Lens Design Fundamentals, Second Edition

Lens Design Fundamentals, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Academic Press
作者:Rudolf Kingslake
出品人:
页数:569
译者:
出版时间:2009-12-28
价格:USD 99.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780123743015
丛书系列:
图书标签:
  • 光学设计
  • 专业
  • 光学设计
  • 镜头设计
  • 光学工程
  • 物理光学
  • 衍射光学
  • 非球面
  • 光线追迹
  • 光学系统
  • 成像系统
  • 光学薄膜
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具体描述

Thoroughly revised and expanded to reflect the substantial changes in the field since its publication in 1978 Strong emphasis on how to effectively use software design packages, indispensable to today's lens designer Many new lens design problems and examples - ranging from simple lenses to complex zoom lenses and mirror systems - give insight for both the newcomer and specialist in the field Rudolf Kingslake is regarded as the American father of lens design; his book, not revised since its publication in 1978, is viewed as a classic in the field. Naturally, the area has developed considerably since the book was published, the most obvious changes being the availability of powerful lens design software packages, theoretical advances, and new surface fabrication technologies. This book provides the skills and knowledge to move into the exciting world of contemporary lens design and develop practical lenses needed for the great variety of 21 st -century applications. Continuing to focus on fundamental methods and procedures of lens design, this revision by R. Barry Johnson of a classic modernizes symbology and nomenclature, improves conceptual clarity, broadens the study of aberrations, enhances discussion of multi-mirror systems, adds tilted and decentered systems with eccentric pupils, explores use of aberrations in the optimization process, enlarges field flattener concepts, expands discussion of image analysis, includes many new exemplary examples to illustrate concepts, and much more. Optical engineers working in lens design will find this book an invaluable guide to lens design in traditional and emerging areas of application; it is also suited to advanced undergraduate or graduate course in lens design principles and as a self-learning tutorial and reference for the practitioner. Rudolf Kingslake (1903-2003) was a founding faculty member of the Institute of Optics at The University of Rochester (1929) and remained teaching until 1983. Concurrently, in 1937 he became head of the lens design department at Eastman Kodak until his retirement in 1969. Dr. Kingslake published numerous papers, books, and was awarded many patents. He was a Fellow of SPIE and OSA, and an OSA President (1947-48). He was awarded the Progress Medal from SMPTE (1978), the Frederic Ives Medal (1973), and the Gold Medal of SPIE (1980). R. Barry Johnson has been involved for over 40 years in lens design, optical systems design, and electro-optical systems engineering. He has been a faculty member at three academic institutions engaged in optics education and research, co-founder of the Center for Applied Optics at the University of Alabama in Huntsville, employed by a number of companies, and provided consulting services. Dr. Johnson is an SPIE Fellow and Life Member, OSA Fellow, and an SPIE President (1987). He published numerous papers and has been awarded many patents. Dr. Johnson was founder and Chairman of the SPIE Lens Design Working Group (1988-2002), is an active Program Committee member of the International Optical Design Conference, and perennial co-chair of the annual SPIE Current Developments in Lens Design and Optical Engineering Conference.

Thoroughly revised and expanded to reflect the substantial changes in the field since its publication in 1978

Strong emphasis on how to effectively use software design packages, indispensable to today's lens designer

Many new lens design problems and examples - ranging from simple lenses to complex zoom lenses and mirror systems - give insight for both the newcomer and specialist in the field

