现代反射变焦光学系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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常军，张晓芳，张柯，牛亚军 著

图书标签:

• 光学系统
• 反射光学
• 变焦光学
• 现代光学
• 光路设计
• 光学工程
• 镜头设计
• 成像系统
• 光学仪器
• 精密光学

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118109306

版次：1

商品编码：12169521

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-05-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

内容简介

　　《现代反射变焦光学系统》是有关反射式光学系统设计、加工与检测的一部专著，汇集了作者多年来在反射式光学系统领域的研究成果。《现代反射变焦光学系统》描述了反射式光学系统的各种结构和装调以及反射光学元件的加工与检测。
　　《现代反射变焦光学系统》以反射式光学系统在空间中的应用为背景，从理论和方法两方面系统描述了各种反射式光学系统的设计、加工与装调。全书共分为五章，前三章介绍了反射式定焦光学系统、机械反射式变焦光学系统、主动反射式变焦光学系统的设计，后两章论述了反射式光学系统的元件检测与装调。
　　《现代反射变焦光学系统》可供从事反射式光学系统设计的研究生和工程技术人员阅读、参考。

目录

绪言
第1章 定焦距反射光学系统设计
1．1 两反射镜光学系统设计
1．2 三反射镜光学系统设计
1．2．1 三反系统结构的分类
1．2．2 公式推导
1．2．3 求解范围的确定
1．2．4 设计实例
1．2．5 系统的像质估算
1．2．6 其他典型的同轴三反系统
1．3 四反射镜光学系统设计
1．3．1 经四次反射的三反系统
1．3．2 反射镜光学系统
1．3．3 设计实例
1．4 离轴反射光学系统设计
1．4．1 离轴两反系统研究
1．4．2 离轴三反系统研究
1．5 其他反射光学系统
参考文献

第2章 机械反射变焦光学系统设计
2．1 反射变焦光学系统概论
2．1．1 反射变焦光学系统需求背景
2．1．2 反射变焦光学系统发展概况
2．2 机械反射变焦光学系统设计理论
2．2．1 机械反射变焦光学系统概述
2．2．2 共轴反射变焦光学系统的高斯光学
2．2．3 机械补偿的实现和反射镜的运动规律
2．2．4 反射光学系统的赛德尔像差公式
2．2．5 初始结构求解方程
2．3 共轴反射变焦光学系统设计实例
2．3．1 共轴三反变焦光学系统设计
2．3．2 共轴四反变焦光学系统设计
2．4 离轴反射变焦光学系统设计
2．4．1 离轴反射变焦光学系统概述
2．4．2 矢量波像差理论
2．4．3 离轴三反变焦光学系统设计
参考文献

第3章 主动反射变焦光学系统
3．1 主动反射变焦光学系统概述
3．2 理论基础
3．2．1 矩阵光学基础
3．2．2 非球面及其初级像差
3．3 设计实例
3．3．1 三反主动变焦光学系统设计
3．3．2 四反主动变焦光学系统设计
3．4 主动光学元件
3．4．1 变形反射镜
3．4．2 液晶空间光调制器
3．5 主动变焦光学系统离焦量探测与控制方法
3．5．1 基于变形镜本征模式的无渡前误差校正方法[25]
3．5．2 单变形镜主动变焦光学系统离焦量检测与控制
参考文献

第4章 非球面反射镜加工、检测技术
4．1 非球面反射镜的加工
4．1．1 同轴非球面反射镜的加工
4．1．2 离轴非球面反射镜的加工
4．1．3 非球面加工设备汇总
4．2 非球面反射镜的检测
4．2．1 轮廓测量法
4．2．2 几何光线法
4．2．3 同轴非球面反射镜的检测
4．2．4 离轴非球面反射镜的检测
参考文献

