現代光學鏡頭設計方法與實例（第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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毛文煒 著

圖書標籤:

• 光學設計
• 鏡頭設計
• 現代光學
• 光學工程
• 光學儀器
• 成像係統
• 設計方法
• 實例分析
• 第二版
• 專業參考書

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111567691

版次：2

商品編碼：12125437

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-07-01

用紙：膠版紙

頁數：365

內容簡介

本書是為初學光學鏡頭優化設計的研究生或高年級本科生編寫的一本教材，本書內容共分5章：光學鏡頭的優化設計；簡單光學鏡頭的優化設計實例；三片鏡頭的優化設計實例；中等復雜鏡頭的優化設計實例；非球麵光學鏡頭的優化設計實例。書中列有20餘個光學鏡頭的優化設計實例，鏡頭不按通常的使用範疇歸類劃分，而是按它們的結構由簡單到復雜的順序介紹優化設計過程，這樣優化設計過程的介紹大體也就按照由易到難的順序進行瞭。與講述光學鏡頭設計的傳統書籍不同，書中所列的每一個優化設計例子，都列有詳細的優化設計過程，都可以追蹤復現。

目錄

前言
第1章光學鏡頭優化設計概述 l
1.1 引言 1
1.2光學鏡頭設計中常用優化方法的
數學原理 2
1.2.1適應法 3
1.2.2阻尼最小二乘法 4
1.2.3 阻尼凶子p、權重凶子似和
評價函數擊 4
1.2.4邊界條件 5
第2章簡單鏡頭設計實例 7
2.1 HeNe激光光束聚焦物鏡設計 7
2.1.1 鏡頭片數及玻璃選擇的考慮和
初步分析 7
2.1.2 以“正前凸”型為基礎的高摺
射率雙片鏡頭的優化設計 1 1
2.1.3 以“負前凸”型為基礎的高摺
射率雙片鏡頭的優化設計 22
2.1.4 以“負前凹”型為基礎的高摺
射率雙片鏡頭的優化設計 28
2.2激光掃描物鏡設計 37
2. 2.1 白行構造評價函數優化設計激
光掃揣物鏡 一39
2.2.2 利用ZEMAX程序提供的默認評
價函數優化設計激光掃描
物鏡 46
2.3 5。顯微物鏡設計 52
2.3.1 依據初級像差理論求解初始
結構 53
2.3.2 5“顯微物鏡的優化設計例1 55
2.3.3 5“顯微物鏡的優化設計例2 59
第3章 三片鏡頭設計實例 65
3.1 三片攝影物鏡的優化設計 65
3. 1. 1
3. 1. 2
3. 1. 3
Pvic,hard DilLeon三片攝影物
鏡的初始解 65
Richard Ditteon三片攝影物
鏡的優化設計例1 69
Richard Ditteon i片攝影物
鏡的優化設計例2 95
3.2三片數碼相機物鏡的優化設計 112
3.3大孔徑望遠物鏡優化設計例1 ·130
3.4大孔徑望遠物鏡優化設計例2 140
3.5 i片低摺射率激光聚焦物鏡的
優化設計 145
3.6測距儀接收係統的優化設計．． ．151
第4章 中等復雜鏡頭設計
實例 156
4.1 中倍李斯特顯微物鏡優化設計
例1 156
4.1.1用改進瞭的配閤法設計李斯特
顯微物鏡 157
4.1.2優化校『F李斯特物鏡的像散
例1 167
4.1.3優化校正李斯特物鏡的像散
例2 176
4.2 巾倍李斯特顯微物鏡優化設計
例2 197
4.3 四片放映物鏡優化設計例1 208
4.4四片放映物鏡優化設計例2 222
4.5雙高斯物鏡優化設計例l 243
4.6雙高斯物鏡優化設計例2 257
4.7雙高斯物鏡優化設計例3 265
第5章 非球麵鏡頭設計實例 278
5.1 引言 278
5.2非球麵激光光束聚焦物鏡優化
設計 280
5.3孔徑角大於620、後工作距大於LLmm
的非球麵聚光鏡優化設計 284
5.4非球麵光電轉換耦閤鏡頭優化
設計 294
5.5 總長短的非球麵廣角物鏡優化
設計 301
第6章 復雜鏡頭設計實例 326
6.1 紫外投影光刻物鏡的光路分析、消像
差方案及初始基型選擇 326
6.2 紫外投影光刻物鏡後半部g。的優化
設計 329
6.3 紫外投影光刻物鏡前半部g。的優化
設計 337
6.4紫外投影光刻物鏡的優化設計 340
6.5優化改進參考文獻[17]中的光刻
物鏡範例 354
附錄 361
附錄A初級像差係數 361
附錄B平行平闆的初級像差係數 362
附錄C 薄透鏡初級像差係數的PW
錶示式 363
附錄D雙膠薄透鏡的求解步驟 364
參考文獻 366

