光學(xué)和激光掃描技術(shù)手冊(cè)（原書第2版）
定 價(jià)：179 元
- 作者：Gerald F. Marshall
- 出版時(shí)間：2018/9/1
- ISBN：9787111594949
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN27-62
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書具有以下顯著特點(diǎn)：第 一，內(nèi)容豐富，不僅有詳盡的光學(xué)和激光掃描技術(shù)理論，而且給出許多實(shí)際的掃描實(shí)例；第二，覆蓋面廣，既介紹了常規(guī)的掃描技術(shù)（如單反射鏡、轉(zhuǎn)鼓），又闡述了一些利用諸如微納米光學(xué)（微光機(jī)電系統(tǒng)）和全息光學(xué)的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的光學(xué)和激光掃描裝置；第三，為使本書能夠充分反映光學(xué)和激光掃描技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際先進(jìn)水平，匯集了該領(lǐng)域美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)的26位專家的研究成果，具有一定代表性。
本書可供光電子學(xué)、空間傳感器及系統(tǒng)、遙感、熱成像、軍事成像、光通信領(lǐng)域中從事光學(xué)和激光掃描器設(shè)計(jì)和制造、光電子儀器總體設(shè)計(jì)、光學(xué)系統(tǒng)和光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師、工程師閱讀，也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)本科生、研究生和教師的參考書。
本書是光機(jī)、激光掃描領(lǐng)域的經(jīng)典著作，已經(jīng)2版，由2位國(guó)際知名專家主編，26位各國(guó)專家合力編著；介紹的內(nèi)容從單反射鏡、轉(zhuǎn)鼓到MEMS，覆蓋面廣，技術(shù)內(nèi)容深入，特別是光機(jī)內(nèi)部撓性結(jié)構(gòu)、MEMS部分的內(nèi)容實(shí)際深入，便于工程書現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；共16章、489圖，提供大量設(shè)計(jì)案例，實(shí)例非常豐富。
原書作者杰拉爾德·馬歇爾先生和格倫·斯圖茲先生，著作等身在美國(guó)及國(guó)際光學(xué)組織中都擔(dān)任過要職，并且一直供職于商用光機(jī)、激光器的重要公司，在高能激光器、醫(yī)用激光器、機(jī)載激光傳感器、激光雷達(dá)、視網(wǎng)膜掃描、農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)、膠片印制、大尺寸測(cè)量、激光投影、顯微術(shù)和印制電路板檢驗(yàn)上都有豐富的研究經(jīng)驗(yàn)和成熟的市場(chǎng)產(chǎn)品。他們與其他國(guó)際專家通力，將光機(jī)，特別是激光光機(jī)，有關(guān)的實(shí)際研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和案例進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和歸納，對(duì)我國(guó)的光機(jī)/激光機(jī)的掃描領(lǐng)域應(yīng)用和產(chǎn)品化，將有較大的幫助。
本書譯者周海憲曾擔(dān)任613研究所總工程師，參與和領(lǐng)導(dǎo)過很多光學(xué)/光機(jī)科研產(chǎn)品任務(wù)。80年代作為訪問學(xué)者曾到美國(guó)工作生活數(shù)年，對(duì)國(guó)內(nèi)外光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和技術(shù)都比較了解。他曾編寫翻譯過十余本圖書，對(duì)我國(guó)光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展研究做出了自己的貢獻(xiàn)。
原書第2版前言
光學(xué)和激光掃描技術(shù)是控制光束偏轉(zhuǎn)的技術(shù)，包括可見光和不可見光。編寫第2版的目的是為科學(xué)家、工程師、維修管理技師及在校學(xué)生深入理解光學(xué)掃描技術(shù)提供參考。第2版涵蓋了之前出版的三本書的內(nèi)容:《激光束掃描技術(shù)》《光學(xué)掃描技術(shù)》和《光學(xué)和激光掃描技術(shù)手冊(cè)（原書第1版）》。這三本著作出版后，光學(xué)掃描技術(shù)出現(xiàn)了許多新的進(jìn)展，需要對(duì)之前介紹的材料進(jìn)行更新，同時(shí)增加新的內(nèi)容。第2版增加了掃描技術(shù)新的應(yīng)用方面的章節(jié)，以進(jìn)一步闡述掃描技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
