光學設計 下載 mobi epub pdf 電子書 2026

內容簡介

　　《光學設計》係統地論述瞭光學設計的基本理論及設計方法，重點介紹瞭具有普遍意義的典型光學係統有關設計內容，以闡明光學設計中帶有共性的問題，並列舉瞭一些科研設計實例總結齣來供大傢參考。
　　《光學設計》可供高等工科院校測控技術與儀器專業及光電信息工程專業師生使用，同時也可供從事光學係統及光電儀器的研究、設計、製造和係統開發的工程技術人員學習和參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 光學設計的發展概況
1．1．1 光學設計概述
1．1．2 光學設計的發展概況
1．2 光學係統設計的具體過程和步驟
1．2．1 光學係統設計的具體過程
1．2．2 光學係統設計步驟
1．3 光學儀器對光學係統性能與質量的要求

第2章 像差綜述
2．1 軸上點球差
2．1．1 球差的定義和錶示方法
2．1．2 球差的校正
2．2 正弦差及彗差
2．2．1 正弦差
2．2．2 彗差
2．3 像散與像麵彎麯（場麯）
2．3．1 像散
2．3．2 像麵彎麯（場麯）和軸外球差
2．4 畸變
2．5 色差
2．5．1 位置色差、色球差和二級光譜
2．5．2 倍率色差
2．6 波像差

第3章 光學係統的像質評價和像差容限
3．1 幾何像差的麯綫錶示
3．1．1 獨立幾何像差的麯綫錶示
3．1．2 垂軸幾何像差麯綫（像差特徵麯綫）
3．2 瑞利判斷和中心點亮度
3．2．1 瑞利判斷
3．2．2 中心點亮度
3．3 分辨率
3．4 點列圖
3．5 光學傳遞函數評價成像質量
3．5．1 利用MTF麯綫評價成像質量
3．5．2 利用MTF麯綫的積分值評價成像質量
3．6 其他像質評價方法
3．6．1 基於幾何光學的方法
3．6．2 基於衍射理論的方法
3．6．3 其他需要評價的成像質量
3．7 光學係統的像差公差
3．7．1 望遠物鏡和顯微物鏡的像差公差
3．7．2 望遠目鏡和顯微目鏡的像差公差
3．7．3 照相物鏡的像差公差

第4章 光學係統的外形尺寸計算
4．1 典型光學零件和部件的外形尺寸計算
4．1．1 光路計算公式
4．1．2 任意光束截麵的漸暈係數
4．1．3 棱鏡轉像係統
4．1．4 透鏡轉像係統
4．1．5 場鏡的計算
4．1．6 目鏡的視度調節
4．2 典型光學係統外形尺寸計算
4．2．1 開普勒望遠鏡的外形尺寸計算
4．2．2 伽利略望遠鏡的外形尺寸計算
4．2．3 具有透鏡轉像係統的望遠係統外形尺寸計算
4．2．4 具有棱鏡轉像係統的望遠係統外形尺寸計算
4．2．5 內調焦望遠物鏡的外形尺寸計算
4．2．6 生物顯微鏡的外形尺寸計算
4．2．7 讀數顯微鏡的外形尺寸計算
4．2．8 投影係統的外形尺寸計算

第5章 光學係統的初始結構計算方法
5．1 代數法（解析法或PW法）
5．1．1 PW形式的初級像差係數
5．1．2 薄透鏡係統初級像差的PW錶達式
5．1．3 薄透鏡係統的基本像差參量
……

第6章 望遠物鏡設計
第7章 顯微鏡物鏡設計
第8章 目鏡設計
第9章 照相物鏡設計
第10章 照明光學係統設計
第11章 軸對稱非球麵設計概述
第12章 夜視儀器的光學係統
第13章 光學設計軟件ZEMAX簡介
第14章 光學製圖

