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出版者:人民邮电出版社

作者:李茂清

出品人:

页数:748

译者:

出版时间:2003-4-1

价格:36.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115110848

丛书系列:

图书标签:

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《现代光学仪器设计与应用》 内容简介 本书全面系统地阐述了现代光学仪器从设计原理、关键元件到实际应用的各个方面，旨在为光学工程、精密仪器制造及相关科研领域的专业人士和高年级学生提供一本兼具理论深度与工程实践价值的参考手册。全书内容紧密围绕当前光学技术的发展前沿，侧重于解决实际工程中的复杂问题。 第一部分：光学系统设计基础理论 本部分首先回顾了经典几何光学与物理光学的基础知识，重点深入探讨了现代光学成像理论，包括点扩散函数（PSF）、调制传递函数（MTF）的计算与优化方法。详细介绍了像差的分类、量化评估标准（如RMS斑点半径、MTF截止频率）以及主要的像差校正技术，如Zernike多项式在像差描述中的应用。 随后，着墨于非球面光学元件的设计与制造挑战。内容涵盖了自由曲面（Freeform Optics）的设计优化流程，例如利用评价函数（Merit Function）指导的光线追迹与优化算法，并比较了各种梯度折射率（GRIN）元件在微型化光学系统中的优势与局限性。特别引入了基于衍射光学元件（DOE）的薄型化设计方案，包括全息光栅和微透镜阵列的原理及其在集成光学系统中的应用。 第二部分：关键光学元件与精密制造工艺 本部分聚焦于构成高性能光学系统的核心部件。首先，详细分析了高精度透镜、反射镜的材料选择标准，特别是针对紫外、中红外波段特种玻璃或晶体材料的特性。对镜面涂层技术进行了详尽论述，包括增透膜（AR）、高反膜（HR）的膜系设计原理、多层膜的应力控制以及激光损伤阈值的提升策略。 在精密加工领域，本书介绍了先进的非球面加工技术，包括计算机控制的离线磨抛（CPC）、点接触式数控磨抛（POC）以及离子束抛光（IBF）和磁流变抛光（MRF）等超精密精加工技术。对于大规模生产，还讨论了注塑成型光学元件（PMO）的模具设计与表面精度控制的难点。 此外，传感器技术与光学系统的集成是现代仪器设计的核心。本章详细对比了CCD、CMOS以及新型的SPAD（单光子雪崩二极管）阵列传感器的性能参数，并探讨了如何根据系统MTF和信噪比（SNR）要求来匹配合适的探测器。 第三部分：现代光学仪器系统集成与应用 本部分将理论与工程实践紧密结合，剖析了多种复杂光学仪器的系统架构与设计考量。 1. 高分辨率显微成像系统： 深入探讨了远场与近场超分辨成像技术，如STED、PALM/STORM的工作机制，以及共聚焦显微镜的三维重建算法和光束整形技术。内容包括了高数值孔径（NA）物镜的设计约束和工作距离的平衡。 2. 遥感与环境监测光学载荷： 重点分析了空间光学相机的热稳定性设计、离焦量的容差分析以及在轨标定方法。介绍了推扫式（Whiskbroom）和凝视式（Staring）成像系统的结构差异及其对地面分辨率的影响。 3. 光谱分析仪与光栅系统： 详细阐述了色散元件（如全息光栅和刻划光栅）的设计、效率优化以及光栅光谱仪中的杂散光抑制技术。涉及了傅里叶变换光谱仪（FTS）的干涉仪结构设计与扫描精度控制。 4. 激光与光束传输系统： 讨论了高功率激光束的整形、光束质量（M²因子）的测量与优化，以及用于光纤耦合的高效准直器设计。对非线性光学效应在光束传输中的影响进行了初步分析。 第四部分：系统测试、误差分析与虚拟仿真 本部分是实现可靠仪器的关键。详细介绍了光学传递函数（OTF）的实验测量方法，包括斩波光栅法、负载法（Bar Target Method）和离焦傅里叶法。阐述了如何利用标准光源和计量工具（如标准平面、标准球面）对系统进行绝对精度标定。 在误差分析方面，本书强调了公差分析在设计收敛中的重要性。详细介绍了蒙特卡洛（Monte Carlo）方法在评估制造公差、装配误差对系统整体性能影响的应用，并提供了建立稳健设计流程的工程指南。 最后，系统地介绍了基于Zemax OpticStudio、Code V等主流商业软件进行三维光学系统建模、优化与公差分析的实用技巧，旨在帮助读者从概念设计快速过渡到可制造的原型开发阶段。 本书的特色在于其对“工程精度”的重视，不仅停留在理论推导，更注重在实际工程限制（如装配难度、温度漂移、成本控制）下如何优化光学方案，是工程实践者不可多得的专业参考书。

