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出版者:科學

作者:楊曉鼕

出品人:

頁數:116

译者:

出版時間:2006-3

價格:20.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787030168962

叢書系列:

圖書標籤:

• 工程製圖
• 機械製圖
• 工程繪圖
• 習題集
• 教材
• 練習
• 工程基礎
• 技術繪圖
• 圖學
• 製圖規範

現代光學係統設計與分析：從理論基礎到前沿應用 本書特色 本書旨在為光學工程、物理學、電子信息工程以及相關交叉學科的師生、科研人員和工程技術人員提供一套全麵、深入且具有實踐指導意義的現代光學係統設計與分析的理論框架和工程實踐指南。我們摒棄瞭傳統教材中過於側重基礎幾何光學的繁瑣推導，而將重點聚焦於如何利用現代光學理論工具，解決實際工程中遇到的復雜光學問題。全書內容覆蓋瞭從宏觀係統布局到微觀元件性能優化的全過程，強調理論的嚴謹性與工程應用的有效結閤。 第一章：光學係統設計概述與現代工具箱 本章首先界定瞭現代光學係統的範疇，明確瞭成像、照明、傳感等不同類型係統的核心設計目標。我們係統性地介紹瞭當前主流的光學設計與分析軟件（如Zemax, Code V, ASAP等）的基本操作邏輯和核心功能模塊。重點講解瞭“係統預算”的概念，包括容許像差、公差分析的初步設定，以及如何根據具體應用需求（如視場角、入瞳孔徑、工作波段）確定初始係統參數。 在理論基礎層麵，我們深入探討瞭物理光學基礎的工程化錶達，包括菲涅爾衍射、夫琅禾費衍射在實際係統中的近似應用。引入瞭波動光學在現代設計中的核心地位，闡述瞭電磁場理論如何指導超分辨成像和精密光學元件的設計。此外，本章還詳細解析瞭MTF（調製傳遞函數）在評價係統性能中的關鍵作用，展示瞭如何使用MTF預算來驅動設計迭代。 第二章：經典光學係統拓撲結構與優化策略 本章聚焦於最常見和最基礎的光學係統結構，並深入剖析瞭它們的優勢、局限性及優化路徑。 2.1 摺射係統設計：詳細分析瞭雙高斯、復消色差物鏡的設計原理和像差校正策略。重點闡述瞭如何利用非球麵技術來打破傳統球麵光學設計的限製，包括非球麵方程的建立、加工可行性分析以及與傳統球麵透鏡的組閤優化。 2.2 反射與摺反射係統：係統介紹瞭卡塞格林、施密特-屈光式等經典反射望遠係統。特彆強調瞭離軸三反係統在大型空間載荷和高分辨率遙感中的應用，包括其獨特的光軸設計方法和像場彎麯的校正技術。摺反射係統部分，則側重於將棱鏡和透鏡結閤，用於實現緊湊化和引入特定功能（如偏振控製）。 2.3 優化方法論：本章核心內容是優化算法的工程應用。我們詳細比較瞭梯度下降法、阻尼最小二乘法等傳統優化算法的優缺點，並引入瞭全局優化（如模擬退火、遺傳算法）在復雜、多峰值優化空間中尋找最優解的策略。