光機系統設計 : 卷II 大型反射鏡和結構的設計與分析 （原書第4版） Opto-Mechanical Systems Design, Fourth Edition, Two Volume Set: Opto-Mechanical Systems Design, Fourth Edition, Volume 2: Design and Analysis of Large Mirrors and Structures

《光機系統設計（原書第4版）》分兩卷、共19章。
本書為卷Ⅱ，由8章和附錄組成：章影響反射鏡性能的因素；
第2章大型反射鏡設計；
第3章光軸水平放置的大孔徑反射鏡安裝技術；
第4章光軸垂直放置的大孔徑反射鏡安裝技術；
第5章大孔徑變方位反射鏡的安裝技術；
第6章金屬反射鏡的設計和安裝技術；
第7章光學儀器的結構設計；
第8章新興反射鏡技術。
本書提供的技術內容與實例能夠對軍事、
航空航天和民用光學儀器應用中的設計概念、具體設計、開發、評價和使用提供有益指導。
本書可供在光電子領域中從事光學儀器設計、光學設計和光機結構設計的設計工程師、光機製造工藝研究的工程師、
光機材料工程師閱讀，也可作為大專院校相關專業本科生、研究生和教師的參考用書。

Paul RYoder，Jr先生，先後畢業於美國賓夕法尼亞州亨丁頓市朱尼亞塔學院（Juniata College），獲物理學學士學位（1947年）；賓夕法尼亞州州立大學（Penn State University），獲物理學碩士學位（1950年）。在美國陸軍法蘭克福軍工廠從事光學設計和光機工程設計工作（1951～1961）。他曾在PerkinElmer 公司工作（1961～1986），受聘為光學和光機工程方面的專家顧問（1986～2006）；是美國光學協會（OSA）和國際光學工程學會（SPIE）會員。他參加了美國光學學會光學手冊（OSA Handbook of Optics）（McGraw Hill，1995,2010）、光機工程手冊（Handbook of Optomechanical Engineering）（CRC Press，1997）部分章節的編寫，並與Fischer和B TadicGaleb共同撰寫了《光學系統設計》（Optical System Design）（McGrawHill，2008）一書，還出版了《光學儀器中光學零件的安裝技術》（Mounting Optics in Optical Instruments）（SPIE Press， 2002，2008），也是本書前三版的作者；發表了60多篇論文，獲得14項美國和外國專利，在國際光學工程學會（SPIE）、美國政府部門以及美國、歐洲和亞洲的工業部門舉辦過75場光學和光機工程方面的短訓班。

Daniel Vukobratovich先生，是美國亞利桑那州圖森市雷神（Raytheon）公司的一名（多學科）高級工程師和亞利桑那大學光學工程學院的兼職教授，主要研究領域是光機設計。他發表了50多篇學術論文，參加了《紅外/電光系統手冊》（IR/EO Systems Handbook）第4卷光機系統（SPIE Optical Engineering Press，1993）以及《光機工程手冊》（Handbook of Optomechanical Engineering）（CRC Press，1997）相關章節的編寫工作;在12個國家舉辦過光機方面的短訓班，被聘為40多家公司的顧問。2011年，他與Paul Yoder先生共同撰寫了《SPIE's Field Guide to Binoculars and Scopes》。他是國際光學工程學會（SPIE）會員和光機工作小組的創辦成員；獲得多項國際專利；並且，由於在金屬基光學複合材料方面的貢獻而獲得R&D 100獎。他利用新型材料（金屬及復合材料，泡沫芯）主導研發了一系列超輕型望遠鏡以及航天飛機STS95任務、火星觀察者、火星全球勘測者和遠紫外光譜探測儀（FUSE）的空間望遠鏡系統。

David Aikens先生，是美國康涅狄格州切斯特市Savvy Optics公司的董事長。該公司主要生產光學零件表面質量檢測設備。他在光學工程和製造，尤其是光學設計領域工作了30多年；長期以來，參與光學製圖和規範的標準化工作，擔任美國光學標準化委員會（ASC/OP）秘書，還擔任光學和電子光學標準化委員會的執行理事，審查美國和國際中所有與美國相關的標準化活動。如卷Ⅰ第1章所述，David Aikens先生已經為國際標準化組織（ISO）和美國標準化組織提供了許多光學標準化活動的*新消息。

Jan Nijenhuis先生，是卷Ⅰ第10章的主要作者。1980年，他以優異成績畢業於荷蘭代爾夫特理工大學航天工程系，獲得科學碩士；之後，作為機械工程師加入荷蘭福克飛機的飛行控制系統設計團隊，並工作了8年；然後，到荷蘭國家應用科學研究院（TNO）從事應用物理方面的研究，在空間、天文學和光刻儀器的設計和研發項目方面工作了25年；目前，是荷蘭Nijenhuis精密工程公司的董事長。

