現(xiàn)代光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)方法與實(shí)例

內(nèi)容概要

《現(xiàn)代光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)方法與實(shí)例》是為初學(xué)光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究生或高年級(jí)本科生編寫的一本教材，全書內(nèi)容共分五章：光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)概述，簡單鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例，三片鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例，中等復(fù)雜鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例，非球面鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例。書中列有二十幾個(gè)光學(xué)鏡頭的設(shè)計(jì)實(shí)例。例中，鏡頭不是按通常的使用范疇歸類，而是按它們的結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜的順序劃分。因此，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程的介紹也就大體是按照由易到難的順序進(jìn)行的。與講述光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)書籍不同，書中的每一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例都列有詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程，都可以追蹤復(fù)現(xiàn)。全書所有的設(shè)計(jì)實(shí)例都采用ZEMAX程序，書中提供了一種表述評(píng)價(jià)函數(shù)中所用像差等操作數(shù)的“操作語句括號(hào)”，便于讀者與ZEMAX程序中的標(biāo)識(shí)、提示及填寫內(nèi)容比較。

書籍目錄

第1章光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 1.1引言 1.2光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)中常用優(yōu)化方法的數(shù)學(xué)原理 1.2.1適應(yīng)法 1.2.2阻尼最小二乘法 1.2.3阻尼因子p、權(quán)重因子μj和評(píng)價(jià)函數(shù) 1.2.4邊界條件 第2章簡單鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例 2.1He—Ne激光光束聚焦物鏡設(shè)計(jì) 2.1.1鏡頭片數(shù)及玻璃選擇的考慮和初步分析 2.1.2以“正前凸”型為基礎(chǔ)的高折射率雙片鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì) 2.1.3以“負(fù)前凸”型為基礎(chǔ)的高折射率雙片鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì) 2.1.4以“負(fù)前凹”型為基礎(chǔ)的高折射率雙片鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì) 2.2激光掃描物鏡設(shè)計(jì) 2.2.1自行構(gòu)造評(píng)價(jià)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)激光掃描物鏡 2.2.2利用ZEMAX程序提供的默認(rèn)評(píng)價(jià)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)激光掃描物鏡 2.3—5×顯微物鏡設(shè)計(jì) 2.3.1依據(jù)初級(jí)像差理論求解初始結(jié)構(gòu) 2.3.2—5×顯微物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)例 2.3.3—5×顯微物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)例 第3章三片鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例 3.1三片攝影物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì) 3.1.1RichardDitteon三片攝影物鏡的初始解 3.1.2RichardDitteon三片攝影物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)例 3.1.3RichardDitteon三片攝影物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)例 3.2三片數(shù)碼相機(jī)物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì) 3.3大孔徑望遠(yuǎn)物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 3.4大孔徑望遠(yuǎn)物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 第4章中等復(fù)雜鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例 4.1中倍李斯特顯微物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 4.1.1用改進(jìn)了的配合法設(shè)計(jì)李斯特顯微物鏡 4.1.2優(yōu)化校正李斯特物鏡的像散例 4.1.3優(yōu)化校正李斯特物鏡的像散例 4.2中倍李斯特顯微物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 4.3四片放映物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 4.4四片放映物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 4.5雙高斯物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 4.6雙高斯物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 4.7雙高斯物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)例 第5章非球面鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例 5.1引言 5.2非球面激光光束聚焦物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì) 5.3孔徑角大于62°、后工作距大于22mm的非球面聚光鏡優(yōu)化設(shè)計(jì) 5.4非球面光電轉(zhuǎn)換耦合鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì) 5.5總長短的非球面廣角物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì) 附錄 附錄A初級(jí)像差系數(shù) 附錄B平行平板的初級(jí)像差系數(shù) 附錄C薄透鏡初級(jí)像差系數(shù)的PW表示式 附錄D雙膠薄透鏡的求解步驟 附錄E雙膠薄透鏡P∧0，Q∧0表 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第2章 簡單鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例 以球面構(gòu)成的光學(xué)鏡頭中，若要考慮適當(dāng)校正像差，則由兩塊鏡片組成的鏡頭是最簡單的光學(xué)鏡頭了。本章給出三個(gè)簡單鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例，第1個(gè)實(shí)例是激光光束聚焦物鏡，第2個(gè)實(shí)例是激光掃描物鏡，第3個(gè)實(shí)例是低倍顯微物鏡。他們的結(jié)構(gòu)都很簡單，只有兩塊鏡片，要校正的像差數(shù)目較少。優(yōu)化時(shí)，它們的變量容易選擇，它們的評(píng)價(jià)函數(shù)容易構(gòu)造，經(jīng)過少量的優(yōu)化步驟即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。作為學(xué)習(xí)光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)，由此容易入門。 對(duì)于每一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，這里都給出完整的優(yōu)化路徑，給出選擇的變量，給出要優(yōu)化的像差及要校正像差的權(quán)重，給出所施加的邊界條件及其權(quán)重，給出關(guān)鍵的優(yōu)化階段，并給出每步優(yōu)化后的結(jié)果以及最后結(jié)果。詳細(xì)羅列的目的在于初學(xué)者可以追蹤整個(gè)優(yōu)化過程，設(shè)計(jì)出好的結(jié)果，并便于分析比較。 2.1 He—Ne激光光束聚焦物鏡設(shè)計(jì) 本節(jié)利用ZEMAX程序優(yōu)化設(shè)計(jì)一個(gè)激光光束聚焦物鏡。激光光束聚焦物鏡是相對(duì)孔徑較大、視場較小的光學(xué)鏡頭，它在單色光波長下工作，成像質(zhì)量要達(dá)到衍射受限水平。設(shè)計(jì)過程中，先用具體的計(jì)算結(jié)果初步討論玻璃的選擇和透鏡片數(shù)的考慮，然后選擇幾個(gè)不同的初始結(jié)構(gòu)，針對(duì)每一個(gè)初始結(jié)構(gòu)，分別采用適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)函數(shù)，并有針對(duì)性的逐步調(diào)整相應(yīng)的評(píng)價(jià)函數(shù)，最終找到多個(gè)像質(zhì)較優(yōu)的解。這些優(yōu)化結(jié)果表明，像質(zhì)優(yōu)良的解不是唯一的。 2.1.1鏡頭片數(shù)及玻璃選擇的考慮和初步分析 1.低折射率單片的像質(zhì) 先看看用一塊鏡片作此物鏡，像差狀況如何。 之所以評(píng)價(jià)函數(shù)中要求五個(gè)孔徑的橫向球差，是考慮到這個(gè)物鏡的相對(duì)孔徑比較大，而球差又要求很小，所以校正的思想一是各級(jí)球差都要盡可能小，二是各級(jí)球差問要達(dá)到合理的平衡。至于物鏡的像質(zhì)能否達(dá)到要求，重要的是看它的結(jié)構(gòu)中是否有能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的內(nèi)因。下面的分析中，將會(huì)看到單片結(jié)構(gòu)是沒有這方面內(nèi)因的。

編輯推薦

《現(xiàn)代光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)方法與實(shí)例》適用于光學(xué)工程、儀器儀表及光電信息技術(shù)類學(xué)科或?qū)I(yè)的研究生和本科生以及從事相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員。書中假定讀者了解像差概念，對(duì)初級(jí)像差理論較為熟悉。

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