新書推薦：
《
让改变发生：学校改进视角下的办学思考与实践叙事
》
售價：HK$
55.2
《
麦肯锡原则：成就全球顶级公司的11条经验 （美） 达夫·麦克唐纳
》
售價：HK$
106.8
《
氢经济
》
售價：HK$
117.6
《
校园欺凌
》
售價：HK$
59.8
《
培训需求分析与年度计划制订——基于组织战略，做”对的”培训！
》
售價：HK$
82.8
《
这就是心理咨询：全球心理咨询师都在用的45项技术（第3版）
》
售價：HK$
153.6
《
正说清朝十二帝（修订珍藏版）
》
售價：HK$
105.6
《
黑海史：从历史涟漪到时代巨浪
》
售價：HK$
115.2
|
| 編輯推薦： |
|
本书紧密结合当前先进的光学系统，结合作者研究团队的研究成果，将像差理论、实践应用、建模方法、学科前沿几方面有机融合，按照理论基础、具体应用、仿真优化、先进技术的流程，详细讲解了现代光学设计的设计步骤与方法；创新性地提出光学自由曲面系统的初始结构确定方法、衍射超透镜设计的方法与要点、新型像质评价指标“椭率”等先进技术。
|
| 內容簡介： |
本书紧密结合当前先进的光学系统，结合作者研究团队的研究成果，将像差理论、实践应用、建模方法、学科前沿几方面有机融合，按照理论基础、具体应用、仿真优化、先进技术的流程，详细讲解了现代光学设计的设计步骤与方法；创新性地提出光学自由曲面系统的初始结构确定方法、衍射超透镜设计的方法与要点、新型像质评价指标“椭率”等先进技术。本书内容包括：光学系统像差理论、衍射成像与像质评价、光学自动设计原理、玻璃库与玻璃选择、透镜分裂、Zemax在像差设计中的应用、自由曲面光学系统设计、新型光学设计方法等。
本教材可作为高等院校相关专业大专、本科、研究生的实践教学、实验教材或教学参考书，也可作为其他相关理工科学生和工程技术人员的实践参考书。
|
| 關於作者： |
|
高志山，男，1966年生，工学博士，教授、博士生导师，曾获王大珩光学奖中青年科技奖，中国光学学会理事，中国光学工程学会理事，中国光学学会光学测试专业副主任，中国航天科技集团有限公司光学部件制造工艺技术中心特聘专家，中国航天科工集团光学工艺分中心特聘专家，中国宇航学会光电专业委员会常务委员，全国专业标准化技术委员会委员等职。受聘为由周炳琨院士领衔的科学出版社《光学与光子学丛书》编委会委员，《激光与光电子学进展》期刊编委，《电光与控制》期刊编委，《应用光学》期刊编委，《长春理工大学（自然科学版）》期刊编委。国防科学技术一等奖1项、省部级科技进步/技术发明二等奖7项。编著出版《现行光学元件检测与国际标准》、新版 《光学手册之十四章成像光学》2部。作为课程负责人，主持南京理工大学精品课程建设与金课建设。指导硕士研究生毕业50余人、博士研究生毕业15余人，其中1人2010年获得江苏省优秀博士学位论文。
|
| 目錄：
|
第1 章 绪论………………………………………………………………………………… 001
1. 1 我国成像光学的发展与动力 ………………………………………………………… 001
1. 2 成像光学的 “像” 信息本质 ………………………………………………………… 002
1. 3 成像光学系统的发展动态 …………………………………………………………… 003
1. 3. 1 强度直接成像光学系统的几个重要发展动态 ………………………………… 003
1. 3. 2 光场传输———聚能系统 ………………………………………………………… 009
1. 3. 3 干涉 (相位) 成像系统 ………………………………………………………… 011
1. 3. 4 偏振成像系统 …………………………………………………………………… 013
1. 4 光学工程的不断发展对光学设计实用方法带来的挑战 …………………………… 014
复习题………………………………………………………………………………………… 015
第2 章 光学系统与几何像差…………………………………………………………… 016
2. 1 概述 …………………………………………………………………………………… 016
2. 2 光学系统的结构参数和光学特性参数 ……………………………………………… 017
2. 2. 1 光学系统的结构参数 …………………………………………………………… 017
2. 2. 2 光学特性参数 …………………………………………………………………… 019
2. 2. 3 实际光学系统描述举例 ………………………………………………………… 024
2. 3 几何像差与光线结构 ………………………………………………………………… 025
2. 3. 1 轴上点的像差 …………………………………………………………………… 025
2. 3. 2 轴外物点的光线结构与像差 …………………………………………………… 037
2. 3. 3 轴外像差的一般规律 …………………………………………………………… 045
