程师们设计出了如此多令人惊叹的辅助光学系统。我印象特别深刻的是，书中有介绍如何利用已知的光学元件，去“模拟”出非球面镜片的形状，从而进行比对和校准。这种“以巧破局”的思路，让我感觉非常有趣。书中的一些设计方案，虽然我无法完全理解其背后的数学公式，但其解决问题的逻辑和方法，却是清晰可见的。它让我明白，在科学探索的道路上，有时候需要的不仅仅是强大的计算能力，更是一种创新的思维方式，去发现那些别人没有注意到的角度和可能性。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的“干货”非常足！对于我这种动手能力强，喜欢刨根问底的读者来说，简直是如获至宝。我一直在寻找能够真正理解“设计”背后的逻辑和方法的书籍，而这本书正好满足了我的需求。它没有回避那些可能让初学者望而却步的技术细节，而是选择了直接切入，但又不至于过于生硬。作者在讲解过程中，巧妙地穿插了大量的专业术语，但几乎都配有清晰的解释，或者在后续内容中得到进一步的阐述。我尤其喜欢书中关于“优化”的章节，它让我了解到，一个看似简单的光学系统，背后可能经历了无数次的迭代和调整。作者会详细分析不同设计参数对最终结果的影响，以及如何通过数学模型来寻找最优解。这种严谨的科学态度，让我对光学设计这一领域有了更深刻的认识。我甚至在读这本书的时候，随手拿起了身边的一些曲面玻璃，尝试着去想象它们背后可能的设计原理和检验方法，虽然只是皮毛，但足以说明这本书的启发性有多大。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格就像一位博学的导师，娓娓道来，将复杂的光学原理化繁为简。我一直对高端光学器件，比如望远镜、显微镜中的精密镜片充满好奇，尤其是那些形状奇特的非球面镜片，总觉得它们是科技的结晶。这本书恰好满足了我这份好奇心。它没有直接堆砌公式，而是从实际应用场景出发，讲解了为什么需要非球面镜片，以及它们在实际工作中会遇到哪些挑战。我特别欣赏书中对“检验”环节的深入探讨，这部分内容对我来说是全新的。我一直以为只要把镜片做好就行了，没想到后面还有如此复杂且关键的检验过程。作者通过大量的实例，展示了各种辅助光学系统的作用，例如如何通过特定的光路设计，来精确测量非球面镜面的曲率、表面形貌等等。我尤其被书中对各种光学元件的组合，如何协同工作来达到最终目的的讲解所吸引。它让我认识到，精密光学不仅仅是单个镜片的性能，更是一个系统工程，需要各个部分之间的完美配合。阅读过程中，我常常会停下来，对照书中的图示，在脑海中模拟一遍光路的走向，感觉自己仿佛也置身于那个充满精密仪器和科学探索的实验室。