第5章 反射光学系统的装调与检测
5．1 反射光学系统计算机辅助装调技术
5．1．1 基于矢量波像差理论建模
5．1．2 基于优化计算建模
5．2 反射定焦光学系统的装调与检测
5．2．1 经典卡塞格林两反定焦系统装调
5．2．2 三反定焦光学系统装调模拟
5．2．3 三反定焦光学系统的检测与粗装
5．3 反射变焦光学系统的装调与检测
5．3．1 基于矢量波像差理论模型的三反变焦光学系统装调
5．3．2 基于优化计算模型的三反变焦光学系统模拟装调
5．3．3 三反变焦光学系统检测
5．3．4 三反变焦光学系统实际装调
参考文献

现代反射变焦光学系统：探索深空奥秘与前沿成像技术 本书汇集了当代光学工程领域中关于先进反射式变焦系统的理论、设计、制造与应用的前沿成果。它并非聚焦于已有的成熟技术体系，而是深入剖析了那些正在挑战现有极限、开辟全新可能性的研究方向与工程实践。全书结构紧凑，内容涵盖了从基础光学原理的深度重构到复杂系统集成与像差校正的尖端方法，为专业研究人员和高水平工程技术人员提供了一部富有启发性和实用价值的参考手册。 第一部分：高分辨率成像的理论基石与新型光学概念 本部分着眼于超越传统折射或固定焦距系统的理论瓶颈，探讨如何通过创新的光学布局和材料科学来实现超高分辨率和灵活焦深控制。 第一章：非球面与自由曲面在变焦系统中的潜力挖掘 详细论述了传统球镜和柱面镜在处理大视场和宽波段成像时固有的像差问题。重点分析了如何利用计算机生成光学（CGO）技术，设计出具有复杂曲率梯度的自由曲面元件，以最小化球面像差、彗差和像散。书中通过大量的数值模拟案例，展示了单片自由曲面如何替代多片传统透镜组合实现同等的甚至更优的性能，尤其是在紧凑型反射变焦望远镜的初级镜组设计中展现出的巨大潜力。此外，还深入探讨了如何在制造公差极其严格的自由曲面制造工艺中，实现高精度面形复现的技术挑战与解决方案。 第二章：先进光束整形与波前控制技术 变焦系统的一个核心挑战在于焦距变化过程中，光束的有效孔径和能量分布的动态管理。本章专注于动态波前整形技术，特别是基于微机电系统（MEMS）的可调谐反射镜阵列。书中详细介绍了如何利用快速响应的压电驱动器或电润湿原理控制反射面的局部倾斜和曲率变化，从而实现实时补偿由机械变焦机构引入的波前畸变。内容涵盖了基于哈特曼-莎克像差传感器的高速反馈控制算法，以及如何将其集成到实时图像处理流程中，以确保在不同焦距设置下都能获得衍射极限的分辨率。 第三章：超宽带与多光谱成像的光学挑战 现代观测任务往往要求系统能在可见光、红外乃至紫外波段实现无缝切换或同步成像。传统设计中，色散是折射系统的致命弱点，而反射系统虽能有效消除色差，但在涂层和镜面材料的宽波段反射率均匀性上提出了极高要求。本章深入探讨了多层介质膜在宽波段高反射率镀膜中的设计优化，特别是如何通过角度依赖性设计来平衡不同波段的反射效率。同时，引入了基于超材料概念的梯度折射率（GRIN）类反射镜结构，用以实现对特定波长范围的光线更精确的汇聚控制，从而拓宽变焦系统的有效工作光谱范围。 第二部分：变焦机构的精密工程与动态对准技术 光学性能的实现高度依赖于机械结构的稳定性和精确度。本部分详细剖析了支撑高性能变焦系统的精密机械设计与控制策略。 