《非成像光學系統設計方法與實例》是2017年機械工業出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：非成像光學系統設計方法與實例
- ISBN：9787111582267
- 出版時間：2017年12月1日
出版信息,內容簡介,作者簡介,目錄,
出版信息
- 出版社：機械工業出版社
- ISBN：9787111582267
- 版次：1
- 商品編碼：12259671
- 品牌：機工出版
- 包裝：平裝
- 開本：16開
- 出版時間：2017-12-01
- 用紙：膠版紙
- 頁數：152
- 字數：186000
內容簡介
《非成像光學系統設計方法與實例》詳細地介紹了一些典型的非成像系統的光學設計方法及案例，全書共12章，包含LED照明光學設計、太陽能集光系統的光學設計、雷射擴束與整形光學系統設計等內容。LED照明光學設計包括了LED窄光束光學系統設計、LED均勻照明的光學系統設計、擴展LED光源的二次光學設計及平面LED陣列和球形LED陣列設計；太陽能集光系統的光學設計包括了用於太陽能聚光的菲涅耳透鏡及反射式光學系統設計；雷射擴束與整形光學系統設計包括了透鏡擴束系統、稜鏡擴束系統、自由曲面雷射整形系統及微透鏡陣列整形系統的設計。本書後介紹了光學仿真軟體FRED在非成像光學系統設計中的套用。
《非成像光學系統設計方法與實例》緊緊圍繞工程套用中的實際案例，探討設計思想，介紹設計方法及設計過程。讀者可以將本書中的案例，根據自己的設計要求稍微做改動就可以套用，極大地簡化了設計過程。
作者簡介
蘇宙平，男，江南大學副教授。蘇宙平分別在中科院上海光機所和中科院長春光機所獲得博士和碩士學位；曾經在羅切斯特大學 Hopkins光學設計中心、自由曲面光學中心作Visiting Scientist；在台灣“中央大學”光電系，作訪問學者；主要研究方向為成像與非成像光學設計，特別是自由曲面在光學設計中的套用；主持國家自然基金，中央高校基本業務課題等8項，在Opt.Express, J.Photo. Enery, Chin.Opt.Lett.等發表論文25篇左右，申請專利近15項，擔任Opt.Express,Appl.Opt.,Chin.Opt.Lett.的審稿人，光學學報Topical Editor(光學設計方向)。
目錄
目錄
前言
第1章LED窄光束光學系統設計1
1.1TIR透鏡（含雙透射自由曲面）設計的基本原理3
1.1.1折射部分自由曲面的設計3
1.1.2反射部分自由曲面的設計7
1.1.3案例設計與分析9
1.2TIR透鏡（含單透射自由曲面）設計的基本原理10
1.2.1透射部分的外表面設計10
1.2.2反射部分的反射面設計11
1.2.3案例設計與分析12
參考文獻14
第2章實現LED均勻圓形輻照度分布自由曲面光學設計15
2.1實現LED均勻圓形輻照度分布自由曲面透鏡設計15
2.1.1實現LED均勻圓形輻照度分布自由曲面透鏡設計過程16
2.1.2旋轉對稱自由曲面透鏡設計實例20
2.2實現LED均勻圓形光斑的自由曲面反光杯設計21
2.2.1LED反光杯設計原理21
2.2.2LED反光杯設計過程21
2.2.3LED反光杯設計實例24
參考文獻25
第3章實現LED均勻矩形輻照度分布自由曲面光學設計26
3.1用於產生均勻輻照度分布矩形光斑的自由曲面透鏡設計26
3.1.1將光源按等光通量進行劃分26
3.1.2將目標面按等面積進行劃分29
3.1.3自由曲面透鏡的構建算法30
3.2非旋轉對稱的非連續自由曲面透鏡設計案例33
參考文獻34
第4章基於LED擴展光源的二次光學設計35
4.1基於反饋最佳化算法設計LED擴展光源的自由曲面透鏡35
4.1.1反饋最佳化算法的原理35
4.1.2基於幾種不同參數調整的反饋最佳化36
4.1.3設計案例38