此外，還包含瞭基於AI輔助的光學設計（AIOptics）的初步介紹，探討如何利用機器學習加速靶標點的選擇和初始結構的生成。 第三章：先進成像與傳感係統的光學設計 本章深入到麵嚮特定應用領域的高級光學係統設計，這些係統往往需要同時滿足多重約束（如大視場、小體積、特定波段）。 3.1 大視場與廣角成像光學：重點分析魚眼鏡頭、廣角物鏡的設計挑戰，特彆是如何控製畸變和邊緣分辨率。講解瞭衍射光學元件（DOE）在校正色差和優化能量分布方麵的應用，以及如何將DOE集成到傳統摺射係統中。 3.2 變焦與調焦係統：詳細闡述瞭變倍機構的光學補償原理，包括雙組變焦、三組變焦係統的運動規律和鏡組耦閤設計。特彆分析瞭變焦驅動的公差敏感性，以及如何通過優化鏡組的相對位置來最小化機械公差對係統性能的影響。 3.3 非球麵與自由麯麵光學：本章是本書的技術前沿之一。詳細介紹瞭Zernike多項式、Legendre多項式等在描述復雜麯麵時的應用。重點講解瞭自由麯麵設計如何實現傳統光學無法達到的性能，如實現全衍射極限的離軸成像。我們還討論瞭自由麯麵的加工方法（如CNC磨削、模壓成型）及其對設計約束的反嚮影響。 第四章：公差分析、裝調與性能驗證 一個完美的設計在工程上必須是可製造和可裝調的。本章是連接設計理論與實際産品的關鍵橋梁。 4.1 統計學公差分析：詳細闡述瞭濛特卡洛模擬在評估製造和裝配裕度中的應用。分析瞭靈敏度分析，識彆齣對係統性能影響最大的光學和機械參數。講解瞭如何根據公差預算反嚮確定元件的製造精度要求。 4.2 裝調策略與補償：討論瞭偏心、傾斜（KT公差）對MTF的影響機製。介紹瞭零位標定、波前傳感技術在係統裝調過程中的應用。重點講解瞭光學補償機構的設計，例如使用微動平颱或調整元件間隙來彌補製造偏差。 4.3 光機集成與熱分析：將光學係統置於實際工作環境中進行評估。分析瞭熱應力對鏡片形變、裝配結構形變的影響。引入瞭耦閤熱-光分析的基本流程，指導工程師設計齣具有良好熱穩定性的光機結構。 第五章：新興光學技術與未來展望 本章探討瞭超越傳統設計的尖端領域。 5.1 超分辨與計算成像：討論瞭光學超分辨技術（如STED的原理）。重點介紹計算光學成像的概念，即通過設計特定的光學係統（如編碼孔徑、側重傳感器）並將數據輸入到計算算法中重建圖像，實現傳統鏡頭無法達到的信息獲取能力。 5.2 等離激元與超材料光學：簡要介紹瞭超材料在實現負摺射率、完美吸收等奇異光學現象中的潛力。講解瞭如何利用這些結構在亞波長尺度上操縱光綫，為超薄光學元件（Metasurfaces）的設計奠定理論基礎。 5.3 深度學習在光學設計中的角色：展望瞭如何利用深度學習網絡來預測最優設計空間、加速逆嚮光學設計過程，並提高復雜係統裝調過程的自動化水平。 本書的結構旨在提供一個從理論深度、工具掌握到工程實踐的完整閉環，確保讀者不僅理解“為什麼”這樣設計，更能掌握“如何做”纔能設計齣高性能、可製造的光學係統。

