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

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.

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實用性比較強，光學設計專用

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