光學(xué)和激光掃描技術(shù)是一個(gè)內(nèi)容非常廣泛的研究課題。其重點(diǎn)包括，控制光束偏轉(zhuǎn)的機(jī)理，根據(jù)該機(jī)理實(shí)現(xiàn)掃描功能的光學(xué)系統(tǒng)，以及影響掃描系統(tǒng)圖像真實(shí)性（保真度）的因素。本書將對(duì)每個(gè)重點(diǎn)課題進(jìn)行全面闡述。
掃描系統(tǒng)可以是輸入系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)或者兩者的組合。輸入系統(tǒng)可以獲得二維或者三維圖像，能夠以固定波長(zhǎng)工作或者在寬光譜范圍內(nèi)工作，通過聚集鏡面反射光或者散射光，也可以通過熒光圖像并收集熒光而重新獲得原光源。輸出系統(tǒng)使光束形成應(yīng)用所需要的圖像，如標(biāo)識(shí)、可視投影和“硬拷貝”輸出；激光雷達(dá)和許多探測(cè)系統(tǒng)采用相同的光路照射物體并獲取圖像。一個(gè)掃描系統(tǒng)不但涉及光學(xué)，還包括其他學(xué)科，如機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、磁學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、材料科學(xué)、聲學(xué)、圖像分析學(xué)、固件、軟件等。而本書匯集了英國(guó)、日本和美國(guó)等國(guó)的26位作者的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
出版文字書籍，總是落后于科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。本書是作者竭盡全力完成的光學(xué)和掃描技術(shù)方面的書籍，寫出所屬特定領(lǐng)域的權(quán)威內(nèi)容，是對(duì)該領(lǐng)域技術(shù)的介紹。本書可以作為從事光學(xué)和激光掃描技術(shù)人員的參考書。
第1～3章包括三個(gè)（掃描系統(tǒng)中）研究課題:高斯（Gaussian）激光束特性、激光掃描器的光學(xué)系統(tǒng)及其成像質(zhì)量。第4～7章介紹了單面（單面反射鏡）和多面掃描系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括軸承。第8、9章討論了振鏡和諧振掃描系統(tǒng)，包括撓性鉸鏈（樞軸）。第10～12章闡述全息、聲光和電光掃描系統(tǒng)。第13、14章介紹壓電掃描器及光盤掃描。第15、16章討論兩種應(yīng)用，即計(jì)算機(jī)直接制版（Computer To Plate，CTP）法的光學(xué)掃描技術(shù)和水下掃描技術(shù)。本書討論的這些內(nèi)容將說明掃描技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)的重要意義。
杰拉爾德·馬歇爾
格倫·斯圖茲
原書第1版前言
光學(xué)和激光束掃描技術(shù)是控制光束偏轉(zhuǎn)方向的技術(shù)，包括可見光和不可見光。編寫本書的目的是為應(yīng)用工程師、科學(xué)家、維修管理技師及在校學(xué)生深入理解光學(xué)掃描技術(shù)提供參考。本書源自之前出版的兩本書:《激光束掃描技術(shù)》和《光學(xué)掃描技術(shù)》。上述著作出版后，掃描技術(shù)有了許多新的進(jìn)展，必須予以更新，還要包括十多年來發(fā)生的新變化。本書內(nèi)容匯集了英國(guó)、日本和美國(guó)等國(guó)的27位國(guó)際專家的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
光學(xué)和激光掃描技術(shù)是一個(gè)內(nèi)容非常廣泛的研究課題，其重點(diǎn)不僅包括控制光束偏轉(zhuǎn)的機(jī)理，而且還涉及影響輸出數(shù)據(jù)（記錄在紙或者膠片上，顯示在監(jiān)視器或者投影在屏幕上）圖像保真度的各種因素。掃描系統(tǒng)可以是輸入掃描器、輸出掃描器或者兩者的組合。系統(tǒng)圖像保真度最初取決于輸入信息的精確讀入和存儲(chǔ)———存儲(chǔ)信息的處理，以及最后是輸出數(shù)據(jù)的讀出。光學(xué)掃描技術(shù)與許多學(xué)科密切相關(guān):光學(xué)、材料學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和圖像分析學(xué)等。