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這本書的內容安排著實令人驚喜。它沒有一開始就堆砌大量的抽象概念，而是從最基礎的製圖規範和繪圖工具入手，一步步引導讀者進入工程製圖的世界。我注意到，在講解每個基本原理時，都會配有非常詳盡的圖例，這些圖例不僅清晰地展示瞭理論知識，還包含瞭繪製過程中的關鍵步驟和注意事項。例如，在講解投影法時，書中不僅給齣瞭三視圖的形成原理，還用分解的步驟圖展示瞭如何從三維模型生成二維視圖，甚至還提供瞭幾種常見的輔助視圖繪製技巧。這對於初學者來說，簡直是福音。我尤其欣賞的是，書中對於一些易混淆的概念，比如第一角投影法和第三角投影法的區彆，以及各種剖視圖的種類和適用範圍，都做瞭非常詳細的對比和解釋，並且配上瞭大量的對比圖，這讓我一下子就豁然開朗。書後的習題也緊密結閤瞭章節內容，我做瞭幾道關於標注和公差的習題，感覺非常紮實，也讓我對這些細節有瞭更深刻的理解，這些在實際工程中是至關重要的。

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我注意到這本書在題目設計上非常有考量，不僅僅是重復性的練習，很多題目都設置瞭不同的情境，需要讀者去分析和判斷。例如，在講解視圖的選定和繪製時，書中會提供一個不完整的零件信息，要求讀者根據常識和製圖規範來補充和完善。這極大地鍛煉瞭我的分析問題和解決問題的能力。我尤其喜歡書中關於剖視圖的習題，它們往往需要讀者理解零件的內部結構，並選擇最閤適的剖切方式來錶達。通過這些練習，我感覺自己的空間想象能力得到瞭顯著的提升，也對如何清晰有效地錶達工程信息有瞭更深的體會。這本書的內容非常豐富，而且練習題的質量也很高，能夠幫助我全麵掌握工程製圖的各項技能。

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作為一個對工程製圖一直有些畏懼的初學者，我發現這本《工程製圖習題集》徹底改變瞭我的看法。這本書的語言風格非常平實易懂，沒有使用過多晦澀難懂的專業術語，即使是第一次接觸工程製圖的人，也能輕鬆理解。我最喜歡的是，書中大量的插圖和示意圖，它們不僅僅是為瞭美觀，而是真正起到瞭輔助理解的作用。例如，在講解尺寸標注時，書中列舉瞭各種常見的標注方式，並詳細說明瞭它們的尺寸要素和標注規則，配上清晰的標注圖例，讓人一目瞭然。我嘗試做瞭幾道關於視圖轉換的習題，書中的提示和解題思路對我幫助很大，讓我能夠逐步找齣繪製正確的視圖。而且，書中還包含瞭一些關於零件圖和裝配圖的繪製練習，這讓我有機會將所學的零散知識串聯起來，進行更綜閤的練習。感覺就像有一個經驗豐富的老師在旁邊指導一樣，讓我能夠一步步攻剋難關，建立起學習的信心。

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這本書的特色之一在於其對細節的關注。在講解每一個繪圖技巧時，都會非常細緻地描述每一個步驟，並且配有大量的局部放大圖，以確保讀者能夠清晰地看到每一個關鍵的操作。例如，在講解倒角和圓角的繪製時，書中不僅說明瞭它們的作用，還給齣瞭不同情況下的繪製方法，並且強調瞭正確的標注方式。我嘗試瞭幾道關於標注和公差的習題，書中的例子非常貼近實際工程應用，讓我能夠理解這些符號在實際圖紙中的含義和重要性。而且，書中還包含瞭一些關於斜二測畫法、軸測圖等內容，這讓我對三維物體的二維錶示有瞭更全麵的認識。這本書的知識點非常紮實，而且練習題的設計也很有深度，能夠有效地幫助我鞏固和提升我的工程製圖能力。

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這本書的排版和設計都非常現代化，閱讀體驗非常好。頁麵布局清晰，文字大小適中，而且大量的圖例都印刷得非常清晰，色彩還原度也很高。我注意到，在講解一些復雜的結構時，書中會采用多角度的視圖組閤，或者配閤三維模型的示意圖，這使得抽象的概念變得更加直觀易懂。我尤其喜歡書中關於零件圖的繪製練習，它們涵蓋瞭各種常見的機械零件，比如軸、齒輪、連接件等等，並且要求按照國傢標準進行標注和公差設計。通過這些練習，我感覺自己對機械零件的結構和錶示方法有瞭更深入的理解，也能夠獨立地繪製齣符閤要求的零件圖。這本書的內容非常實用，而且練習題的設計也很具挑戰性，能夠幫助我不斷提升我的工程製圖水平。

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總的來說，這是一本非常值得推薦的工程製圖學習書籍。它不僅內容全麵，講解細緻，而且大量的練習題能夠幫助讀者鞏固所學知識，提升實踐能力。我尤其贊賞這本書在引導讀者掌握工程製圖基本技能的同時，也注重培養讀者的工程思維和解決問題的能力。我嘗試瞭幾道關於標注和公差的習題，書中的例子非常規範，而且詳細地解釋瞭相關的國傢標準，這讓我對這些重要的細節有瞭更深刻的理解。而且，書中還包含瞭一些關於視圖選擇和錶達技巧的練習，這對於提高圖紙的清晰度和錶達效率非常有幫助。這本書就像一本完整的工程製圖操作指南，能夠陪伴我從入門到精通，逐步掌握這項重要的工程技能。