第四章：轻量化与高刚度变焦导轨设计 在航空航天和机载平台中，光学系统的重量和体积至关重要。本章聚焦于先进复合材料如碳纤维增强聚合物（CFRP）在反射镜支撑结构和变焦导轨中的应用。书中不仅仅是罗列材料性能，而是提供了基于有限元分析（FEA）的结构优化案例，展示了如何通过拓扑优化算法设计出具有极高比刚度的导轨系统，以抵抗发射过程中的振动和运行中的热形变。讨论了在超低温环境下，不同材料热膨胀系数不匹配导致的系统失调问题，并提出了主动式热补偿机制的工程实现方案。 第五章：无接触驱动与磁悬浮变焦系统 为消除传统机械导轨可能带来的摩擦、磨损和微振动，本章提出了基于磁悬浮和静电驱动的无接触变焦机构。详细分析了永磁体阵列的优化布局，以确保在变焦行程中，变焦镜面能保持亚纳米级的平面度（P-V）和稳定的轴向间隙。重点阐述了如何利用霍尔效应传感器和线性编码器实现对镜面位置的亚微米级实时反馈，以及如何设计控制器来抑制磁场波动引起的低频噪声。这种无接触设计极大地提高了系统的长期稳定性和响应速度。 第六章：热控与环境适应性设计 光学系统的性能极易受温度波动影响。本章系统地研究了变焦光学系统中的热梯度管理。内容包括高效的热沉设计、低热导率的支撑材料选择，以及利用斯特林循环或珀尔帖效应的局部主动温控技术。针对反射镜面形的热形变，书中提出了基于实时光学测试数据的快速迭代控制策略，确保在环境温度变化±10°C的范围内，系统的RMS波前误差仍能维持在$lambda/20$以下。 第三部分：系统集成、优化与前沿应用场景 最后一部分将理论和工程实践相结合，探讨如何将这些先进组件整合到实际的观测系统中，并展望其在下一代科学仪器中的应用。 第七章：基于深度学习的系统像差校正与优化 传统的像差校正是基于物理模型的迭代过程。本章引入了基于卷积神经网络（CNN）的像差识别与预补偿方法。通过在设计阶段模拟数百万种潜在的制造公差和热形变场景，训练出能够即时预测系统当前波前畸变并输出最优微动镜面指令的AI模型。这种“数据驱动”的优化方法极大地缩短了系统现场调试的时间，并能处理传统解析模型难以描述的复杂耦合像差。 第八章：空间太赫兹/红外变焦望远镜的系统级实现 本书以一个假想的、面向系外行星凌日观测的反射变焦望远镜项目为例，展示了如何将前述的自由曲面光学、磁悬浮变焦机构和深度学习校正算法集成到一个完整的系统中。详细分析了系统级的信噪比（SNR）预算，不同焦距下的视场覆盖率与放大倍数匹配性，以及数据链传输对实时波前校正的影响。强调了在极端低温（如液氦环境）下，所有电子元件和驱动系统的可靠性与功耗控制。 第九章：变焦系统在极端环境下的展望：量子成像与引力波探测的潜在角色 本章跳出现有的观测范式，探讨反射变焦光学在未来可能扮演的角色。内容涉及如何利用高度可调的变焦系统，配合单光子检测器，实现对微弱量子信号的快速聚焦和背景抑制，这对于下一代量子雷达和生物成像具有重要意义。同时，探讨了其在激光干涉重力波探测器（如LISA）中，作为高精度姿态控制与光束指向系统中的应用潜力，需要系统具备超越常规的稳定性和极高带宽的调整能力。 本书旨在突破现有反射光学设计的思维定式，为未来需要高灵活性、高分辨率和宽光谱能力的成像系统提供一套全面的、面向前沿的工程技术路线图。

