光学系统设计（原书第4版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Milton Laikin 著，周海宪，程云芳 译

图书标签:

• 光学设计
• 光学系统
• 系统设计
• 光学工程
• 光学仪器
• 成像系统
• 镜头设计
• 衍射光学
• 非球面
• 光线追迹

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111365884

版次：1

商品编码：10910392

品牌：机工出版

包装：精装

开本：16开

出版时间：2012-01-01

用纸：胶版纸

页数：420

字数：579000

编辑推荐

倍受光学设计师青睐的《光学系统设计（原书第4版）》中文精装版，内容丰富、实用，很快成为热销书。

随书提供一张光盘，包括两类资料：

“Lens”，给出书中所包含的所有光学系统的结构参数表；

“Optics”，包括可执行的ZEMAX文件，可以直接用来进行初始设计和光线追迹。

内容简介

《光学系统设计（原书第4版）》内容丰富，非常实用。全书共分43章，几乎涵盖了所有的光学系统，既包括普通的光学系统，又有近代光学系统。此外还提供了150多种具体的光学系统设计实例。对每种光学系统，不仅提供了常规设计的结构布局图和评价像差的曲线图，而且还以列表形式给出了该系统的具体结构参数，包括表面曲率半径、透镜厚度、空气间隔、光阑位置、透镜（或反射镜）的直径（甚至合适的边缘厚度）和光学材料。这就意味着可以对该系统进行复算，在某种情况下，稍加修改，甚至可以直接使用。
《光学系统设计（原书第4版）》可供光学领域中从事光学仪器设计和光学系统设计的研发设计师、光学技术工作者使用，也可作为大专院校相关专业本科生、研究生和教师的参考书。

目录

精装版说明
译者序
原书前言
光学系统图目录
第1章　透镜的设计方法
第2章　消色差双胶合透镜系统
第3章　三分离物镜
第4章　改进型三分离物镜
第5章　匹兹伐物镜
第6章　准对称型双高斯物镜
第7章　摄远物镜
第8章　反摄远物镜
第9章　超广角物镜
第10章　目镜
第11章　显微物镜
第12章　水下物镜
第13章　无焦光学系统
第14章　中继转像系统
第15章　折反式和反射式光学系统
第16章　潜望镜系统
第17章　红外物镜
第18章　紫外物镜和光学平版印刷术
第19章　F-θ扫描物镜
第20章　内窥镜
第21章　放大和复制物镜
第22章　放映物镜
第23章　远心系统
第24章　激光聚焦物镜（光盘）
第25章　平视（头盔）显示器物镜
第26章　消色差光楔
第27章　楔形板和旋转棱镜照相机
第28章　变形物镜附件
第29章　照明系统
第30章　航空摄影物镜
第31章　抗辐射物镜
第32章　摄微物镜
第33章　机械补偿变焦物镜的初级理论
第34章　光学补偿变焦物镜的初级理论
第35章　机械补偿变焦物镜
第36章　光学补偿变焦物镜
第37章　变倍率影印物镜
第38章　可变焦距物镜
第39章　梯度折射率物镜
第40章　稳态光学系统
第41章　正常人眼系统
第42章　光谱摄像系统
第43章　衍射光学系统
附录
附录A　胶片和CCD的规格
附录B　法兰距离
附录C　有关材料的热性能和机械性能（温度为20℃）
附录D　光学设计软件程序的有关资料

