光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計

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，編寫出新課程體系的系列教材，清華大學(xué)精密儀器與機械學(xué)系學(xué)術(shù)委員會組織相關(guān)課程的授課教師編寫本科生教材。本書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?！　　肮鈱W(xué)透鏡的設(shè)計既是科學(xué)又是藝術(shù)和技巧。它是科學(xué)，因為設(shè)計者們在用數(shù)學(xué)和科學(xué)定律（幾何光學(xué)和物理光學(xué)）來度量和量化設(shè)計；它是藝術(shù)與技巧，因為各種有效結(jié)果常常取決于設(shè)計者的個人選擇。如果把一個透鏡設(shè)計問題交給12個不同的設(shè)計師，往往會得到12種不同的設(shè)計結(jié)果。這是因為光學(xué)透鏡的設(shè)計問題與習(xí)慣的學(xué)術(shù)性問題是根本不同的。典型的教科書例題都有定義好的輸入量和一個正確答案。與之相反，光學(xué)透鏡設(shè)計問題通常都嚴(yán)重地定義不足，并且可能有許多差別很大的解?！闭驗槿绱?，對于光學(xué)鏡頭設(shè)計的初學(xué)者來說，針對若干初步的設(shè)計練習(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、清楚地了解整個設(shè)計過程，幾個循環(huán)下來，可能對學(xué)習(xí)是有幫助的。更何況現(xiàn)代的光學(xué)鏡頭設(shè)計，都是在計算機上借助于光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計程序逐步完成的。事實上，“優(yōu)化”是一個修改已有系統(tǒng)以提高像質(zhì)的過程，缺乏過程的結(jié)果在初學(xué)者看來似乎是“來路不明”的，是難以模仿的，是難以學(xué)習(xí)的?；谶@個認識，本書中的每一個設(shè)計實例都列有詳細的步驟和優(yōu)化設(shè)計過程，初學(xué)者可以沿著這條優(yōu)化設(shè)計路線從初始結(jié)構(gòu)出發(fā)得到最后的結(jié)果?！　∪珪?章。第l章簡述光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計在光學(xué)設(shè)計中的地位，并簡述鏡頭優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)原理，其目的在于使讀者了解優(yōu)化設(shè)計中的基本原理、思路、過程與一些應(yīng)該注意之處，并介紹光學(xué)設(shè)計中的兩種常用的優(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)計方法的數(shù)學(xué)原理、評價函數(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余個光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計實例。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)由簡單到復(fù)雜的順序介紹優(yōu)化設(shè)計過程，這樣優(yōu)化設(shè)計過程的介紹大體也就按照由易到難的順序進行了。

內(nèi)容概要

本書是為初學(xué)光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計者們編寫的教材，全書共5章：光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計概述；簡單光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計實例；三片鏡頭優(yōu)化設(shè)計實例；中等復(fù)雜鏡頭優(yōu)化設(shè)計實例；適應(yīng)法優(yōu)化設(shè)計實例和全局優(yōu)化設(shè)計實例。書中列有6個附錄：初級像差系數(shù)；平行平板的初級像差系數(shù)；薄透鏡初級像差系數(shù)的PW表示式；雙膠薄透鏡的求解步驟；書中優(yōu)化設(shè)計光學(xué)鏡頭實例所用光學(xué)設(shè)計程序OSLOLT5．4(OSLOEDU6.4.5)中部分像差表示的含義；雙膠薄透鏡P0、Q0表。書中介紹10余個光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計實例，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)由簡單到復(fù)雜的順序介紹優(yōu)化設(shè)計過程，這樣優(yōu)化設(shè)計過程的介紹人體是按照由易到難的順序進行的。與講述光學(xué)鏡頭設(shè)計的傳統(tǒng)書籍不同，書中所介紹的每一個優(yōu)化設(shè)計實例，都列有詳細的優(yōu)化設(shè)計過程，可以復(fù)現(xiàn)。    本書適用于對初級像差理論較為熟悉的光學(xué)工程、測控技術(shù)與儀器以及機電類專業(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。

