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出版者:

作者:孔祥元

出品人:

頁數:409

译者:

出版時間:2010-5-1

價格:38.00元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787307075627

叢書系列:

圖書標籤:

• 教材
• 大地測量學
• 測量學
• 地理學
• 地球科學
• 工程測量
• GIS
• 遙感
• 地圖學
• 空間數據
• 定位

《現代光學設計與應用》 內容簡介 本書係統地闡述瞭現代光學係統的設計理論、方法與實際應用。全書共分為十六章，內容涵蓋瞭從基礎光學原理到尖端光學成像技術的全麵知識體係，旨在為光學工程、精密儀器設計及相關領域的研究人員和工程技術人員提供一本詳實、實用的參考手冊。 第一部分：基礎理論與光學元件 第一章：光的波動性與幾何光學基礎 本章首先迴顧瞭光的電磁波理論基礎，詳細分析瞭光的乾涉、衍射和偏振現象，這些是理解復雜光學係統行為的關鍵。隨後，重點闡述瞭幾何光學的基本定律，包括費馬原理、光綫追跡法，並深入討論瞭理想透鏡和反射鏡的成像特性。通過矩陣光學（光束矩陣）方法，本書提供瞭一種高效的係統級分析工具，用於描述光綫在光學係統中的傳播路徑，特彆是對ABCD矩陣的推導及其在多層介質係統中的應用進行瞭詳盡的闡述。 第二章：球麵與非球麵透鏡係統 本章聚焦於最常見的光學元件——透鏡。詳細分析瞭單透鏡和多透鏡係統的像差産生機理，包括球差、彗差、像散、場麯和色差。針對這些像差，本書不僅給齣瞭精確的數學模型描述，還係統地介紹瞭減輕和校正像差的傳統方法，如消色差組閤、復式物鏡等。特彆地，本章花費大量篇幅深入探討瞭非球麵透鏡的設計原理與製造公差，解釋瞭非球麵如何突破傳統光學設計的局限性，實現更緊湊、更高性能的光學係統。 第三章：光學鍍膜技術 光學鍍膜是控製光綫行為、提升係統性能的核心技術之一。本章全麵介紹瞭薄膜光學理論，包括光的乾涉理論在薄膜結構中的應用。詳細討論瞭抗反射膜（AR）、高反射膜（HR）、分束膜（BS）和窄帶濾光片等典型膜係的設計流程。從材料選擇（如氧化物、氟化物）到沉積工藝（如蒸發、濺射），再到膜係的可靠性評估，本書提供瞭一個從理論到實踐的完整框架。 第四章：光學材料的特性 光學係統的性能在很大程度上受限於所用材料的性質。本章係統對比瞭各類光學材料的優缺點，包括玻璃（冕牌玻璃、火石玻璃、特種玻璃）、晶體（如氟化鈣、藍寶石）和塑料（如聚碳酸酯、PMMA）。討論瞭材料的摺射率色散、阿貝數、熱光係數、雙摺射性以及對激光損傷閾值的要求，指導讀者根據工作波長、環境溫度和機械要求選擇閤適的材料。 第二部分：成像係統設計與優化 第五章：成像質量評價標準 本章係統介紹瞭評價光學係統成像質量的量化指標。重點講解瞭點擴散函數（PSF）和彌散圈理論，並深入分析瞭調製傳遞函數（MTF）作為衡量係統空間頻率響應的核心工具。讀者將學習如何計算和測量MTF，理解MTF與像差的內在聯係，並掌握分辨率、對比度等關鍵性能參數的工程定義。 第六章：自由麯麵與衍射光學元件 為應對現代高集成度、多功能化的設計需求，本章專門討論瞭自由麯麵（Freeform Optics）和衍射光學元件（DOE）。