文字書籍的出版，總是落后于科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展的。本書作者竭盡全力完成這本光學(xué)和掃描技術(shù)方面的書籍，并撰寫出所在特定領(lǐng)域的權(quán)威內(nèi)容。本書可以視為該領(lǐng)域技術(shù)的導(dǎo)論，并可作為光學(xué)和激光掃描技術(shù)領(lǐng)域工作人員的重要參考書。
為了方便國(guó)際間科技工程類讀者閱讀，只要合適，本書都將以兩種單位制表示測(cè)定量，第二種單位置于括號(hào)中。除非有特別意義，否則優(yōu)先采用米制。關(guān)于術(shù)語(yǔ)、命名法和符號(hào)，本書盡量保持一致。然而，由于27位作者來自很多國(guó)家，具有不同的風(fēng)格，相比之下，我更關(guān)注他們做出的獨(dú)特貢獻(xiàn)而非形式。
本書按照邏輯順序編排章節(jié)，從激光光源開始而以術(shù)語(yǔ)表結(jié)束。第1～3章包括三個(gè)基本的（掃描系統(tǒng)中）研究課題:高斯（Gaussian）激光束特性、激光掃描器的光學(xué)系統(tǒng)及其成像質(zhì)量。第4～7章介紹了單面（單面反射鏡）和多面掃描系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括軸承。第8、9章討論了振鏡和諧振掃描系統(tǒng)，包括撓性鉸鏈（樞軸）。第10～14章闡述了全息、光盤、聲光、電光掃描系統(tǒng)及熱打印頭技術(shù)。最后，本書列出了非常有用的掃描技術(shù)術(shù)語(yǔ)表。
杰拉爾德·馬歇爾
原書作者杰拉爾德·馬歇爾先生和格倫·斯圖茲先生，著作等身在美國(guó)及國(guó)際光學(xué)組織中都擔(dān)任過要職，并且一直供職于商用光機(jī)、激光器的重要公司，在高能激光器、醫(yī)用激光器、機(jī)載激光傳感器、激光雷達(dá)、視網(wǎng)膜掃描、農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)、膠片印制、大尺寸測(cè)量、激光投影、顯微術(shù)和印制電路板檢驗(yàn)上都有豐富的研究經(jīng)驗(yàn)和成熟的市場(chǎng)產(chǎn)品。他們與其他國(guó)際專家通力，將光機(jī)，特別是激光光機(jī)，有關(guān)的實(shí)際研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和案例進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和歸納，對(duì)我國(guó)的光機(jī)/激光機(jī)的掃描領(lǐng)域應(yīng)用和產(chǎn)品化，將有較大的幫助。
目 錄
譯者序
原書第2版前言
原書第1版前言
致謝
第1章 激光束特性: M2模型 1
1.1 概述 1
1.2 激光束特性（理論）發(fā)展史 1
1.3 本章內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu) 2
1.4 混模激光束的 M2模型 3
1.4.1 基橫模:厄米特-高斯和拉蓋爾-高斯函數(shù) 3
1.4.2 混模:純模的非相干疊加 5
1.4.3 與光束直徑相關(guān)的基模特性 6
1.4.4 基模光束的傳播特性 8
1.4.5 混模激光束的傳播特性:嵌入式高斯分布和 M2模型 9
1.5 利用透鏡對(duì)基模和混合模進(jìn)行光束變換 12
1.5.1 利用光束-透鏡轉(zhuǎn)換技術(shù)測(cè)量激光束發(fā)散角 14
1.5.2 光束-透鏡轉(zhuǎn)換的應(yīng)用:深聚焦的局限性 14
1.5.3 逆變換常數(shù) 15
1.6 基模和混模光束直徑的定義 15
1.6.1 由輻照度分布確定光束直徑 16
1.6.2 獲取實(shí)用光束分布圖的具體思考 18
1.6.2.1 市售掃描輪廓儀的工作原理 20
1.6.3 五種定義和測(cè)量光束直徑（常用）方法的比較 21
1.6.3.1 Dpin（針孔分布 1/e2限幅點(diǎn)的間隔） 21
1.6.3.2 Dslit（狹縫分布 1/e2限幅點(diǎn)的間隔） 21
1.6.3.3 Dke（刀口掃描限幅點(diǎn)15.9%和84.1%的兩倍間隔） 22
1.6.3.4 D86（通過總能量86.5%的同心圓孔直徑） 22
1.6.3.5 D4σ（針孔輻照度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差的4倍） 22
1.6.3.6 D4σ（對(duì)輻照度分布信噪比的靈敏度） 23
1.6.3.7 ISO選擇 D4σ作為標(biāo)準(zhǔn)直徑的理由 24
1.6.3.8 直徑定義的總結(jié) 25
1.6.4 直徑定義之間的轉(zhuǎn)換 25
1.6.4.1 M2是唯一的嗎? 26
1.6.4.2 轉(zhuǎn)換規(guī)則的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ) 26