附錄A 透鏡參數錶
附錄B 圖例
附錄C 材料的應力雙摺射及非均勻性
附錄D 錶麵結構的公差

參考文獻

前言/序言

好的，以下是一份關於一本名為《光電係統集成與應用》的圖書簡介，力求詳細、專業，且不涉及任何關於“光學設計”的內容。 --- 圖書簡介：《光電係統集成與應用》 導言：邁嚮智能化光電器件的融閤之路 在當代高新技術領域，光電係統已不再是簡單的光信號采集與處理的組閤，而是高度集成、復雜協同的智能係統。從深空探測、高精度測繪到先進醫療成像，再到消費電子中的增強現實（AR）與虛擬現實（VR），其核心驅動力在於光、電、機械結構乃至信息處理技術的無縫集成。《光電係統集成與應用》一書，正是立足於這一時代背景，全麵深入地探討如何將分散的光學元件、精密電子綫路、高性能傳感器以及復雜的控製算法融閤成一個穩定、高效、可靠的整體係統。 本書旨在為光機電一體化工程師、係統架構師、高新技術研發人員以及相關專業的高年級本科生和研究生提供一套係統化的、強調實踐操作的理論框架與工程指南。我們摒棄瞭對單一光學元件或基礎電子學理論的冗餘敘述，而是將重點聚焦於係統層麵的設計哲學、接口定義、信號完整性管理以及跨學科的協同優化策略。 第一部分：光電係統集成基礎與架構設計 本部分奠定瞭光電係統集成的核心概念和係統化思維。 1.1 係統需求分解與功能映射： 詳細闡述瞭如何將宏觀的用戶需求（如分辨率、幀率、功耗預算、環境適應性）層層分解，並精確映射到係統的子模塊，包括光學前端、光電轉換前端（PD/CCD/CMOS）、信號調理電路（ASIC/FPGA）、以及嵌入式控製單元。重點討論瞭帕纍托前沿分析在係統預算分配中的應用，確保在設計空間內找到最優解。 1.2 跨學科接口定義與標準化： 集成項目的核心挑戰在於不同專業領域的“語言”對接。本章深入探討瞭關鍵的物理與邏輯接口： 熱機械接口（TMC）： 討論瞭如何通過有限元分析（FEA）預估結構形變對光路定位的影響，並設計熱補償機製，特彆是針對空間或極端溫度環境下的係統穩定性要求。 電磁兼容性（EMC/EMI）： 詳述瞭如何設計PCB布局、屏蔽層和濾波網絡，以確保高速數字信號與靈敏的模擬/光信號通道之間的隔離度，這是高信噪比係統設計的基石。 數據協議與總綫架構： 對比分析瞭高速串行接口（如PCIe, MIPI C-PHY/D-PHY）與傳統並行總綫在係統數據吞吐量和延遲控製上的優劣，並提供瞭係統級數據流建模方法。 1.3 模塊化與可重構係統設計： 介紹現代光電設備趨嚮於模塊化和即插即用（Hot-Swappable）的趨勢。內容包括：通用化接口規範的製定、基於FPGA的硬件抽象層（HAL）設計，以及如何通過軟件定義接口（SDI）實現係統的快速迭代和功能升級，無需進行大規模的物理返工。 第二部分：光電轉換與信號調理的深度優化 本部分聚焦於光信號轉化為可用電信號後的處理鏈，強調提高信號質量與係統效率。 2.1 圖像傳感器與前端電子學： 深入分析瞭CMOS圖像傳感器（CIS）的噪聲源（如暗電流、讀取噪聲、固定模式噪聲）及其對係統性能的限製。重點討論瞭片上信號調理電路（On-Chip Conditioning Circuitry）的設計策略，包括增益級（PGA）的選擇、多通道同步技術，以及低噪聲放大器的布局技巧，以最大限度保留來自光子激發産生的微弱電荷信息。 2.2 數字化與高速數據鏈路： 係統地介紹瞭模數轉換器（ADC）的選擇標準，不僅關注有效位數（ENOB），更關注其在實際工作頻率下的實時性能。針對高帶寬係統，詳細闡述瞭數據編碼、誤碼率（BER）測試與恢復（CDR）的原理與工程實踐，確保數據在長距離或高乾擾通道傳輸中的準確性。 2.3 功耗管理與熱設計集成： 在便攜式或空間受限的光電設備中，功耗是決定壽命和穩定性的關鍵因素。本章結閤電源管理單元（PMU）的設計，討論瞭動態電壓和頻率調節（DVFS）在光電成像流程中的應用，實現瞭在不犧牲關鍵性能指標的前提下，實現係統級的能效優化。同時，探討瞭如何將熱導材料（TIMs）和微流控冷卻技術與敏感光電器件進行可靠的熱界麵集成。 第三部分：嵌入式控製、狀態監測與係統驗證 集成係統的最終目標是可靠的自動化運行和可維護性。 3.1 實時控製與反饋迴路： 討論瞭光電設備中常見的閉環控製係統，如主動對準（Active Alignment）、光束穩定化以及溫度漂移補償。詳細介紹瞭基於FPGA的硬件加速控製策略，用以實現毫秒級甚至微秒級的反饋響應，遠超通用CPU的實時性要求。 3.2 係統健康監測（SHM）與預測性維護： 為瞭提升復雜係統的可靠性，本章引入瞭係統健康監測的概念。內容包括：集成非侵入式傳感器（如溫度、電壓基準、振動傳感器）到係統中；開發算法實時評估關鍵模塊（如激光器壽命、探測器量子效率退化）；並構建預測模型，在故障發生前發齣預警。 3.3 綜閤係統測試與驗收標準： 強調係統級驗證的重要性，這超越瞭單一模塊的參數測試。本章提供瞭端到端（E2E）的係統性能評估流程，包括：建立標準化的測試目標場景、設計模擬真實工作環境的應力測試（如高低溫循環、振動衝擊），以及如何使用統計過程控製（SPC）方法來界定産品的閤格齣廠標準。 結語 《光電係統集成與應用》不僅僅是一本技術手冊，更是一部係統工程方法的實踐指南。通過對跨學科挑戰的係統化剖析，本書緻力於培養讀者將分散的技術要素高效、可靠地整閤成具有強大功能和優異性能的整體光電係統的能力。讀者將掌握從概念設計到最終驗證的完整工程流程，為未來尖端光電設備的研發奠定堅實基礎。