前言/序言

光學鏡頭的設計既是科學又是藝術和技巧. 它是科學. 因為設計者們在用數學和科學定律(幾何光學和物理光學) 來度量和量化設計. 它是藝術與技巧. 因為各種有效結果常常取決於設計者的個人選擇. 如果把一個鏡頭設計問題交給１２ 個不同的設計師. 往往會得到１２ 種不同的設計結果. 這是因為光學鏡頭的設計問題與常見的學術性問題是根本不同的.典型的教科書例題都有定義好的輸入量和一個正確答案. 與之相反. 光學鏡頭設計問題通常都嚴重地定義不足. 並且可能有許多差彆很大的解. 這說明. 光學鏡頭的設計是一項實踐性極強的工作.對於現代光學鏡頭設計而言. 其優化設計仍然是一件復雜的事情. 有人計算過. 一個有１５ 個變量的鏡頭. 在計算機的計算速度為每秒１０６ 光綫麵的情況下. 要找齣這個鏡頭的全局最優解. 需要這颱計算機運行約１０４ 年. 現代光學鏡頭設計的成功與否取決於兩點. 一是閤理的初始結構. 二是正確的優化路綫. 而且. 優化設計的路綫不是“華山一條路”. 更不是“道路筆直又筆直”. 設計方法也將是五彩繽紛的.因此. 對於光學鏡頭設計的初學者來說. 若有一個類似於學習繪畫中的“臨摹”、學習書法中的“描紅”、學習外語發音中的“Ｆｏｌｌｏｗ ｍｅ” 的過程. 則對學習和掌握設計方法一定是有益的. 也就是說. 如果有若乾初步設計的練習題目. 有步驟清楚、方案可行、結果可以復現的路. 初學者能一步一步地跟著走一遍. 完整、清楚地瞭解整個設計過程. 那麼. 幾個循環下來. 對學習一定是有幫助的.事實上. “優化” 是一個修改已有係統以提高像質的過程. 而缺乏過程的結果在初學者看來似乎是“來路不明” 的. 是難以模仿的. 是難以學習的. 所以. 本書中的每一個設計例子都列有詳細的步驟和優化設計過程. 初學者可以沿著這條優化設計路綫從初始結構齣發分若乾步驟追蹤到最後的結果.另外. 本書的優化設計實例不再是按通常的鏡頭使用範疇來歸類. 而是按它們的結構由簡單到復雜(或按有效變量的多少) 的順序來劃分. 這樣對優化設計過程的介紹也就是大體按照由易到難的順序進行的.為將評價函數中的像差等操作數錶述得更清楚完整. 書中提齣瞭一種“ 操作語句括號”. 用它將程序中的標識與提示. 以及要求設計者填寫的相應內容都簡潔、完整、清楚地錶示齣來瞭. 這有助於更清晰地描述優化設計過程.全書共分６ 章. 本版新加內容為第３.. ５ 節、第３.. ６ 節. 及第６ 章. 第１ 章簡述光學鏡頭優化設計在光學設計中的地位. 並簡述鏡頭優化設計的數學原理. 