自由麯麵設計利用復雜的非軸對稱錶麵來同時校正多個像差，極大地簡化瞭復雜係統。DOE部分則介紹瞭全息光柵、相位闆等元件，它們能夠以極薄的厚度實現傳統摺射元件難以企及的光譜分離和波前整形功能。 第七章：光學係統設計流程 本章提供瞭一個結構化的光學係統設計流程指南。從確立初始規格（視場角、工作波長、物像距）開始，到選擇閤適的係統結構（摺射式、反射式、摺反式），再到初步的元件布局和初始像差校正，最後進入利用優化算法進行精細調整的階段。本章強調瞭設計者在權衡性能、體積和成本之間的決策過程。 第八章：初級係統實例分析：照相機鏡頭 通過對經典照相機鏡頭（如人像鏡頭、廣角鏡頭）的設計案例分析，讀者能夠直觀地理解理論知識在實際係統中的應用。本章詳細剖析瞭如何通過改變鏡片厚度和間距來控製後截距和總長度，並展示瞭如何使用優化目標函數來收斂到最佳設計參數集。 第九章：反射望遠係統 反射望遠鏡係統（如卡塞格林、施密特-牛頓係統）因其無軸嚮色差的優勢，在天文觀測和遠程成像中占有重要地位。本章詳細介紹瞭這類係統的光路結構、主次鏡的麯率計算，以及如何通過引入校正闆或采用離軸三反結構來消除場麯和彗差。 第十-三章：高級成像係統與特殊應用 本部分深入探討瞭麵嚮特定應用領域的高級光學係統： 第十章：顯微物鏡設計： 聚焦於高數值孔徑（NA）顯微鏡物鏡的設計挑戰，包括對浸液係統的分析以及如何應對深空物鏡的色差和像場彎麯。 第十一章：變焦與調焦係統： 詳細分析瞭變焦鏡頭中移動鏡組的運動規律（如共軛運動、浮動補償），以及用於對焦的微調機構設計。 第十二章：非序列光綫追跡與照明光學： 介紹瞭非序列光綫追跡的必要性，特彆是在處理復雜結構（如導光闆、散射體）和處理非均勻光源時。內容包括Luminance的保持與輻射度計算。 第十三章：激光係統中的光學元件： 討論瞭激光腔內部光學元件的設計要求，如高損傷閾值、對光束質量（M²因子）的控製，以及Pockels Cell等電光器件在激光脈衝整形中的應用。 第三部分：係統集成、製造與測試 第十四章：機械結構與公差分析 優秀的光學設計必須能被可靠地製造和裝配。本章強調瞭光學機械集成的重要性，討論瞭鏡筒、固定件、溫控係統的設計原則。核心內容是光學公差分析（Tolerance Analysis），通過濛特卡洛模擬和敏感度分析，確定關鍵元件的製造和裝配精度要求，確保係統在實際工作條件下仍能滿足性能指標。 第十五章：光學製造技術概述 本章對現代精密光學元件的製造技術進行瞭概覽。內容包括傳統研磨、拋光技術、數控磨削（CNC Grinding/Milling）技術，以及現代的磁流變拋光（MRF）、離子束拋光（IBF）等精密切割與拋光工藝。同時，也簡要介紹瞭高精度模具的製造技術，為注塑成型光學元件做準備。 第十六章：光學係統測試與計量 係統的最終性能依賴於準確的測試。本章詳細介紹瞭光學係統的常規測試方法，包括乾涉儀在波前誤差測量中的應用、MTF測試儀（如掃描分析儀）的使用方法、以及對雜散光和鬼影的評估技術。本章還討論瞭現場調試和係統標定所需的步驟和工具。 本書結構嚴謹，邏輯清晰，理論深度適中，輔以大量工程實例和設計指導，是光學工程師從原理到實踐的必備參考書。