2. 4 高级像差的定义与实用计算方法 …………………………………………………… 048
2. 4. 1 像差与视场、 孔径的函数关系 ………………………………………………… 048
2. 4. 2 高级像差的计算关系式 ………………………………………………………… 049
2. 5 赛德像差多项式 ……………………………………………………………………… 049
2. 5. 1 垂轴像差分量表达形式 ………………………………………………………… 050
2. 5. 2 波像差表达形式 ………………………………………………………………… 050
2. 6 像差的曲线表示方法 ………………………………………………………………… 051
2. 6. 1 独立几何像差曲线 ……………………………………………………………… 051
2. 6. 2 光线像差 (垂轴分量) 曲线 …………………………………………………… 053
2. 7 ZEMAX 软件简介……………………………………………………………………… 053
2. 7. 1 ZEMAX 的视窗类型……………………………………………………………… 054
2. 7. 2 主视窗的操作 …………………………………………………………………… 054
2. 8 ZEMAX 中光学系统的建立实例……………………………………………………… 056
2. 8. 1 设计要求 ………………………………………………………………………… 056
2. 8. 2 初始结构 ………………………………………………………………………… 056
2. 8. 3 其他光学特性参数的输入方法 ………………………………………………… 057
2. 8. 4 ZEMAX 中的像质评价方法……………………………………………………… 061
2. 9 ZEMAX 中几何像差垂轴表示法 (Ray Fans) 的解读……………………………… 072
2. 9. 1 彗差的提取 ……………………………………………………………………… 074
2. 9. 2 像面与近轴像面之间离焦量的判别 …………………………………………… 076
2. 9. 3 场曲的判别 ……………………………………………………………………… 076
2. 9. 4 垂轴色差的解读 ………………………………………………………………… 077
2. 9. 5 Ray Aberration 的地位 …………………………………………………………… 077
复习题………………………………………………………………………………………… 078
第3 章 光学自动设计原理 ……………………………………………………………… 080
3. 1 概述 …………………………………………………………………………………… 080
3. 2 广义像差与结构参数的隐晦函数关系 ……………………………………………… 080
3. 3 光学自动设计中的优化方法 ………………………………………………………… 083
3. 3. 1 评价函数 ………………………………………………………………………… 083
3. 3. 2 小二乘法 ……………………………………………………………………… 084
3. 3. 3 阻尼小二乘法 (Damped Least Square， DLS) ……………………………… 085
3. 3. 4 阻尼因子与权因子的自动赋值方法简介 ……………………………………… 085
3. 3. 5 边界条件 ………………………………………………………………………… 086
3. 4 ZEMAX 中评价函数 (Merit Function) 的构成要素………………………………… 087
3. 5 ZEMAX 默认评价函数 (Default Merit Function) 定义方法 ……………………… 087
3. 5. 1 RMS 或 PTV ……………………………………………………………………… 088
3. 5. 2 Wavefront 或 Spot Radius 等……………………………………………………… 088
3. 5. 3 Centroid/ Chief Ray/ Mean ……………………………………………………… 089
3. 5. 4 Pupil Integration Method ………………………………………………………… 089
3. 5. 5 Thickness Boundary Values ……………………………………………………… 089
3. 5. 6 其余辅助选项 …………………………………………………………………… 089
复习题………………………………………………………………………………………… 090
第4 章 像差精准优化设计在 ZEMAX 中的实现方法 …………………………… 091
4. 1 概述 …………………………………………………………………………………… 091
4. 2 ZEMAX 中评价函数与现有操作符…………………………………………………… 092