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对于我们这种小型维修工作室的老板来说，时间成本就是生命线。我们不可能为每一台陌生的进口机型都去翻阅厚厚的英文服务手册，很多手册的表达方式也常常晦涩难懂。我需要的是那种“一目了然”的故障速查表。比如，当屏幕出现某种特征性的条纹或色块时，能立刻对应到内部的某个IC模块、某个测试点电压值，以及下一步需要检查的软件版本。如果这本书能建立一个高效的“症状-原因-解决方案”的交叉索引系统，并针对那些返修率极高的热点故障点进行重点标注和深度剖析，那无疑将极大提升我们的工作效率。特别是那些涉及到软件逻辑判断错误的隐蔽故障，如果能提供直接绕过或修复这些逻辑缺陷的“捷径”，这本书的投资回报率就会立刻体现出来。我们要的不是理论，而是能立刻转化为生产力的实战指南。

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这部厚重的书籍，仅仅从书名上就能感受到一种扑面而来的技术气息，对于我们这些长期在售后一线摸爬滚打的人来说，无疑是一剂强心针。我原本以为，随着国产电视技术的突飞猛进，关于“进口彩色电视机”的检测数据会越来越少见，甚至成为历史的陈迹。然而，现实是残酷的，市场永远比我们想象的要复杂得多。尤其是在高端和专业领域，那些新引进的、设计理念和电路结构都与本土产品迥异的进口机型，它们在色彩调校、信号处理逻辑上有着独特的“脾气”。我尤其关注的是那些针对新型显示技术——比如那些采用了最新一代量子点背光或者Micro-LED面板的样机——的故障码解读和维修指引。以往的经验，往往在面对这些“洋货”时显得捉襟见肘，一套系统、详尽的、涵盖了从电源模块到图像处理芯片的深度诊断流程，是决定维修效率和成功率的关键。这本书若能提供对这些前沿进口产品常见失效模式的精准剖析，以及针对特定生产批次可能存在的共性问题的规避方案，那它就不仅仅是一本工具书，简直就是我们维修车间的“圣经”。我期待看到那些细致入微的波形图、元件参数的极限值参考，这些硬核数据，才是检验技术深度的试金石。

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我是一个追求极致画质的影音发烧友，同时也是一名业余的电子爱好者，所以，我更关注的不是简单的“修好”，而是“修到原厂标准”。很多维修店为了省事，换上兼容件或者参数略微偏差的元件了事，导致电视的色彩空间、动态范围表现大打折扣。因此，这本书中如果能收录那些进口品牌在出厂校准时所用的色度计和亮度计的参考标准值，那就太棒了。我希望看到的是，某款特定型号的SDR到HDR转换曲线的详细对比分析，或者是在不同环境光补偿模式下，特定色彩过渡的Delta E值变化范围。这种层面的数据，对于追求完美还原度的我来说，才是真正的价值所在。如果它仅仅停留在电路原理图的罗列，那意义就不大了，因为原理图网上能找到一些碎片信息。真正稀缺的是那些经过反复实验和积累的、关于“如何让它恢复到出厂最佳状态”的经验数据和参数集。

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这本书的体量和深度，让我想起了上世纪末那些经典的电子技术手册，它们是那个时代工程师的信仰。今天，面对这些来自不同国家、不同设计哲学的新型进口电视，我们需要的正是这样一本能够整合全球视野的“大成之作”。我特别希望看到书中能对不同厂家在节能模式下的后台功耗管理策略进行横向对比分析。节能是近几年高端电视厂商的宣传重点，但往往也是用户投诉的重灾区——省电了，画面却“糊了”。如果书中能提供数据来解释这种取舍背后的电路实现机制，并指导我们如何安全地微调这些参数以达到一个用户可接受的平衡点，那这本书就具备了超越一般维修手册的价值，它甚至可以作为我们向客户解释产品性能限制的依据。总之，我期望它是一本信息密度极高、覆盖面极广、且数据来源可靠的权威性参考资料，能够帮助我们驾驭那些技术日新月异的进口显示设备。

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说实话，刚拿到这本书的时候，我的第一反应是“这么厚，得啃多久啊？”但翻开目录，那种对细节的偏执就让人忍不住想要一探究竟。我们都知道，进口设备的维修难点往往不在于原理不懂，而在于缺乏原厂的、经过大量实例验证的故障数据库支持。很多时候，一个看似简单的电源纹波异常，在不同的进口品牌那里，其判断标准和修复优先级是完全不同的。我个人对其中关于“海外特供版”机型的软件升级和固件恢复流程特别感兴趣。这些版本很多时候为了适应特定的市场法规或运营商要求，会修改底层驱动，一旦出现刷写失败或系统崩溃，国内通用的工具往往束手无策。如果这本书能够整合不同区域版本的差异性，并提供一套通用的、基于硬件层面的后门恢复策略，那绝对是无价之宝。此外，对于那些涉及到新型接口标准（比如HDMI 2.1的特定高带宽模式兼容性问题）的兼容性测试数据，也期望能有详尽的描述，毕竟，这些往往是用户抱怨最多的“隐形故障”。

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