4.2基於全局最佳化算法設計LED擴展光源的自由曲面透鏡40
參考文獻43
第5章平面LED陣列輻照度均勻化技術44
5.1平面LED陣列的最佳化設計與集成技術44
5.1.1LED陣列設計理論44
5.1.2模擬退火算法設計46
5.1.3平面LED陣列設計案例47
5.2大顆數LED陣列的設計59
5.2.1基本LED陣列模組的形成60
5.2.2大顆數LED陣列的形成方法61
參考文獻62
第6章球形LED陣列輻照度均勻化技術64
6.1球形LED陣列設計理論64
6.2遺傳算法設計66
6.3對稱分布的球形LED陣列照明平面目標面67
6.4非對稱分布的球形LED陣列照明球形目標面70
參考文獻73
第7 章用於太陽能聚光的菲涅耳透鏡設計74
7.1用於太陽能集光的菲涅耳透鏡設計原理74
7.1.1等分入射到菲涅耳透鏡上的光能75
7.1.2菲涅耳面的設計原理與方法77
7.1.3菲涅耳透鏡設計案例79
7.2用於太陽能集光的菲涅耳透鏡設計中的其他問題81
參考文獻82
第8章基於反射式的太陽能集光系統的設計83
8.1複合拋物面反射器最佳化設計方法83
8.2實現輻照度均勻分布的雙反射太陽能集光系統設計86
參考文獻89
第9章雷射擴束系統的光學設計90
9.1稜鏡擴束系統的光學設計90
9.1.1影響單稜鏡擴束的因素90
9.1.2多稜鏡擴束系統中相鄰稜鏡的位置關係確定93
9.1.3稜鏡擴束系統設計案例94
9.2透鏡擴束系統的光學設計95
9.2.1折射式擴束系統設計案例96
9.2.2反射式擴束系統設計案例98
9.2.3柱透鏡擴束設計案例102
參考文獻102
第10章自由曲面雷射光束整形系統設計103
10.1用於準直雷射光束整形的自由曲面透鏡設計104
10.1.1旋轉對稱自由曲面整形透鏡設計104
10.1.2非旋轉對稱自由曲面整形透鏡設計107
10.2用於發散雷射光束整形的自由曲面透鏡設計110
10.3用於同時控制波前與輻照度均勻度的雙自由曲面透鏡115
10.3.1旋轉對稱的雙自由曲面透鏡設計115
10.3.2旋轉對稱的雙自由曲面透鏡設計案例118
參考文獻119
第11章基於微透鏡陣列的雷射光束整形120
11.1基於微透鏡陣列的雷射光束整形原理120
11.2基於微透鏡陣列的旋轉對稱雷射光束整形光學系統設計120
11.3基於微透鏡陣列的非旋轉對稱雷射光束整形光學系統設計124
11.3.1基於柱透鏡陣列的一維光束整形125
11.3.2基於柱透鏡陣列的二維光束整形127
參考文獻130
第12章基於FRED非成像光學設計案例131
12.1FRED功能與套用領域介紹131
12.2基於FRED的單眼相機的鬼像與雜散光分析133
12.2.1導入光機系統模型133
12.2.2雜散光計算與分析的主要過程133
12.2.3總結144
12.3基於FRED最佳化導光管實現預定的輻照度分布144
12.4基於FRED最大雷射能量密度位置計算及可視化147
12.4.1聚焦TEM00模式的能量密度可視化147
12.4.2聚焦的“非高斯”能量密度可視化148
參考文獻152
前言
第1章LED窄光束光學系統設計1
1.1TIR透鏡（含雙透射自由曲面）設計的基本原理3
1.1.1折射部分自由曲面的設計3
1.1.2反射部分自由曲面的設計7
1.1.3案例設計與分析9
1.2TIR透鏡（含單透射自由曲面）設計的基本原理10
1.2.1透射部分的外表面設計10
1.2.2反射部分的反射面設計11
1.2.3案例設計與分析12
參考文獻14
第2章實現LED均勻圓形輻照度分布自由曲面光學設計15
2.1實現LED均勻圓形輻照度分布自由曲面透鏡設計15
2.1.1實現LED均勻圓形輻照度分布自由曲面透鏡設計過程16
2.1.2旋轉對稱自由曲面透鏡設計實例20
2.2實現LED均勻圓形光斑的自由曲面反光杯設計21