1.6.4.3 不同定義直徑間的轉(zhuǎn)換規(guī)則 28
1.7 測(cè)量光束質(zhì)量M2的具體問題:四切法 29
1.7.1 四切法的邏輯性 29
1.7.1.1 利用附加透鏡形成可測(cè)束腰 31
1.7.1.2 束腰位置精度 32
1.7.2 數(shù)據(jù)的圖形分析 32
1.7.3 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合分析的相關(guān)討論 34
1.7.4 市售測(cè)量?jī)x器和軟件包 35
1.8 光束不對(duì)稱性類型 36
1.8.1 光束不對(duì)稱性的常見類型 36
1.8.2 等效柱形光束的概念 38
1.8.3 其他光束的不對(duì)稱性:扭曲光束，復(fù)雜像散 40
1.9 M2模型在激光掃描器中的應(yīng)用 41
1.9.1 立體光刻掃描器 41
1.9.2 轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的刀口法體系 43
1.9.3 為何使用多模激光束? 43
1.9.4 如何解讀激光束測(cè)試報(bào)告? 44
1.9.5 利用等效透鏡代替聚焦擴(kuò)束鏡 44
1.9.6 景深和掃描面位置處光斑尺寸的變化 45
1.9.7 限制掃描面上激光光斑圓度的技術(shù)要求 46
1.9.7.1 案例A:10%束腰不對(duì)稱性 46
1.9.7.2 案例B:10%發(fā)散度不對(duì)稱性 46
1.9.7.3 案例C:像散造成掃描面上有12%的不圓度 47
1.10 總結(jié): M2模型綜述 48
致謝 49
專業(yè)術(shù)語(yǔ) 49
參考文獻(xiàn) 54
第2章 激光掃描光學(xué)系統(tǒng) 56
2.1 概述 56
2.2 激光掃描器結(jié)構(gòu) 56
2.2.1 物鏡掃描 56
2.2.2 物鏡后置掃描 56
2.2.3 物鏡前置掃描 57
2.3 光學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化:概述 57
2.4 光學(xué)不變量 59
2.4.1 衍射受限 60
2.4.2 實(shí)際高斯光束 60
2.4.3 切趾率 61
2.5 性能問題 62
2.5.1 圖像輻照度 62
2.5.2 像質(zhì) 63
2.5.3 分辨率和像素?cái)?shù) 64
2.5.4 焦深 64
2.5.5 F-θ條件 65
2.6 初級(jí)像差和三級(jí)像差 66
2.6.1 初級(jí)色差校正 68
2.6.2 三級(jí)像差性質(zhì) 69
2.6.2.1 球差 69
2.6.2.2 慧差 70
2.6.2.3 像散 70
2.6.2.4 畸變 70
2.6.3 三級(jí)像差經(jīng)驗(yàn)法則 70
2.6.4 匹茲伐（Pitzval）半徑的重要性 71
2.7 具體設(shè)計(jì)要求 71
2.7.1 檢流計(jì)式掃描器 72
2.7.2 多面體反射鏡掃描 72
2.7.2.1 掃描線彎曲 72
2.7.2.2 光束位移 72
2.7.2.3 交叉掃描誤差 73
2.7.2.4 小結(jié) 75
2.7.3 多面體反射鏡掃描效率 75
2.7.4 內(nèi)轉(zhuǎn)鼓式系統(tǒng) 77
2.7.5 全息掃描系統(tǒng) 77
2.8 物鏡設(shè)計(jì)模式 77
2.8.1 簡(jiǎn)單掃描物鏡的設(shè)計(jì)剖析 79
2.8.2 采用傾斜面的多結(jié)構(gòu)布局 84
2.8.3 多結(jié)構(gòu)布局反射多面體模式 84
2.8.4 單通道多面體反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例 85
2.8.4.1 CODE V程序中多結(jié)構(gòu)布局物鏡參數(shù)填寫格式 86
2.8.4.2 物鏡設(shè)計(jì)過程 87
2.8.5 雙軸掃描 88
2.9 激光掃描物鏡設(shè)計(jì)實(shí)例 88
2.9.1 300DPI辦公打印機(jī)物鏡（λ =633nm） 89
2.9.2 廣角掃描物鏡（λ =633nm） 89
2.9.3 中等視場(chǎng)角掃描物鏡（λ =633nm） 89
2.9.4 長(zhǎng)掃描線中等視場(chǎng)掃描物鏡（λ =633nm） 89
2.9.5 適用于發(fā)光二極管的掃描物鏡（λ =800nm） 90
2.9.6 雙波長(zhǎng)高精度掃描物鏡（λ =1064和950nm） 91
2.9.7 高分辨率遠(yuǎn)心掃描物鏡（λ =408nm） 91
2.10 掃描物鏡制造、質(zhì)量控制和最終檢測(cè) 91
2.11 全息激光掃描系統(tǒng) 92
2.11.1 利用平面線性光柵掃描 92
2.11.2 掃描線彎曲和掃描線性度 93
2.11.3 掃描盤擺動(dòng)的影響
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