评分☆☆☆☆☆

我是一名光学工程专业的学生，最近一直在寻找能够深入了解前沿光学技术的前沿书籍。“现代反射变焦光学系统”这个书名非常符合我的学习需求。我尤其关注“反射变焦”这一概念，它与传统的折射式变焦系统相比，在设计原理、光学性能以及潜在的应用领域上，可能存在显著的差异。我希望能从书中获得关于反射变焦光学系统设计中的关键技术，例如，如何选择合适的反射镜材料和形状，如何实现反射镜的精确运动和控制，以及如何有效地校正变焦过程中可能产生的各种像差。我也非常期待书中能够提供一些实际的设计案例，最好能包含一些数学建模和仿真分析的内容，比如如何使用光学设计软件对反射变焦系统进行建模和优化。了解这类系统的工程实现难点和解决方案，对于我未来的研究和职业发展都将非常有益。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对光学成像原理充满好奇的业余爱好者，我看到“现代反射变焦光学系统”这个书名，立刻联想到了一些科幻电影中的场景。想象一下，拥有能够实时调整视场大小的光学设备，这在很多领域都将带来革命性的变化。我尤其对书中可能阐述的“反射变焦”技术细节感兴趣。它是否会涉及一些全新的光学原理，或者是在现有反射光学基础上进行的重大创新？例如，是否会利用到一些特殊的材料，使得反射镜本身就具备可变的曲率，或者通过组合多个反射元件来实现变焦？我希望书中不仅仅停留在理论层面，更能提供一些工程实现上的思路，比如，如何设计出结构紧凑、重量轻便的反射变焦系统，又如何解决在变焦过程中可能出现的像差问题和光轴偏移问题？如果书中还能介绍一些该技术的历史发展脉络，以及未来可能的发展方向，那就更好了。

评分☆☆☆☆☆

我最近对新一代光学成像技术产生了浓厚的兴趣，而“现代反射变焦光学系统”这个书名无疑是一个非常具有吸引力的切入点。我对“反射变焦”这个概念本身感到非常新奇，通常我们接触到的变焦镜头多为折射式。这是否意味着书中将介绍一种完全不同于传统折射变焦的全新光学设计理念？我希望书中能详细解释反射变焦的物理原理，比如它是如何通过改变反射镜的形状、位置，或者通过组合多个反射元件来实现焦距的变化。同时，我也非常关心这类系统的性能表现，例如，它在成像质量、像差控制、光谱响应范围等方面与折射变焦系统相比有何优势和劣势？如果书中能提供一些关于这类系统在不同应用场景下的设计案例，比如用于空间探测、高能激光等领域，那就更具参考价值了。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在关注一些前沿的光学技术，而“现代反射变焦光学系统”这个书名立刻吸引了我的目光。我对“反射变焦”这个概念尤其好奇，它与传统的折射变焦有什么本质上的区别？反射式系统通常在色差方面有优势，那么在变焦过程中，这种优势能否得到有效保持？书中是否会深入分析不同类型的反射镜（比如抛物面镜、球面镜）在变焦设计中的应用，以及它们各自的优缺点？我比较关注的是，在设计这类系统时，会面临哪些关键的工程挑战？例如，如何实现反射镜的精确运动和稳定，如何在保证光学质量的同时，优化系统的光通量和成像分辨率？我希望能从书中了解到一些具体的镜面设计公式、公差分析方法，甚至是通过像Zemax这样的光学设计软件进行仿真和优化的实例。毕竟，理论知识需要结合实际的工程实践才能真正落地。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目听起来就充满了未来感和科技感，我一直对光学系统，尤其是那些能够动态调整焦距的系统特别感兴趣。想象一下，能够根据不同的场景和需求，无缝切换焦距，无论是拍摄远处的风景还是微观的细节，都能轻松应对，这该是多么令人兴奋的技术啊！我特别好奇书中会详细介绍哪些实现这种“反射变焦”的创新设计，例如，是否会涉及到新型的反射镜材料，或者独特的曲面设计来达到变焦的目的？有没有可能在保持光学性能的同时，还能实现更轻便、更紧凑的系统体积？我希望书中能提供一些实际的应用案例，比如在天文望远镜、显微镜，甚至是下一代相机镜头中的应用，让我能更直观地感受到这项技术的魅力和潜力。此外，对于实现精确变焦所需的控制系统和算法，我也非常期待书中能有深入的探讨，毕竟光学系统的精度往往离不开精密的控制。