2.2.1LED反光杯設計原理21
2.2.2LED反光杯設計過程21
2.2.3LED反光杯設計實例24
參考文獻25
第3章實現LED均勻矩形輻照度分布自由曲面光學設計26
3.1用於產生均勻輻照度分布矩形光斑的自由曲面透鏡設計26
3.1.1將光源按等光通量進行劃分26
3.1.2將目標面按等面積進行劃分29
3.1.3自由曲面透鏡的構建算法30
3.2非旋轉對稱的非連續自由曲面透鏡設計案例33
參考文獻34
第4章基於LED擴展光源的二次光學設計35
4.1基於反饋最佳化算法設計LED擴展光源的自由曲面透鏡35
4.1.1反饋最佳化算法的原理35
4.1.2基於幾種不同參數調整的反饋最佳化36
4.1.3設計案例38
4.2基於全局最佳化算法設計LED擴展光源的自由曲面透鏡40
參考文獻43
第5章平面LED陣列輻照度均勻化技術44
5.1平面LED陣列的最佳化設計與集成技術44
5.1.1LED陣列設計理論44
5.1.2模擬退火算法設計46
5.1.3平面LED陣列設計案例47
5.2大顆數LED陣列的設計59
5.2.1基本LED陣列模組的形成60
5.2.2大顆數LED陣列的形成方法61
參考文獻62
第6章球形LED陣列輻照度均勻化技術64
6.1球形LED陣列設計理論64
6.2遺傳算法設計66
6.3對稱分布的球形LED陣列照明平面目標面67
6.4非對稱分布的球形LED陣列照明球形目標面70
參考文獻73
第7 章用於太陽能聚光的菲涅耳透鏡設計74
7.1用於太陽能集光的菲涅耳透鏡設計原理74
7.1.1等分入射到菲涅耳透鏡上的光能75
7.1.2菲涅耳面的設計原理與方法77
7.1.3菲涅耳透鏡設計案例79
7.2用於太陽能集光的菲涅耳透鏡設計中的其他問題81
參考文獻82
第8章基於反射式的太陽能集光系統的設計83
8.1複合拋物面反射器最佳化設計方法83
8.2實現輻照度均勻分布的雙反射太陽能集光系統設計86
參考文獻89
第9章雷射擴束系統的光學設計90
9.1稜鏡擴束系統的光學設計90
9.1.1影響單稜鏡擴束的因素90
9.1.2多稜鏡擴束系統中相鄰稜鏡的位置關係確定93
9.1.3稜鏡擴束系統設計案例94
9.2透鏡擴束系統的光學設計95
9.2.1折射式擴束系統設計案例96
9.2.2反射式擴束系統設計案例98
9.2.3柱透鏡擴束設計案例102
參考文獻102
第10章自由曲面雷射光束整形系統設計103
10.1用於準直雷射光束整形的自由曲面透鏡設計104
10.1.1旋轉對稱自由曲面整形透鏡設計104
10.1.2非旋轉對稱自由曲面整形透鏡設計107
10.2用於發散雷射光束整形的自由曲面透鏡設計110
10.3用於同時控制波前與輻照度均勻度的雙自由曲面透鏡115
10.3.1旋轉對稱的雙自由曲面透鏡設計115
10.3.2旋轉對稱的雙自由曲面透鏡設計案例118
參考文獻119
第11章基於微透鏡陣列的雷射光束整形120
11.1基於微透鏡陣列的雷射光束整形原理120
11.2基於微透鏡陣列的旋轉對稱雷射光束整形光學系統設計120
11.3基於微透鏡陣列的非旋轉對稱雷射光束整形光學系統設計124
11.3.1基於柱透鏡陣列的一維光束整形125
11.3.2基於柱透鏡陣列的二維光束整形127
參考文獻130
第12章基於FRED非成像光學設計案例131
12.1FRED功能與套用領域介紹131
12.2基於FRED的單眼相機的鬼像與雜散光分析133
12.2.1導入光機系統模型133
12.2.2雜散光計算與分析的主要過程133
12.2.3總結144
12.3基於FRED最佳化導光管實現預定的輻照度分布144
12.4基於FRED最大雷射能量密度位置計算及可視化147
12.4.1聚焦TEM00模式的能量密度可視化147
12.4.2聚焦的“非高斯”能量密度可視化148
參考文獻152