4. 3 Default Merit Function 和现有像差控制操作符的局限性 …………………………… 098
4. 4 常见像差控制在评价函数中的实现 ………………………………………………… 099
4. 5 ZEMAX 中与色差有关操作符的像差计算基准……………………………………… 104
4. 6 像差设计举例 ………………………………………………………………………… 108
复习题………………………………………………………………………………………… 117
第5 章 薄透镜系统的初级像差理论 ………………………………………………… 118
5. 1 概述 …………………………………………………………………………………… 118
5. 2 薄透镜系统的初级像差方程组 ……………………………………………………… 118
5. 3 薄透镜组的普遍像差性质 …………………………………………………………… 121
5. 4 单薄透镜组———双胶合、 三胶合透镜像差校正能力的局限性 …………………… 123
5. 5 基于 ZEMAX 软件仿真的单透镜像差性质的讨论 ………………………………… 124
5. 6 平行平板引入的像差讨论 …………………………………………………………… 133
5. 7 光学系统消场曲的条件 ……………………………………………………………… 137
复习题………………………………………………………………………………………… 139
第6 章 衍射成像与像质评价…………………………………………………………… 140
6. 1 衍射成像及基本概念 ………………………………………………………………… 140
6. 2 综合像质评价指标 …………………………………………………………………… 146
6. 3 像差容限 ……………………………………………………………………………… 153
6. 4 天文光学中的椭率 …………………………………………………………………… 153
复习题………………………………………………………………………………………… 155
第7 章 玻璃库与玻璃的选择…………………………………………………………… 156
7. 1 材料特性概述 ………………………………………………………………………… 156
7. 2 玻璃图和部分色散 …………………………………………………………………… 158
7. 3 玻璃牌号的命名规律与折射率特征 ………………………………………………… 161
7. 4 玻璃选择的参数化范例 ……………………………………………………………… 161
7. 5 选择玻璃的方法 ……………………………………………………………………… 165
7. 6 塑料光学材料 ………………………………………………………………………… 167
7. 7 红外材料 ……………………………………………………………………………… 168
7. 8 高折射率的红外材料有利于降低像差的讨论 ……………………………………… 173
复习题………………………………………………………………………………………… 175
第8 章 透镜分裂与组合 ………………………………………………………………… 176
8. 1 透镜分裂的理论依据 ………………………………………………………………… 176
8. 2 光刻投影系统 ………………………………………………………………………… 179
8. 3 干涉仪光学系统 ……………………………………………………………………… 180
8. 4 透镜的组合 …………………………………………………………………………… 183
复习题………………………………………………………………………………………… 183
第9 章 像差精准控制方法的应用实践 ……………………………………………… 184
9. 1 特殊像差控制要求的物镜设计 ……………………………………………………… 184
9. 2 物方远心光路的无限筒长显微物镜与管镜设计 …………………………………… 195
9. 3 光瞳外置光学模拟器与目镜设计 …………………………………………………… 200
复习题………………………………………………………………………………………… 208
第10 章 照明系统的设计 ……………………………………………………………… 210
10. 1 照明系统的基本概念………………………………………………………………… 210
10. 2 阿贝照明和柯勒照明………………………………………………………………… 211
10. 3 光学不变量和面角积………………………………………………………………… 212
10. 4 太阳模拟器匀光系统的设计………………………………………………………… 214
10. 5 其他类型的照明系统………………………………………………………………… 216
复习题………………………………………………………………………………………… 217