其目的在於使讀者瞭解優化設計中的基本原理、思路、過程與一些需注意之處.第２ 章列有激光聚焦物鏡、激光掃描物鏡和低倍顯微物鏡的優化設計實例. 激光聚焦物鏡給齣瞭三個不同的初始結構. 並給齣瞭從這三個初始結構齣發優化齣來的幾個結果及相應Ⅳ　現代光學鏡頭設計方法與實例的優化過程. 激光掃描物鏡給齣瞭兩條不同的優化路綫. 並給齣瞭相應的兩個優化結果. 低倍顯微物鏡的初始結構由兩種不同的方法給齣. 一種是依據初級像差理論解齣初始結構. 另一種是參考同類鏡頭直接選用一對玻璃. 大緻分配光焦度. 由此給齣一個初始結構送入計算機進行優化.第３ 章列有三片攝影物鏡、三片數碼相機物鏡和大孔徑望遠物鏡的優化設計實例. 三片攝影物鏡的優化設計過程中. 主綫是逐步調整各個初級像差的目標值. 使得初級像差與高級像差達到好的平衡. 從而優化齣好的結果. 三片數碼相機物鏡的初始結構是由三片攝影物鏡縮放而來的. 由此帶來瞭鏡片太薄的問題. 加厚鏡片不是一步到位而是分七步完成的. 每一步都隻增加一小點厚度接著就進行一次優化. 如此經過七步纔將鏡片的厚度加上去. 這樣做是基於一個推測. 即推測鏡頭像差與鏡頭結構參數以及光學特性參數之間的函數空間在相當的範圍內極有可能是連續空間. 在好的解附近. 情況更可能是如此. 這樣. 一些自變量的小量變動引起的像差變化. 就比較容易通過其他自變量的小量變動補償迴來. 大孔徑望遠物鏡的初始結構有兩個: 一個是自行構造的. 另一個是參考同類物鏡縮放的. 兩個物鏡的色球差和位置色差都校正得很好. 在像差麯綫上看. 它的二級光譜像差就非常明確、非常清楚.在３.. ５ 節中. 以激光聚焦物鏡的優化設計為例. 用分裂透鏡的辦法減小瞭低摺射率材料産生的高級像差. 完成瞭物鏡設計. 並給第６ 章做瞭鋪墊.３.. ６ 節是一個特大孔徑測距儀接收係統的設計實例. 它是由兩片高摺射率激光聚焦物鏡演變齣來的. 用分裂透鏡的辦法減小瞭孔徑大幅增加後産生的高級像差. 從而完成瞭物鏡設計. 也為第６ 章做瞭鋪墊.笫４ 章列有中倍李斯特顯微物鏡、四片放映物鏡和雙高斯攝影物鏡的優化設計實例. 中倍李斯特顯微物鏡的設計采用改進瞭的配閤法. 在配閤設計過程中輔以初步優化. 從而省去瞭由中間數據手算透鏡半徑的過程. 使得過程簡單可行. 因為那些中間數據一般是埋藏在光學設計程序中沒有顯式的輸齣. 另外又將配閤法設計齣的中倍李斯特顯微物鏡做進一步的優化. 從而消除瞭像散. 而在經典的配閤法設計中. 李斯特顯微物鏡的像散是沒有消除的. 四片放映物鏡的初始結構的構成思路和偏角分配數據來自王樹森的“ 堆砌法” 思想. 遺憾的是.

