光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言

　　為總結(jié)教學(xué)改革成果，配合新教學(xué)規(guī)劃的落實(shí)，編寫出新課程體系的系列教材，清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系學(xué)術(shù)委員會(huì)組織相關(guān)課程的授課教師編寫本科生教材。本書(shū)是該系列教材中的一本，內(nèi)容主要涉及光學(xué)工程學(xué)科中的光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)?！　　肮鈱W(xué)透鏡的設(shè)計(jì)既是科學(xué)又是藝術(shù)和技巧。它是科學(xué)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者們?cè)谟脭?shù)學(xué)和科學(xué)定律（幾何光學(xué)和物理光學(xué)）來(lái)度量和量化設(shè)計(jì)；它是藝術(shù)與技巧，因?yàn)楦鞣N有效結(jié)果常常取決于設(shè)計(jì)者的個(gè)人選擇。如果把一個(gè)透鏡設(shè)計(jì)問(wèn)題交給12個(gè)不同的設(shè)計(jì)師，往往會(huì)得到12種不同的設(shè)計(jì)結(jié)果。這是因?yàn)楣鈱W(xué)透鏡的設(shè)計(jì)問(wèn)題與習(xí)慣的學(xué)術(shù)性問(wèn)題是根本不同的。典型的教科書(shū)例題都有定義好的輸入量和一個(gè)正確答案。與之相反，光學(xué)透鏡設(shè)計(jì)問(wèn)題通常都嚴(yán)重地定義不足，并且可能有許多差別很大的解?！闭?yàn)槿绱?，?duì)于光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)的初學(xué)者來(lái)說(shuō)，針對(duì)若干初步的設(shè)計(jì)練習(xí)題目，如果有步驟清楚、路線可行、結(jié)果可以復(fù)現(xiàn)的路，跟著一步一步地學(xué)走一遍，完整、清楚地了解整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，幾個(gè)循環(huán)下來(lái)，可能對(duì)學(xué)習(xí)是有幫助的。更何況現(xiàn)代的光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)，都是在計(jì)算機(jī)上借助于光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)程序逐步完成的。事實(shí)上，“優(yōu)化”是一個(gè)修改已有系統(tǒng)以提高像質(zhì)的過(guò)程，缺乏過(guò)程的結(jié)果在初學(xué)者看來(lái)似乎是“來(lái)路不明”的，是難以模仿的，是難以學(xué)習(xí)的?；谶@個(gè)認(rèn)識(shí)，本書(shū)中的每一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例都列有詳細(xì)的步驟和優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，初學(xué)者可以沿著這條優(yōu)化設(shè)計(jì)路線從初始結(jié)構(gòu)出發(fā)得到最后的結(jié)果?！　∪珪?shū)共5章。第l章簡(jiǎn)述光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)在光學(xué)設(shè)計(jì)中的地位，并簡(jiǎn)述鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)原理，其目的在于使讀者了解優(yōu)化設(shè)計(jì)中的基本原理、思路、過(guò)程與一些應(yīng)該注意之處，并介紹光學(xué)設(shè)計(jì)中的兩種常用的優(yōu)化方法，即阻尼最小二乘法和適應(yīng)法。講述鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的數(shù)學(xué)原理、評(píng)價(jià)函數(shù)、權(quán)重因子、阻尼因子以及邊界條件的含義和處理思路，主要目的是說(shuō)清思想，理清思路，而不在于具體數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)與演化。　　第2-4章共列有10余個(gè)光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例。鏡頭不按通常的使用范疇歸類劃分，而是按它們的結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，這樣優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程的介紹大體也就按照由易到難的順序進(jìn)行了。

內(nèi)容概要

本書(shū)是為初學(xué)光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)者們編寫的教材，全書(shū)共5章：光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)概述；簡(jiǎn)單光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例；三片鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例；中等復(fù)雜鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例；適應(yīng)法優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例和全局優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例。書(shū)中列有6個(gè)附錄：初級(jí)像差系數(shù)；平行平板的初級(jí)像差系數(shù)；薄透鏡初級(jí)像差系數(shù)的PW表示式；雙膠薄透鏡的求解步驟；書(shū)中優(yōu)化設(shè)計(jì)光學(xué)鏡頭實(shí)例所用光學(xué)設(shè)計(jì)程序OSLOLT5．4(OSLOEDU6.4.5)中部分像差表示的含義；雙膠薄透鏡P0、Q0表。書(shū)中介紹10余個(gè)光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例，鏡頭不按通常的使用范疇歸類劃分，而是按它們的結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，這樣優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程的介紹人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(shū)籍不同，書(shū)中所介紹的每一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例，都列有詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，可以復(fù)現(xiàn)。    本書(shū)適用于對(duì)初級(jí)像差理論較為熟悉的光學(xué)工程、測(cè)控技術(shù)與儀器以及機(jī)電類專業(yè)大專院校師生和從事相關(guān)領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員閱讀參考。