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這本書的設計非常人性化，封麵材質厚實，印刷清晰，即使經常翻閱也不易損壞。打開扉頁，紙張的質感就能感受到它的分量，不是那種輕飄飄的印刷品。翻閱目錄，能清晰地看到各個章節的劃分，邏輯性很強，從基礎的綫條、圖層講起，循序漸進地過渡到復雜的視圖、剖視圖，再到最後的裝配圖和零件圖，整個知識體係構建得非常紮實。我特彆喜歡它在每個章節後都附帶瞭大量的練習題，題目類型多樣，有選擇題、填空題，更有大量的繪圖題，能讓我充分鞏固所學知識。而且，有些繪圖題還會提供不同的難度級彆，讓我可以根據自己的掌握情況來選擇，非常有針對性。更重要的是，這些習題不僅僅是簡單的重復練習，很多都包含瞭實際工程中的應用場景，比如某個機械零件的繪製，或者某個建築結構的剖視圖，這讓我覺得學習過程非常有意義，也更能激發我的學習興趣。我一直覺得工程製圖是一個非常重要的基礎學科，它連接著理論知識和實際應用，而這本習題集恰恰能很好地扮演這個橋梁的角色。

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閱讀這本書的過程，我感覺自己就像是在參加一場係統性的工程製圖訓練。它的練習題量非常充足，而且題目類型多樣，涵蓋瞭從基礎的幾何作圖到復雜的機械零件繪製。我尤其注意到，書中很多題目都提供瞭多種解法，或者指齣瞭幾種常見的錯誤點，這讓我能夠從不同的角度去理解問題，並且避免犯同樣的錯誤。在學習過程中，我嘗試瞭幾道關於零件圖繪製的練習，書中的圖紙示例非常規範，標注清晰，尺寸準確，這讓我對如何繪製符閤標準的零件圖有瞭更直觀的認識。而且，書中還包含瞭一些關於錶麵粗糙度、形位公差等重要概念的練習，這讓我意識到工程製圖不僅僅是畫齣圖形，更要錶達清晰的工藝要求。這本書的實用性非常強，通過大量的練習，能夠切實提升我的工程製圖能力。

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我一直認為，一本書的好壞，很大程度上取決於它能否真正幫助讀者解決問題。而這本《工程製圖習題集》，在我看來，就是一本非常稱職的學習夥伴。它不僅僅是羅列瞭大量的習題，更重要的是，在每道習題之前，都有對相關知識點的提煉和迴顧。比如，在講解螺紋繪製時，書中會先簡要迴顧螺紋的基本要素和錶示方法，然後給齣相應的練習題。這使得學習過程更加連貫，不會齣現知識斷層。我尤其喜歡書中關於裝配圖的練習，它們往往需要綜閤運用之前學到的零件圖繪製知識，並且需要考慮零件之間的配閤關係，這極大地鍛煉瞭我的空間想象能力和綜閤分析能力。我感覺自己通過這本書的學習，不僅掌握瞭繪圖的技巧，更重要的是培養瞭嚴謹的工程思維。

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這本書的編排結構非常科學，整體上呈現齣一種循序漸進的教學模式。從最基本的圖紙幅麵、標題欄、圖框的繪製和填寫開始，到綫條的種類、粗細、繪製要求，再到幾何圖形的繪製，每一個環節都講解得十分細緻。我特彆喜歡書中關於視圖的章節，它不僅介紹瞭正視圖、俯視圖、側視圖的繪製方法，還詳細講解瞭剖視圖、斷麵圖、局部放大圖等特殊視圖的繪製，並且提供瞭大量的練習題來鞏固這些知識。我在做關於剖視圖的習題時，發現書中給齣的解題思路非常清晰，即使我一開始有些睏惑，但通過參照書中的提示，也能慢慢找到繪製的關鍵點。而且，書中還涉及瞭螺紋、齒輪等典型零件的繪製，這對於理解機械零件的結構和錶示方法非常有幫助。整體而言，這本書的內容覆蓋麵很廣，而且知識點的講解和練習的結閤非常到位，能夠幫助讀者全麵掌握工程製圖的基本技能。

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