前言/序言

《精密光学设计：原理、方法与应用》 内容简介 本书旨在为光学工程领域的专业人士、高级研究人员以及有志于深入理解和掌握现代光学系统设计方法的研究生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的参考著作。全书涵盖了从经典光学理论基础到前沿计算光学设计技术的广泛内容，力求在理论的严谨性与工程实践的有效性之间找到最佳的平衡点。 第一部分：光学设计基础与理论基石 第一章：光的本质与成像原理的再认识 本章首先回顾了电磁波理论在光学中的核心地位，详细阐述了光在不同介质中的传播规律，特别是惠更斯-菲涅耳原理在描述衍射现象中的应用。随后，系统性地梳理了基于几何光学的成像理论，包括理想成像系统的参数定义（如数值孔径、视场角、放大率）和像差的引入。重点讨论了阿贝正弦条件的物理意义及其在设计无球差透镜组中的关键作用。本章强调了波动光学与几何光学在不同尺度下描述光学现象的适用性边界。 第二章：经典像差理论的深度解析 本章深入剖析了七大经典像差（单色像差与色像差），从点列图和波前像差函数的角度对其进行定量描述。详细讲解了塞德尔五项像差（球差、彗差、像散、像场弯曲、畸变）的数学表达式，并结合实例演示了如何利用光线追迹法计算和评估这些像差的严重程度。色像差部分，区分了轴向色差和傍轴色差，并介绍了为消除或校正这些像差所采用的经典设计策略，如使用不同折射率和阿贝数的材料组合（如胶合透镜）。 第三章：光学系统的性能评价与公差分析 本章是连接理论设计与实际制造的关键环节。首先，详细介绍了评价光学系统性能的各项指标，包括调制传递函数 (MTF) 的理论基础、计算方法及其在分辨率评估中的重要性。对于衍射极限系统，引入了瑞利判据和艾里斑的概念。随后，重点讨论了公差分析的重要性。系统介绍了对制造公差、装配公差和环境公差的量化方法，包括敏感度分析和蒙特卡洛模拟，旨在指导工程师在保证系统性能与控制制造成本之间做出明智决策。 第二部分：现代光学系统设计技术 第四章：自由曲面与非球面光学元件设计 随着数控加工技术的发展，非球面和自由曲面在现代光学设计中扮演着越来越重要的角色。本章系统介绍了描述非球面的数学模型，包括抛物面、椭球面、双曲面等，并阐述了如何利用非球面来校正高阶球差和改善边缘成像质量。更进一步，本章深入探讨了自由曲面（如Zernike多项式或标准参数化曲面）的设计原理，展示了如何通过引入复杂的曲面形状，在极端的视场或孔径条件下实现突破性的成像性能，特别是用于大视场照明和紧凑型成像系统。 第五章：光照与杂散光控制技术 一个高性能的光学系统不仅要求清晰成像，还必须具备优异的抗杂散光能力。本章聚焦于杂散光的来源分析（如内部反射、透镜表面散射、孔径光阑边缘效应等）及其对图像对比度的影响。详细介绍了有效的杂散光抑制技术，包括遮光罩（Baffle）的设计原则、光阑的优化布局、表面黑化处理的技术标准，以及如何通过光线追迹法模拟并量化系统中的杂散光能量。 第六章：照明与辐射传输光学 本章将设计视角从成像系统扩展至照明和辐射传输领域。系统阐述了辐射度量学的基本概念（如辐亮度、辐照度），并介绍了用于照明系统设计的关键工具，如等光度学（Etendue）和黎曼-列维-塞维奇不变性原理，用于指导光束的汇聚、扩束和均匀化设计。重点讨论了LED照明系统中对准直、匀光和热管理的设计挑战，并介绍了如何利用光线追迹和光子追踪方法优化LED封装和二次光学元件的设计。 第三部分：前沿与应用案例 第七章：计算光学与优化算法 本章深入探讨了现代光学设计软件背后的核心——优化算法。详细介绍了局部优化方法（如达里霍斯-费尔德曼算法）和全局优化策略（如模拟退火、遗传算法）在寻找最佳设计参数空间中的应用。强调了评价函数（Merit Function）的构建艺术，讨论了如何有效地权重不同的性能指标（如MTF、畸变、元件厚度）以引导设计收敛到满足工程需求的解集。 第八章：先进光学元件制造与集成 本章关注设计如何转化为物理实体。介绍了精密光学元件的制造技术，包括金刚石车削、传统研磨抛光技术，以及用于非球面和自由曲面的数控（CNC）加工技术。同时，详细讨论了薄膜技术在光学系统中的应用，包括高效率增透膜、反射膜和分束膜的设计参数及其对系统整体性能的影响。此外，还涵盖了微纳光学元件（如衍射光学元件DOE）的设计和集成方法，及其在校正像差或实现特定光束整形功能方面的潜力。 第九章：特定光学系统的设计与实例分析 本章通过多个具有代表性的工程实例，将前述理论和方法串联起来。实例涵盖了： 1. 高分辨率遥感镜头：侧重于大视场、高分辨率下的像差校正和MTF优化。 2. 紫外（UV）成像系统：讨论了特殊材料选择（如氟化物玻璃）和色差控制。 3. 激光系统中的光束整形器设计：应用自由曲面技术实现高斯光束到平顶光束的有效转换。 每个案例均遵循“需求分析—初始结构选择—像差分析—优化迭代—公差评估”的完整设计流程。 总结 本书不仅是光学理论的集合，更是一本指导实际工程实践的蓝图。它要求读者具备扎实的数学和物理基础，并鼓励读者运用现代计算工具，探索和解决复杂光学系统设计中的挑战。通过对原理的深刻理解和对工程细节的关注，读者将能够独立完成从概念到原型的高性能光学系统的设计任务。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得相当老练，它没有一上来就抛出那些令人头疼的复杂矩阵运算，而是循序渐进地构建起整个光学系统的认知体系。从最基础的光的本性、成像原理开始，逐步过渡到更高级的衍射光学和非球面设计。阅读体验非常流畅，就像跟随一位经验丰富的导师在实际项目中进行头脑风暴。我喜欢它在介绍每一个新概念时，都会先回顾一下前置知识，确保读者不会因为知识点的跳跃而感到困惑。特别是关于调制传递函数（MTF）那一部分，作者用了大量的篇幅来解释如何解读MTF曲线，如何将其作为优化目标，这对于我这种侧重于系统性能评估的工程师来说，简直是宝典级别的参考。它成功地将晦涩的工程美学，转化为了可量化的设计指标，让人在追求完美成像质量的同时，也能保持对成本和可行性的清醒认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格兼具学术的严谨性与科普的易懂性，达到了一个非常微妙的平衡点。它的专业术语使用准确无误，但作者总能用生动且贴近实际场景的比喻来解释那些拗口的物理现象。例如，在阐述鬼影（Ghost Image）的产生机理时，作者没有停留在简单的反射定律上，而是模拟了多层镀膜界面的相互作用，让读者仿佛能“看见”那些不想要的杂散光是如何一步步汇聚到像面上的。这种细腻的刻画，使得即便是面对复杂的复消色差或内共轭设计，读者也能凭借清晰的物理图像来指导数学运算，而不是盲目地在参数空间中进行迭代。它培养的不是一个只会套公式的计算器，而是一个能真正理解光路物理本质的设计师。

