非成像光学系统设计方法与实例

图书标准信息

• 作者 苏宙平 著
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2017-12
• 版次 1
• ISBN 9787111582267
• 定价 49.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 152页

【内容简介】

本书详细地介绍了一些典型的非成像系统的光学设计方法及案例，全书共12章，包含LED照明光学设计、太阳能集光系统的光学设计、激光扩束与整形光学系统设计等内容。LED照明光学设计包括了LED窄光束光学系统设计、LED均匀照明的光学系统设计、扩展LED光源的二次光学设计及平面LED阵列和球形LED阵列设计；太阳能集光系统的光学设计包括了用于太阳能聚光的菲涅耳透镜及反射式光学系统设计；激光扩束与整形光学系统设计包括了透镜扩束系统、棱镜扩束系统、自由曲面激光整形系统及微透镜阵列整形系统的设计。本书后介绍了光学仿真软件FRED在非成像光学系统设计中的应用。全书紧紧围绕工程应用中的实际案例，探讨设计思想，介绍设计方法及设计过程。读者可以将本书中的案例，根据自己的设计要求稍微做改动就可以应用，极大地简化了设计过程。

【作者简介】

苏宙平，男，江南大学副教授。苏宙平分别在中科院上海光机所和中科院长春光机所获得博士和硕士学位；曾经在罗切斯特大学 Hopkins光学设计中心、自由曲面光学中心作Visiting Scientist；在台湾“中央大学”光电系，作访问学者；主要研究方向为成像与非成像光学设计，特别是自由曲面在光学设计中的应用；主持国家自然基金，中央高校基本业务课题等8项，在Opt.Express, J.Photo. Enery, Chin.Opt.Lett.等发表论文25篇左右，申请专利近15项，担任Opt.Express,Appl.Opt.,Chin.Opt.Lett.的审稿人，光学学报Topical Editor(光学设计方向)。

【目录】

目 录 

前言 

第1章LED窄光束光学系统设计1 

1.1TIR透镜（含双透射自由曲面）设计的基本原理3 

1.1.1折射部分自由曲面的设计3 

1.1.2反射部分自由曲面的设计7 

1.1.3案例设计与分析9 

1.2TIR透镜（含单透射自由曲面）设计的基本原理10 

1.2.1透射部分的外表面设计10 

1.2.2反射部分的反射面设计11 

1.2.3案例设计与分析12 

参考文献14 

第2章实现LED均匀圆形辐照度分布自由曲面光学设计15 

2.1实现LED均匀圆形辐照度分布自由曲面透镜设计15 

2.1.1实现LED均匀圆形辐照度分布自由曲面透镜设计过程16 

2.1.2旋转对称自由曲面透镜设计实例20 

2.2实现LED均匀圆形光斑的自由曲面反光杯设计21 

2.2.1LED反光杯设计原理21 

2.2.2LED反光杯设计过程21 

2.2.3LED反光杯设计实例24 

参考文献25 

第3章实现LED均匀矩形辐照度分布自由曲面光学设计26 

3.1用于产生均匀辐照度分布矩形光斑的自由曲面透镜设计26 

3.1.1将光源按等光通量进行划分26 

3.1.2将目标面按等面积进行划分29 

3.1.3自由曲面透镜的构建算法30 

3.2非旋转对称的非连续自由曲面透镜设计案例33 

参考文献34 

第4章基于LED扩展光源的二次光学设计35 

4.1基于反馈优化算法设计LED扩展光源的自由曲面透镜35 

4.1.1反馈优化算法的原理35 

4.1.2基于几种不同参数调整的反馈优化36 

4.1.3设计案例38 

4.2基于全局优化算法设计LED扩展光源的自由曲面透镜40 

参考文献43 

第5章平面LED阵列辐照度均匀化技术44 

5.1平面LED阵列的优化设计与集成技术44 

5.1.1LED阵列设计理论44 

5.1.2模拟退火算法设计46 

5.1.3平面LED阵列设计案例47 

5.2大颗数LED阵列的设计59 

5.2.1基本LED阵列模块的形成60 

5.2.2大颗数LED阵列的形成方法61 

参考文献62 

第6章球形LED阵列辐照度均匀化技术64 

6.1球形LED阵列设计理论64 

6.2遗传算法设计66 

6.3对称分布的球形LED阵列照明平面目标面67 

6.4非对称分布的球形LED阵列照明球形目标面70 

参考文献73 

第7 章用于太阳能聚光的菲涅耳透镜设计74 

7.1用于太阳能集光的菲涅耳透镜设计原理74 

7.1.1等分入射到菲涅耳透镜上的光能75 

7.1.2菲涅耳面的设计原理与方法77 

7.1.3菲涅耳透镜设计案例79 

7.2用于太阳能集光的菲涅耳透镜设计中的其他问题81 

参考文献82 

第8章基于反射式的太阳能集光系统的设计83 

8.1复合抛物面反射器优化设计方法83 

8.2实现辐照度均匀分布的双反射太阳能集光系统设计86 

参考文献89 

第9章激光扩束系统的光学设计90 

9.1棱镜扩束系统的光学设计90 

9.1.1影响单棱镜扩束的因素90 

9.1.2多棱镜扩束系统中相邻棱镜的位置关系确定93 

9.1.3棱镜扩束系统设计案例94 

9.2透镜扩束系统的光学设计95 

9.2.1折射式扩束系统设计案例96 

9.2.2反射式扩束系统设计案例98 

9.2.3柱透镜扩束设计案例102 

参考文献102 

第10章自由曲面激光光束整形系统设计103 

10.1用于准直激光光束整形的自由曲面透镜设计104 

10.1.1旋转对称自由曲面整形透镜设计104 

10.1.2非旋转对称自由曲面整形透镜设计107 

10.2用于发散激光光束整形的自由曲面透镜设计110 

10.3用于同时控制波前与辐照度均匀度的双自由曲面透镜115 

10.3.1旋转对称的双自由曲面透镜设计115 

10.3.2旋转对称的双自由曲面透镜设计案例118 

参考文献119 

第11章基于微透镜阵列的激光光束整形120 

11.1基于微透镜阵列的激光光束整形原理120 

11.2基于微透镜阵列的旋转对称激光光束整形光学系统设计120 

11.3基于微透镜阵列的非旋转对称激光光束整形光学系统设计124 

11.3.1基于柱透镜阵列的一维光束整形125 

11.3.2基于柱透镜阵列的二维光束整形127 

参考文献130 

第12章基于FRED非成像光学设计案例131 

12.1FRED功能与应用领域介绍131 

12.2基于FRED的单反相机的鬼像与杂散光分析133 

12.2.1导入光机系统模型133 

12.2.2杂散光计算与分析的主要过程133 

12.2.3总结144 

12.3基于FRED优化导光管实现预定的辐照度分布144 

12.4基于FRED最大激光能量密度位置计算及可视化147 

12.4.1聚焦TEM00模式的能量密度可视化147 

12.4.2聚焦的“非高斯”能量密度可视化148 

参考文献152