第11 章 自由曲面光学设计 …………………………………………………………… 218
11. 1 自由曲面定义方法…………………………………………………………………… 218
11. 2 自由曲面初始结构的生成方法……………………………………………………… 231
11. 3 自由曲面光学系统的优化方法……………………………………………………… 245
11. 4 自由曲面光学系统的设计实例……………………………………………………… 247
复习题………………………………………………………………………………………… 265
第12 章 新型光学系统设计方法 ……………………………………………………… 266
12. 1 消色差衍射光学元件设计…………………………………………………………… 266
12. 2 消球差衍射光学元件设计…………………………………………………………… 273
12. 3 超透镜设计…………………………………………………………………………… 277
12. 4 宽光谱大数值孔径平场复消色差物镜设计………………………………………… 281
12. 5 大视场胶囊物镜的拼接融合型光学设计方法……………………………………… 300
12. 6 基于视场分割的同心球内窥镜设计方法…………………………………………… 317
复习题………………………………………………………………………………………… 335
参考文献 ……………………………………………………………………………………… 337
|
| 內容試閱：
|
从成像光学的“像” 信息本质与成像系统的发展动态可以看出， 无论使用在何种领域， 只要用到光学的基本元件， 必然要控制元件对光波的聚焦、发散、准直等行为的波前质量， 并对其效果进行评价。对元件能力的认知， 是光学或光电信息工程专业的基本素质。
成像光学系统设计是一门已有多年理论积累与实践基础的工程学科，光学设计既是一门科学又是一门技术， 而且涉及的内容深奥复杂， 让人难以理解与掌握。
国外已有专著， 在阐述光学系统像质评价技术的概念、像差理论、典型光学结构、材料时， 嵌入具体的光学设计软件， 进行现代光学设计， 这种体系组织与论述方式， 对光学设计具有浓厚兴趣的广大从业人员， 便于入门与很快上手， 但受语言限制， 影响范围不大， 不能满足我国在信息时代对光学设计技术人员的广泛需求。
自2005 年起， 本书作者作为南京理工大学本科生“应用光学课群”的负责人， 承担南京理工大学光电信息工程专业的像质评价技术、光学CAD 课程设计两门理论与实践紧密衔接的课堂教学。近16 年的教学实践， 深深感受到， 不同于常规的、内涵清楚的数理类概念， 依据大量隐性公式推导的像差理论与概念， 是一些半经验公式， 只能得到一堆过程或中间数据， 只有通过对这些数据重新加工， 才能得到光学设计实践中有用的结论。国内现有的同类教材体系， 仍是沿袭“先理论、后实践” 的编写思路， 这对刚进入专业课， 没有光学设计经验的大三本科生或新手来说，很难直接闯过晦涩的像差理论与概念知识点学习的关口， 挫伤了学生的自信心与学习兴趣。为此， 我们编写了《ZEMAX 在像差设计中的应用》讲义， 将国内行业占有率的ZEMAX 光学设计软件工具， 作为学习像差理论的虚拟实验平台， 晦涩难懂的像差概念可以应用ZEMAX 工具， 通过自建光学系统， 观察现象与评价。这种将实践与理论相互融合的课程体系， 打破了“先理论、后实践” 的体系框框。在理论学习中， 体验光学设计实践; 在光学设计实践中， 反刍像差理论与规律。该讲义除了被南京理工大学本科教学大量使用外， 还被社会上光学设计培训班大量使用， 几度增印。过15 年的教学实践并结合教学团队在光学设计方面的研究成果， 需要进一步充实和修改《ZEMAX 在像差设计中的应用》讲义，形成教材的条件已经成熟。
我们编写此书的目的， 旨在探索一种能够批量培养光学设计人才的新型教学途径， 满足我国先进制造大国对光学设计人才的急需。本书的内容体系是将ZEMAX 软件作为工具融入理论学习与光学设计实践等多环节中， 对有关的光学设计理论， 着重在如何应用， 摒弃许多著作或教材使用的复杂数学推导， 只保留前人在像差理论、光学设计结构选型等方面的实用结论， 用浅显易懂的语言与ZEMAX 软件对复杂光线空间结构的表现能力， 介绍现代光学设计与工程应用等方面的知识。
本书内容分为12 章。
第1 章绪论， 介绍我国光学设计领域的发展历程、重大光学工程项目的快速发展以及取得的伟大成就， 尽量为读者展现光学工程领域的全面画卷与发展动态。
第2 章的目的是引导光学设计人员的思路。光学设计的首要工作是有结构参数， 并从需方要求清晰地总结出光学特性参数， 介绍影响像质的本质指标———几何像差， 然后介绍如何用ZEMAX 软件来定义这些参数， 显示几何像差的光线结构与ZEMAX 软件中的像差解读。