评分☆☆☆☆☆

我对本书在阐述现代光学设计软件工作流程方面的叙述印象极为深刻。它不是简单地介绍某个特定软件的菜单操作，而是深入探讨了在不同优化阶段应该如何设置目标函数、如何选择约束条件，以及如何利用全局优化算法避开局部最优解。这部分内容对于从传统手动计算转向现代计算机辅助设计（CAD）的工程师来说，具有里程碑式的意义。书中对优化策略的探讨，比如如何利用梯度下降法结合模拟退火进行高效搜索，展示了作者对计算光学前沿的深刻理解。读完这部分，我感觉自己不再是被软件牵着鼻子走的操作员，而是真正掌握了指导软件工作的“主心骨”，能够根据系统的具体需求，定制出最符合工程目标的优化路径。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图清晰度简直是业余爱好者的福音，每一个透镜的结构、光线的传播路径，都通过精美的图示得到了淋漓尽致的展现。我以前总是在理解那些复杂的几何光学概念时感到力不从心，那些枯燥的数学推导往往让我望而却步。但这本书完全不同，它巧妙地将理论与视觉化的内容结合起来，让抽象的原理变得触手可及。举个例子，讲解阿贝正弦条件时，作者不仅给出了公式，还配上了不同设计方案下像差的对比图，这极大地加深了我对像差控制重要性的认识。即便是初次接触光学设计的人，也能通过这些详实的图解，快速建立起对系统性能评估的基本框架。我尤其欣赏其中对公差分析的详尽论述，这不是简单地罗列几个公式，而是结合了实际制造的局限性，教你如何从“理想设计”过渡到“可实现的设计”。这种务实的态度，让这本书不仅仅停留在理论层面，更具备了工程指导的价值。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来形容这本书的特点，那一定是“深入骨髓的工程实践感”。它不像某些教科书那样，只是罗列了教科书式的标准案例，而是深入到了行业内部的实际操作层面。书中包含了大量关于如何选择合适的玻璃材料、如何处理热影响、以及在实际装调过程中可能遇到的光学表面污染等“脏活累活”的经验之谈。这些内容在其他纯理论书籍中是绝对找不到的。我记得有一章专门讨论了自由曲面在解决特定成像畸变时的应用，作者不仅展示了数学模型，还提及了当前主流的CNC加工和模具制造对曲面复杂度的限制。这种对“如何造出来”的关注，体现了作者深厚的行业积累，让读者在学习如何“设计”的同时，也培养了对“制造”的敬畏之心，这对于提升一个光学工程师的综合素质至关重要。

评分☆☆☆☆☆

内容很全面，第四版，专业、前沿，很实用

评分☆☆☆☆☆

不错的一本书，把抽象问题具体化

评分☆☆☆☆☆

不错的一本书，把抽象问题具体化

评分☆☆☆☆☆

好的

评分☆☆☆☆☆

适合做光学设计的参考，理论很详实，参考例子多

评分☆☆☆☆☆

专业书籍，偶没兴趣，某人专用

评分☆☆☆☆☆

很好 赞

评分☆☆☆☆☆

我们问他主要是哪道题没考好。

评分☆☆☆☆☆

儿子今晚在餐桌上大谈赫鲁晓夫。