書(shū)籍目錄

1 光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)概述  1.1 引言   1.2 光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)中常用的兩種最優(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)φ     1.2.4 邊界條件 2 簡(jiǎn)單光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例   2.1 He-Ne激光光束聚焦物鏡的優(yōu)化設(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)前凸型和負(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 激光掃描物鏡的優(yōu)化設(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 采用評(píng)價(jià)函數(shù)GENH優(yōu)化設(shè)計(jì)激光掃描物鏡     2.2.3 進(jìn)一步的考慮與優(yōu)化   2.3 -5×顯微物鏡的優(yōu)化設(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 玻璃對(duì)（BaK7，ZF3）基礎(chǔ)上的優(yōu)化    2.3.3 玻璃對(duì)（K3，ZF2）基礎(chǔ)上的優(yōu)化    2.3.4 玻璃時(shí)（ZF2，BaK2）基礎(chǔ)上的優(yōu)化    2.3.5 Shannon設(shè)計(jì)法3 三片鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例  3.1 三片攝影物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)    3.1.1 Richard Ditteon三片攝影物鏡的初始解    3.1.2 Richard Ditteon三片攝影物鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)  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)實(shí)例1  3.4 大孔徑望遠(yuǎn)物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例24 中等復(fù)雜鏡頭優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例  4.1 中倍李斯特顯微物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例1    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)化校正李斯特物鏡存在的像散實(shí)例1    4.1.3 優(yōu)化校正李斯特物鏡存在的像散實(shí)例2  4.2 中倍李斯特顯微物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例2  4.3 四片放映物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例1  4.4 四片放映物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例2  4.5 雙高斯照相物鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例5 適應(yīng)法優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例和全局優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例  5.1 用適應(yīng)法優(yōu)化設(shè)計(jì)程序優(yōu)化Wynne 40平場(chǎng)顯微物鏡實(shí)例  5.2 用全局優(yōu)化方法設(shè)計(jì)的三片照相物鏡實(shí)例附錄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 OSLOLT 5.4(OSLO EDU 6.4.5)中部分像差表示的含義附錄F 雙膠薄透鏡Po、Qo表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　新聞翻譯概論　　一、翻譯、新聞翻譯、英漢新聞翻譯　　1．什么是翻譯？　　我國(guó)的權(quán)威工具書(shū)《中國(guó)大百科全書(shū)》對(duì)翻譯的界定是：翻譯是“把已說(shuō)出或已寫出的話的意思用另一種語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)的活動(dòng)”。我國(guó)的另一部權(quán)威工具書(shū)《辭?！穭t認(rèn)為：翻譯“是把一種語(yǔ)言文字的意義用另一種語(yǔ)言文字表達(dá)出來(lái)”?！睹绹?guó)大百科全書(shū)》的界定與此有些類似，它寫道：Translation is“the act of rendering a work of one languageinto another”（翻譯是“把用一種語(yǔ)言寫成的作品轉(zhuǎn)化為另一種語(yǔ)言作品的行為”。）　　臺(tái)灣有位叫紀(jì)華煌的學(xué)者，他在《淺說(shuō)新聞翻譯》一書(shū)中引述了一位研究生的論文，該論文提出：翻譯是“以甲種語(yǔ)文，傳達(dá)乙種語(yǔ)文所代表的思想。就其過(guò)程言，是先以思想理解語(yǔ)文，再以語(yǔ)文表達(dá)思想；就其效果言，則前后兩種思想愈相似，譯品愈真”。”　　我國(guó)有位英語(yǔ)教授叫范仲英，他在《實(shí)用翻譯教程》一書(shū)中對(duì)翻澤做了如下界定：“翻譯是人類交流思想過(guò)程中溝通不同語(yǔ)言的橋梁，使通曉不同語(yǔ)言的人能通過(guò)原文的重新表達(dá)而進(jìn)行思想交流。翻譯是把一種語(yǔ)言（即原語(yǔ)）的信息用另一種語(yǔ)言（即譯語(yǔ)）表達(dá)出來(lái)，使譯文讀者能得到原作者所表達(dá)的思想，得到與原文讀者大致相同的感受。”　　上述定義都有一定道理，但作者以為范仲英教授的界定更加全面、更為科學(xué)。它不僅從宏觀上（從社會(huì)的角度）闡明了翻譯的過(guò)程和意義，而且還從微觀上（從讀者的角度）強(qiáng)調(diào)了翻譯應(yīng)該達(dá)到的目的和應(yīng)該起到的作用。

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