第3 章介绍光学自动设计原理， 其目的不是研制光学自动设计程序，而是使设计者更快、更好地掌握光学自动设计程序的使用方法。以阻尼小二乘法为例， 阐述驱动计算机自动设计涉及的评价函数、权因子、阻尼因子、优化涉及的数值计算方法， ZEMAX 中评价函数的定义方法与基本操作符概念。
第4 章在光学设计较高的层次上， 阐述像差设计在ZEMAX 中的实现方法， 对已经在光学设计领域具有较高水平的设计人员， 展现了精准控制像差的直接途径， 可以有针对性地提高光学设计的效率。
第5 章介绍薄透镜系统的初级像差理论， 重点为设计者浓缩过去像差理论研究中有实用价值的成果， 给定光学特性参数的设计要求， 指导设计者认识需要控制的像差种类、量值大小、光学结构的选择和光学材料的使用， 为设计者在像差的认知、实践体会之间形成良性循环， 促进设计水平快速提高。
第6 章从实用层面阐述在大相对孔径大视场光学系统、大NA 显微系统、天文光学系统等诸多光学工程涉及的复杂光学系统领域， 使用较多的综合评价指标， 这些指标评价系统质量时应该注意的问题， 介绍ZEMAX中像质评价指标的种类、物理含义、使用方法。
第7 章~ 第11 章， 是实践方面的内容， 与现代光学设计实践紧密相关， 介绍作者研究团队在自由曲面、二元光学、大视场鱼眼镜头、大NA显微等领域的光学设计科研成果和设计体会。
第7 章介绍国产无色光学玻璃的命名规律、主要光学参数(折射率、色散系数、光谱透过率)、比重、简单的物理化学性能， 国际上玻璃材料的发展动态; 介绍在模压非球面、3D 打印方面应用广泛的光学塑料，红外材料的折射率、色散系数、光谱透过率特点; 阐述ZEMAX 中将玻璃作为变量的玻璃优化选择方法。
第8 章依据我们已经掌握的理论与经验， 重新阐述光学系统基本单元———透镜的分裂与组合， 在结构上调整光学系统的像差有效校正能力。
第9 章是精准像差控制方法的应用实践， 将第3 章介绍的像差控制操作方法用于特殊像差控制要求的物镜设计， 提高优化设计的效率。
第10 章结合设计实践， 介绍确保成像系统光学质量的照明系统设计与外型尺寸计算方法， 涉及匀化照明方法、照明场大小与照明数值孔径角。
第11 章针对当前自由曲面光学设计前沿， 结合我们的研究成果，阐述自由曲面描述方法、初始结构生成方法、视场孔径逐步扩大优化设计方法。
第12 章是研究成果的体现， 介绍二元光学、折衍混合系统、超透镜系统、宽光谱大NA 显微物镜设计、大视场胶囊内窥透镜设计方法。
为了配合知识点的学习， 每章后面都设计了一些复习题， 便于读者抓住要点。
本书撰写人员和分工如下:
前言， 第1 ~7 章、第9 章， 第12 章12. 4 ~ 12. 6 节， 以及每章复习题， 由高志山撰写;
第8 章、第10 章、第11 章， 由袁群撰写;
第12 章12. 1 ~12. 3 节， 由马骏撰写。
全书由高志山统稿。
编写本书是作者10 多年来的梦想。本书的内容组织， 紧扣“实用”二字， 是在作者多年从事南京理工大学光电信息工程专业本科、研究生光学设计教学， 以及国内光学设计培训班教学、光学设计方向科学研究等基础上整理编写的， 探索将光学设计的基本知识、方法与复杂光学设计实践的结合， 一方面期望让初学入门的设计者轻松驾驭光学设计软件， 另一方面对已经具有多年经验的设计者也能从中受益。但本书对从事光学设计软件的研制和光学设计理论研究， 或者专门从事特殊类型复杂光学设计工作的人员来说， 显然是不够的。
从光学专业的教学角度， 本书第2 章、第3 章、第5 章、第6 章， 可以作为“像质评价技术” 或“像差理论” 教学内容; 本书第4 章、第7章~ 第9 章可以作为“光学CAD 课程设计” 的实践教学主要内容。第10章~ 第12 章介绍的先进设计方法， 可以作为研究生阶段“现代光学设计方法” 的教学内容。
本书的立题， 一方面出于开展教材改革与研究的需要， 另一方面， 也得到“江苏省高等学校重点教材” “南京理工大学规划教材” 项目的支持; 同时得到北京理工大学出版社李炳泉副社长、编辑们的大力支持， 我们一拍即合， 催生了本书的正式出版。本书在编写过程中， 参考了国内外同行的一些成果， 引用了作者与同事们多年来的合作论文。南京理工大学教务处、电子工程与光电技术学院的领导们， 对本书的完成给予了协助与支持， 使得本书先后获得南京理工大学“本科教学改革与建设工程项目规划教材建设课题” 和“江苏省高等学校重点教材” 的立项。作者研究团队的博士生许宁晏、车啸宇， 硕士生曹鑫、周俊涛、谢澎飞、第五蔻蔻等， 在图表的绘制与整理上付出了辛劳， 在此一并表示衷心的谢意!
本书是在多年从事光学设计研究工作的基础上产生的成果， 并形成了教材。作者期望在此基础上， 能有更多的光学设计爱好者产生从事光学设计方法研究的浓厚兴趣， 使光学设计由少数人掌握的“艺术”， 变成易掌握的实用化技术。
本书不妥之处望读者提出宝贵意见。
作 者
|
|
購物車/收銀台(
0
) | 在線留言板
| 付款方式
| 運費計算
| 聯絡我們
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