書籍目錄

1 光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計概述  1.1 引言   1.2 光學(xué)鏡頭設(shè)計中常用的兩種最優(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和評價函數(shù)φ     1.2.4 邊界條件 2 簡單光學(xué)鏡頭優(yōu)化設(shè)計實例   2.1 He-Ne激光光束聚焦物鏡的優(yōu)化設(shè)計     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     2.1.3 以負前凸型和負前凹型為基礎(chǔ)的高折射率雙片鏡頭的優(yōu)化設(shè)計   2.2 激光掃描物鏡的優(yōu)化設(shè)計     2.2.1 自行構(gòu)造評價函數(shù)優(yōu)化設(shè)計激光掃描物鏡     2.2.2 采用評價函數(shù)GENH優(yōu)化設(shè)計激光掃描物鏡     2.2.3 進一步的考慮與優(yōu)化   2.3 -5×顯微物鏡的優(yōu)化設(shè)計     2.3.1 依據(jù)初級像差理論求解初始結(jié)構(gòu)     2.3.2 玻璃對（BaK7，ZF3）基礎(chǔ)上的優(yōu)化    2.3.3 玻璃對（K3，ZF2）基礎(chǔ)上的優(yōu)化    2.3.4 玻璃時（ZF2，BaK2）基礎(chǔ)上的優(yōu)化    2.3.5 Shannon設(shè)計法3 三片鏡頭優(yōu)化設(shè)計實例  3.1 三片攝影物鏡的優(yōu)化設(shè)計    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  3.2 三片數(shù)碼相機物鏡的優(yōu)化設(shè)計  3.3 大孔徑望遠物鏡優(yōu)化設(shè)計實例1  3.4 大孔徑望遠物鏡優(yōu)化設(shè)計實例24 中等復(fù)雜鏡頭優(yōu)化設(shè)計實例  4.1 中倍李斯特顯微物鏡優(yōu)化設(shè)計實例1    4.1.1 用改進了的配合法設(shè)計李斯特顯微物鏡    4.1.2 優(yōu)化校正李斯特物鏡存在的像散實例1    4.1.3 優(yōu)化校正李斯特物鏡存在的像散實例2  4.2 中倍李斯特顯微物鏡優(yōu)化設(shè)計實例2  4.3 四片放映物鏡優(yōu)化設(shè)計實例1  4.4 四片放映物鏡優(yōu)化設(shè)計實例2  4.5 雙高斯照相物鏡優(yōu)化設(shè)計實例5 適應(yīng)法優(yōu)化設(shè)計實例和全局優(yōu)化設(shè)計實例  5.1 用適應(yīng)法優(yōu)化設(shè)計程序優(yōu)化Wynne 40平場顯微物鏡實例  5.2 用全局優(yōu)化方法設(shè)計的三片照相物鏡實例附錄A 初級像差系數(shù)附錄B 平行平板的初級像差系數(shù)附錄C 薄透鏡初級像差系數(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

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？　　我國的權(quán)威工具書《中國大百科全書》對翻譯的界定是：翻譯是“把已說出或已寫出的話的意思用另一種語言表達出來的活動”。我國的另一部權(quán)威工具書《辭?！穭t認為：翻譯“是把一種語言文字的意義用另一種語言文字表達出來”。《美國大百科全書》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“把用一種語言寫成的作品轉(zhuǎn)化為另一種語言作品的行為”。）　　臺灣有位叫紀(jì)華煌的學(xué)者，他在《淺說新聞翻譯》一書中引述了一位研究生的論文，該論文提出：翻譯是“以甲種語文，傳達乙種語文所代表的思想。就其過程言，是先以思想理解語文，再以語文表達思想；就其效果言，則前后兩種思想愈相似，譯品愈真”。”　　我國有位英語教授叫范仲英，他在《實用翻譯教程》一書中對翻澤做了如下界定：“翻譯是人類交流思想過程中溝通不同語言的橋梁，使通曉不同語言的人能通過原文的重新表達而進行思想交流。翻譯是把一種語言（即原語）的信息用另一種語言（即譯語）表達出來，使譯文讀者能得到原作者所表達的思想，得到與原文讀者大致相同的感受?！薄　∩鲜龆x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（從社會的角度）闡明了翻譯的過程和意義，而且還從微觀上（從讀者的角度）強調(diào)了翻譯應(yīng)該達到的目的和應(yīng)該起到的作用。

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