光学设计基础(第二版) 《光学设计基础(第二版)》并非一本直接提供具体光学系统设计方案的“食谱”,也不是一本详尽列举各种成像设备结构蓝图的手册。它更像是一座桥梁,连接着抽象的光学原理与具体的应用工程,为读者构建起一个坚实而全面的光学设计知识体系。本书的核心价值在于,它深入浅出地阐释了支撑所有光学系统设计的根本性原理、核心概念和基本方法,赋予读者独立分析、设计和优化光学系统的能力,而非仅仅满足于复制已有的范例。 本书的起点:光与物质的相互作用 光学设计的根基在于理解光如何传播以及如何与物质相互作用。本书将从这一最基础的层面展开,但其叙述方式绝非枯燥的物理定律罗列。它会通过生动形象的类比和循序渐进的推导,揭示光的波动性与粒子性在不同尺度下的表现,以及这些特性如何影响光线的路径和能量分布。我们将探讨反射、折射、衍射、干涉等基本光学现象,并解释它们在光学元件和系统中的实际意义。例如,在讨论折射时,本书不仅仅会呈现斯涅尔定律,还会深入剖析不同材料折射率的物理根源,以及它如何随波长和温度的变化而变化,这些细微之处对于精确的光学设计至关重要。 核心工具:几何光学与惠更斯原理 几何光学是理解光线传播路径和构建初步光学系统的最直观工具。本书将系统地介绍几何光学的基本概念,包括光线、物点、像点、焦距、放大率等。重点将放在如何运用几何光学原理来分析简单的成像系统,例如透镜和反射镜的成像过程,以及它们如何组合形成更复杂的系统。我们还将深入探讨成像系统的基本要素,如孔径和视场,以及它们之间的相互制约关系。 然而,几何光学在解释许多重要光学现象时存在局限性。因此,本书将引入惠更斯原理,将其视为几何光学的重要补充。通过惠更斯原理,读者可以理解光的衍射和干涉等波动光学效应,这些效应直接影响着光学系统的分辨率和像质。本书将解释如何利用这些波动光学概念来分析和理解光学系统的极限性能,例如瑞利判据的物理意义,以及散焦和衍射条纹的形成。 系统性设计:从单镜到复杂系统 本书的设计理念是层层递进,从最简单的光学元件到复杂的成像系统。在掌握了基础理论之后,我们将进入光学系统的设计环节。这部分内容将涵盖: 单透镜与单反射镜设计: 介绍理想透镜和反射镜的成像性质,以及如何根据设计目标选择合适的镜片类型(凸透镜、凹透镜、球面镜、非球面镜等)。本书会详细讨论球面像差、慧差、散光、场曲和畸变等基本像差,并解释它们是如何由简单的光学元件产生的。 多镜系统分析: 讲解如何将多个光学元件组合起来,以实现特定的成像功能。这包括对双透镜系统、多镜反射系统(如卡塞格林望远镜)的原理进行剖析,并解释不同元件之间的协同作用。本书将强调系统设计的关键在于平衡各项性能指标,例如视场、焦距、孔径和像质。 视场与孔径设计: 深入探讨视场(Field of View, FOV)和孔径(Aperture)在光学系统设计中的作用。本书会解释为何需要限制视场和孔径,以及如何根据应用需求来优化这两个参数,从而在成像范围和光通量之间取得最佳平衡。 焦距与放大率控制: 讲解如何通过调整元件的曲率半径、间距和材料,来精确控制系统的焦距和放大率,以满足不同应用的要求。 像差的深入解析与校正策略 任何实际的光学系统都不可避免地会产生像差。本书的重点之一就是对各种像差进行深入细致的分析,并提供相应的校正策略。本书不会仅仅停留在像差的定义和分类,而是会深入探讨: 像差的物理成因: 详细解释各种像差(球差、彗差、像散、场曲、畸变)是如何由光线在非理想光学元件中的传播路径产生的,以及它们与元件的几何参数(曲率、厚度)和光线角度之间的定量关系。 像差的评估方法: 介绍如何量化像差的程度,包括使用像差系数、波前像差图、点列图(Spot Diagram)和MTF(调制传递函数)等方法。 像差的校正原理: 详细阐述如何通过组合不同的光学元件(例如,使用不同曲率和曲度的透镜、引入非球面)、改变元件的排列方式、调整孔径光阑的位置,或者利用新材料和特殊光学元件(如衍射光学元件)来减轻或消除像差。 成像质量的度量与优化 最终,光学设计的成功取决于其成像质量。本书将提供一套全面的工具和方法来评估和优化成像质量: 衍射极限与实际性能: 明确区分衍射极限(理论上的最高分辨率)与实际光学系统的性能。本书将深入解析衍射对成像的影响,并解释为何实际系统的分辨率往往低于衍射极限。 MTF分析: MTF是衡量光学系统成像质量的关键指标。本书将详细讲解MTF的物理意义,如何计算和解读MTF曲线,以及如何利用MTF来指导系统设计和评估性能。 公差分析: 任何光学元件都存在制造上的公差。本书将介绍如何进行公差分析,评估制造误差对成像质量的影响,并为元件的设计和制造提供必要的指导。 优化方法: 介绍光学设计中的优化过程,包括如何设定优化目标,选择合适的优化算法,以及如何利用计算机辅助设计(CAD)软件进行迭代优化,以找到最佳的光学设计方案。 超越理论:设计中的实际考量 《光学设计基础(第二版)》深知理论与实践之间的差距。因此,本书还会包含许多在实际光学设计中不可或缺的考量: 材料选择: 讨论不同光学材料的特性(折射率、色散、透射率、机械性能等),以及如何根据应用需求选择合适的材料。 光学元件制造: 简要介绍光学元件的制造工艺,以及制造能力对设计方案的影响。 光学系统集成: 探讨如何将设计好的光学元件集成到完整的系统中,并考虑机械结构、照明、探测器等其他相关因素。 设计流程与工具: 介绍现代光学设计的一般流程,以及常用的光学设计软件在辅助设计中的作用。 本书的价值定位:赋能而非填鸭 总而言之,《光学设计基础(第二版)》不是一本提供现成答案的图书。它旨在为有志于从事光学设计、研发或相关领域工作的读者,打下坚实的基础。它提供的是一套思考问题、分析问题和解决问题的框架与工具。读者通过学习本书,将能够: 理解光学系统的内在规律: 洞察光学现象背后的物理原理,而非仅仅记忆公式。 独立进行光学系统分析: 能够分析现有光学系统的性能,找出其优缺点。 掌握光学系统设计的基本方法: 能够从零开始,根据需求设计出满足基本要求的光学系统。 有效评估和优化成像质量: 能够使用专业的工具和方法,科学地评价和提升光学系统的成像性能。 为进一步深入研究打下基础: 为学习更专业的光学领域(如人眼模型、生物光学、光子学等)做好准备。 本书将帮助您构建起对光学设计的深刻理解,培养您独立解决复杂光学问题的能力,让您在光学设计的道路上行稳致远。它不是告诉您“如何做”,而是教您“为何这样做”以及“如何思考”。

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Abbe sine condition 翻译重读2018/12;fundamentals, not practical enougn/20180831

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