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從一個側重於數據處理和軟件開發的角度來看，我最關注的是這本書對於數據采集和數據質量控製部分的論述。在現代測繪行業中，數據就是生命綫，而所有空間數據的準確性都源於最初的測量工作。我希望書中能詳細介紹不同測量方法（比如三角網、水準網）在數據采集階段的規範和流程，以及如何量化和評估這些原始數據的精度。此外，如果它能對測量誤差的傳播規律進行透徹的講解，並提供一些在數據後處理階段可以采納的優化策略，那麼這本書對我來說就不僅僅是基礎理論的學習，更是提升我未來數據處理能力的重要工具書。我希望它能清晰地界定“準確”與“精度”在不同應用場景下的含義和要求，避免在實際工作中産生誤判。

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說實話，我買這本書之前，對這個領域的基礎知識其實是有些模糊的，尤其是在涉及大地基準和坐標係統轉換時，總是感覺雲裏霧裏。我希望這本著作能夠像一個經驗豐富的老教授在給我一對一授課一樣，把那些拗口的專業術語用日常的語言來闡釋清楚。我最看重的是它的深度和廣度是否平衡。深度上，我希望它能深入到測量誤差的理論分析，而不是淺嘗輒止；廣度上，則希望它能涵蓋現代測量技術，比如GNSS（全球導航衛星係統）的基本原理是如何融入到傳統大地測量框架中的。如果能針對現代工程師在實際工程中遇到的具體問題，比如大型橋梁的沉降監測、高精度定位的實現等，提供一些經過實踐檢驗的解決方案或思路，那這本書的實用價值就太大瞭。目前我還沒深入閱讀，但從章節名稱來看，它似乎野心不小，希望能真正做到“基礎”而不失“前沿”。

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這本書的厚度給我一種非常踏實的感覺，像是承載瞭大量的知識體係。我個人對“測量平差”這塊內容特彆感興趣，因為這是連接所有觀測數據，得齣最終、最優結果的關鍵步驟。我希望書中對最小二乘原理的闡述能夠深入淺齣，尤其是如何構建閤理的平差條件方程，以及在麵對超定或欠定係統時的處理方法。一個好的教材應該教會讀者“思考”而不是簡單地“套用公式”。如果這本書能夠通過詳盡的實例，一步步展示如何進行全要素的平差計算，並解釋不同平差模型（如間接平差、條件平差）的適用條件和優缺點，那無疑將是一本極為珍貴的參考資料。我期待它能提供的不隻是“是什麼”，更是“為什麼”和“如何做”的完整邏輯鏈條。

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我是一個自學者，習慣於通過閱讀來搭建自己的知識體係。一本好的學習資料，其最大的價值在於它的可讀性和啓發性。我尤其關注那些關於“地球參考係”和“高程係統”的章節。我總覺得，要真正理解地理空間信息，必須先徹底搞明白我們站立的這個“大地”到底是如何被數學化、幾何化定義的。很多同類書籍在講到大地水準麵和參考橢球麵時，經常會陷入無休止的公式推導，讓人望而卻步。我期待這本書能夠提供一種更具畫麵感的敘述方式，或許是通過曆史演變來展示這些概念是如何一步步被完善的，這樣不僅能幫助記憶，還能激發學習的興趣。如果書中能附帶一些曆史上重要的測量成果或關鍵人物的介紹，那就更具人文色彩瞭，能讓枯燥的技術學習過程變得生動有趣起來。

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這本書的裝幀設計真的沒得說，拿到手就感覺很有分量，封麵那種略帶紋理的紙張，配上沉穩的字體，一下子就抓住瞭我的注意力。我一直對地理信息係統（GIS）領域非常感興趣，但市麵上很多教材要麼過於理論化，要麼就是堆砌軟件操作的步驟，讓人讀起來很枯燥。這本書的目錄結構看起來倒是挺清晰的，每一章之間的邏輯銜接似乎安排得比較閤理。我特彆留意瞭一下關於“空間數據模型”的那一章，希望它能用更直觀的方式來解釋那些復雜的數學概念，比如如何從連續的地球錶麵過渡到離散的數字錶達。如果能多一些清晰的圖示和案例分析，那就更完美瞭。我對這本書的期待是，它不僅僅是一本教科書，更像是一本能夠引導我建立起紮實基礎的“地圖思維”指南。總而言之，第一印象非常好，從外在到內在的結構預設，都透露齣一種嚴謹和專業的態度，讓人有種馬上翻開細讀的衝動。

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