好的，以下是為您的圖書《現代光學鏡頭設計方法與實例（第2版）》量身定製的、不包含該書具體內容的詳細簡介，力求自然流暢，不帶有明顯的人工痕跡。 --- 《先進光電係統設計與應用前沿》 導言：駕馭光綫，定義未來視覺 在當今科技飛速發展的時代，光電技術已滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機的影像采集到尖端的醫療診斷設備，再到深空探測的精密儀器，無不依賴於對光綫的精確控製與引導。然而，要實現卓越的係統性能，核心挑戰往往在於如何設計齣滿足嚴苛指標的光學係統。 《先進光電係統設計與應用前沿》深入探討瞭現代光電係統構建的理論基礎、關鍵技術路徑以及最新的工程實踐。本書不僅關注於對基礎光學原理的係統梳理，更著重於前沿設計理念與實際應用場景的深度融閤，旨在為光學工程師、係統架構師以及相關領域的研究人員提供一套全麵且具有前瞻性的指導框架。 第一部分：光電係統設計基礎與理論進階 本部分緻力於夯實讀者在光機電一體化設計中的理論功底，並引入瞭現代光學設計中不可或缺的先進分析工具。 1. 幾何光學與像差理論的深化解析： 本章超越傳統的近軸近似，詳細闡述瞭全視場下的光綫追跡算法，特彆是針對現代復雜非球麵係統（如衍射光學元件、自由麯麵）的設計需求，深入剖析瞭高階像差的物理成因與量化評估方法。重點討論瞭如何利用廣義的惠更斯原理來理解和校正特定場景下的波前畸變。 2. 物理光學與衍射效應分析： 隨著係統孔徑增大和工作波長縮短，衍射效應變得至關重要。本章係統介紹瞭傅裏葉光學、角譜傳播理論以及有限元法（FEM）在模擬光波傳播中的應用。此外，還詳細討論瞭如何設計包含衍射光學元件（DOE）的混閤係統，以實現對傳統摺射係統難以剋服的色差、高階像差的有效補償。 3. 現代光學材料與鍍膜技術： 光電係統的最終性能受材料特性的極大限製。本部分詳盡對比瞭各類新型光學玻璃、晶體材料（如非綫性光學晶體）以及高摺射率聚閤物的性能參數。針對薄膜技術，不僅涵蓋瞭多層介質膜、增透膜的設計原理，更側重於極端環境（如高能激光、深紫外波段）下的耐損傷鍍膜技術及其測試標準。 第二部分：復雜光學係統架構與工程實現 設計一個可製造、可裝調的係統，需要將理論模型轉化為可靠的工程産品。本部分側重於高難度、多功能的係統架構及其實現策略。 1. 遠心與變焦光學係統設計範式： 針對機器視覺、精密測量以及工業檢測領域對視場一緻性的高要求，本章詳細解析瞭高品質遠心係統（物方、像方）的設計技巧，包括如何控製光瞳位置和有效焦深。同時，針對需要覆蓋大範圍放大倍率的變焦係統，討論瞭其光學結構分類（如共軛式、反變焦式）及機械補償機構的耦閤設計。 2. 自由麯麵與超錶麵在成像中的應用： 自由麯麵技術是突破傳統光學設計的關鍵。本章從數學定義齣發，講解瞭如何利用Zernike多項式、B-樣條或NURBS麯麵來優化係統性能，特彆是如何利用一個或兩個自由麯麵來校正整個係統的全部軸上和離軸像差。同時，前瞻性地介紹瞭超錶麵（Metasurface）作為替代傳統元件的潛力，及其在平麵化、超薄光學組件設計中的初步實踐。 3. 熱力學與結構光學集成： 現代光電係統，尤其是在戶外或高功率工作環境下，對熱穩定性要求極高。本章重點討論瞭熱分析在光學設計中的集成流程，包括如何建立係統的溫度模型，以及如何通過材料選擇、結構優化（如使用零膨脹材料）和主動溫控設計來保證係統在溫度漂移下的像差穩定度。 第三部分：前沿應用領域的光機集成挑戰 本部分聚焦於當前技術熱點領域中，對光學設計提齣的特殊挑戰，並展示瞭跨學科的集成解決方案。 1. 高分辨率遙感與生命科學成像： 針對高空間分辨率成像需求，本章深入探討瞭超大入瞳直徑、超長焦距係統的設計約束，以及如何通過集成波前傳感技術進行在軌/在體自適應校正。在生命科學領域，重點剖析瞭共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡等三維成像係統的數值孔徑優化、照明光路設計與探測器幾何布局的匹配性。 2. 沉浸式顯示與增強現實（AR/VR）光引擎： 沉浸式顯示技術對光學係統的視場角（FOV）、齣瞳距離（Eye-box）和係統緊湊性提齣瞭極緻要求。本章詳細分析瞭Pancake光學結構、衍射波導以及LCoS/MicroLED陣列的驅動與耦閤設計，重點討論瞭如何在大視場下保持人眼可接受的畸變度和亮度均勻性。 3. 激光雷達（LiDAR）與深度感知係統： 隨著自動駕駛和三維測量的普及，LiDAR係統設計成為焦點。本章區分瞭飛行時間（ToF）係統與調頻連續波（FMCW）係統的光學要求，重點闡述瞭如何設計大掃描範圍、高光束質量的發射光學組件，以及如何優化接收端的準直與耦閤效率，以應對復雜環境下的目標探測難題。 結語 《先進光電係統設計與應用前沿》旨在架起理論與實踐之間的橋梁，它不僅僅是一本技術手冊，更是一部啓發創新思維的指南。通過對復雜係統設計流程的係統梳理和對新興技術的深入剖析，本書期望助力下一代光電係統設計者，在高精尖領域實現技術的突破與創新。

評分☆☆☆☆☆

這本書，拿到手的時候，就被它厚實的體量和精美的封麵吸引瞭。我是一名在光學行業摸爬滾打瞭近十年的工程師，一直以來，在實際的鏡頭設計過程中，總感覺有些理論的根基不夠紮實，遇到一些復雜的問題時，會覺得力不從心。市麵上關於光學設計的書籍不少，但很多要麼過於理論化，讓人望而卻步，要麼過於淺顯，無法深入解決實際問題。這本書的標題——“現代光學鏡頭設計方法與實例”，正是我一直在尋找的！從目錄上看，涵蓋瞭從基礎的光學原理，到各種現代鏡頭設計的技巧，再到實際的案例分析，這簡直是為我量身定做的。特彆是“實例”兩個字，我非常期待能看到那些經過實際檢驗的設計思路和具體操作步驟，這對於我這樣的實乾派來說，簡直是無價之寶。我迫不及待地想翻開它，看看它能否真正地幫助我突破瓶頸，在光學設計領域更上一層樓。這本書在我心中，承載瞭我對專業知識提升的殷切希望，我非常期待它帶來的驚喜。

評分☆☆☆☆☆

作為一個光學設計領域的初學者，我最近正在瘋狂地搜集和學習各種資料。之前看瞭幾本書，感覺講得有點雜亂，知識點之間的聯係不夠清晰，有時候學瞭前麵的，後麵就忘瞭，或者學瞭某個概念，卻不知道它在實際應用中是怎麼迴事。偶然間看到瞭這本書的介紹，我的眼前一亮。它宣稱“現代”和“方法與實例”，這正是我最需要的。我希望這本書能係統地梳理光學鏡頭設計的脈絡，從最基礎的原理講起，然後循序漸進地介紹各種設計方法，並且能通過豐富的實例來加深理解。我非常看重“方法”這個詞，這意味著它不僅僅是羅列公式和概念，而是會教我如何去思考，如何去解決設計中的實際問題。我希望能從這本書中學到一些“套路”，或者說是一些解決問題的通用框架，這樣我在麵對不同的設計任務時，就能更加得心應手。這本書能否成為我光學設計道路上的“啓濛之書”，我拭目以待。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在光學設備研發公司工作的項目經理，負責新産品的開發和管理。在項目推進過程中，我經常需要與設計團隊、製造團隊以及市場部門進行溝通協調。我對光學設計的一些專業術語和流程並不完全熟悉，這有時候會影響我對項目進度的判斷和風險的評估。這本書，“現代光學鏡頭設計方法與實例”，我看到它的名字就覺得非常有價值。我希望這本書能夠提供一個清晰的光學鏡頭設計流程的概覽，並且用相對清晰易懂的語言解釋各種設計方法和核心概念。特彆是“實例”部分，我希望它能夠展示不同類型鏡頭的設計思路和最終成果，這對於我來說，能夠幫助我更好地理解項目需求，更準確地把握項目進度，並與各方進行更有效的溝通。我希望這本書能夠成為我理解光學設計、管理光學項目的有力工具。

評分☆☆☆☆☆

我是一名光學製造領域的從業者，雖然不像設計工程師那樣直接與鏡頭的設計參數打交道，但我們每天的生産工作都離不開對設計圖紙的理解和執行。很多時候，我們對設計圖紙上的某些特殊要求感到睏惑，或者在生産過程中遇到瞭與設計意圖不符的情況，而我們的知識儲備又不足以去追溯問題的根源。這本書，特彆是它的“實例”部分，我非常看好。我希望通過閱讀這本書，能夠更深入地理解設計師的思考過程，瞭解不同設計參數對製造工藝的影響，從而能夠更好地配閤設計部門，提高生産效率，減少返工。我希望書中能夠包含一些關於公差分析、可製造性設計等方麵的討論，這樣我們就能在製造環節更好地體現設計的精髓，實現設計與製造的良性互動。這本書能否幫助我們一綫工人提升對光學設計的理解水平，從而改進我們的工作，我非常期待。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對光學科技充滿好奇心的愛好者，平時也喜歡鑽研一些與光學相關的東西。雖然我不是專業的工程師，但對於“鏡頭”這個概念，我一直覺得它充滿瞭科技感和藝術感。市麵上有很多關於光學原理的科普讀物，但大多都偏重於基礎理論，很少有深入到實際的“鏡頭設計”層麵。這本書的標題，“現代光學鏡頭設計方法與實例”，聽起來就非常吸引我。我希望它能用一種相對易懂的方式，介紹一些現代鏡頭設計背後的奧秘，比如為什麼有些鏡頭能拍齣那麼驚艷的照片，或者某些特殊功能的鏡頭是怎麼實現的。我希望它能把我從一個旁觀者，變成一個能稍微理解設計者心路曆程的人。即使我無法親自去設計鏡頭，但我希望能通過這本書，對這個領域有更深刻的認識，更好地欣賞和使用各種光學設備。這本書能否滿足我的求知欲，成為我探索光學世界的一扇窗口，我非常期待。

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好書

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找瞭好多地方，纔在這裏找到的。發貨速度快。很滿意。

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

非常好的一本書，值得一讀。

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有活人？

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實用性比較強，光學設計專用

評分☆☆☆☆☆

非常好的一本書，值得一讀。

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不錯

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非常好的一本書，值得一讀。