William AGoodman先生，是美國加利福尼亞州聖地亞哥市Trex公司負責業務發展的副總裁，主管幾個部門新的業務發展，包括偵察裝置、大尺寸兆像素級可見光/短波紅外（VIS/SWIR）陣列、導航/瞄準、高速通信、頭盔顯示、磁閥、光纖旋轉接頭、零件和碳化矽光學零件。研發出的輕質矽和碳化矽光學元件已經應用於空間、低溫、核工業和高能領域。William A. Goodman博士，主要撰寫了卷Ⅱ第8章新興技術部分。他獲得美國新墨西哥大學化學工程系學士學位，獲得美國加州大學洛杉磯分校材料科學系碩士和博士學位，是SPIE會士。

Kevin ASawyer先生，在光機領域有30多年的工作經驗，主要從事適配器（HSA）工程方面的工作。他在航空工業界工作了28年，其中包括在美國國家航空航天局（NASA）阿姆斯研究中心工作的11年，作為專業顧問工作的9年，以及在美國洛克希德·馬丁公司工作的8年。並且，他被聖何塞州立大學機械工程系聘為兼職教授28年，講授過光機結構和真空工程相關的多門課程。Sawyer先生，在聖何塞州立大學獲得了機械工程、機械設計和控制技術的學士和碩士學位，1995年在亞利桑那大學獲得光機工程的博士學位。他是美國機械工程師協會（ASME）的準會員，是美國加利福尼亞州註冊專業工程師。他主要負責第4版卷Ⅰ第1章有關技術項目的內容，並反复核對以確保其準確性和完整性。

David MStubbs先生，1976年獲得美國佛羅里達州墨爾本市佛羅里達理工大學機械工程系學士學位，此後在一些大學學習了大量的研究生課程。其整個職業生涯都是在航空領域度過的，他先就職於美國斯佩里飛行系統公司和麥道飛機公司，然後進入洛克希德公司飛機飛彈研究實驗室一直工作了34年。David先生在合併成洛克希德·馬丁公司之前，領導著一個有30名工程師組成的光機工程團隊。其經歷包括機械設計的所有階段：從概念研究到設計分析、硬件和測試。他發表了23篇論文，獲得8項專利，目前正在設計技術上頗具挑戰性的光學系統。David MStubbs先生在卷Ⅰ第1章中的貢獻主要是更新了*新的有關光機系統和儀器研發投資項目的設計研發實際信息。

目錄
原書第4版譯者序
原書第3版譯者序
原書第4版前言
作者簡介
章影響反射鏡性能的因素
1.1概述
1.2公差、誤差預算量和誤差疊加
1.3重力變形
1.4剪切效應造成反射鏡變形
1.5安裝工藝造成反射鏡變形
1.6動態效應造成反射鏡變形
1.7基頻
1.7.1垂軸反射鏡的鼓膜頻率
1.7.2軸對稱反射鏡的剛體基頻
1.7.3阻尼
1.8剛體對動態激勵的響應
1.8.1位移
1.8.2對振動的響應
1.8.3對機械衝擊的響應
1.9熱效應
1.9.1溫度均勻變化
1.9.2溫度梯度
1.9.3熱膨脹係數的各向異性
1.9.4雙金屬彎曲效應
參考文獻

第2章大型反射鏡設計
2.1概述
2.2大型反射鏡特性
2.2.1定義
2.2.2輕質反射鏡結構
2.2.3重量評價係數
2.2.4結構評價係數
2.2.5熱評價係數
2.3反射鏡發展歷史
2.3.1鏡用合金（鏡青銅）反射鏡
2.3.2鑄玻璃反射鏡
2.3.3低膨脹反射鏡材料
2.3.4厚度減薄
2.3.5骨架式和組合式熔凝結構
2.3.6玻璃焊接基板
2.3.7機械加工蜂窩芯反射鏡
2.3.8拼接反射鏡
2.3.9旋鑄反射鏡
2.4大型反射鏡設計過程
2.5薄反射鏡設計
2.5.1平後表面薄反射鏡
2.5.2薄彎月形反射鏡
2.6背面具有特定輪廓的實心反射鏡
2.7輕質結構反射鏡
2.7.1夾層反射鏡
2.7.2背面開放式反射鏡結構
2.8半剛性/主動式超輕型反射鏡
2.9輕質反射鏡的比例關係
參考文獻

第3章光軸水平放置的大孔徑反射鏡安裝技術
3.1概述
3.2重力影響
3.3Ｖ形安裝技術
3.4多點側面支撐技術
3.5理想的徑向安裝技術
3.6水銀管徑向安裝技術
3.7帶式和滾輪鍊式安裝技術
3.8推拉鏡座
3.9動態鬆弛法和有限元分析法比較
參考文獻

第4章光軸垂直放置的大孔徑反射鏡安裝技術
4.1概述
4.2概念設計
4.3環形鏡座
4.4空氣袋（氣囊）支撐技術
4.5多點支撐技術
4.5.1 三點支撐技術
4.5.2 Hindle支撐技術
4.5.3 平衡安裝技術
4.5.4 氣壓／液壓鏡座
4.6 計量安裝技術
4.6.1 36點氣壓計量安裝技術
4.6.2 27點液壓計量安裝技術
4.6.3 52點彈簧矩陣計量安裝技術
4.6.4拋光期間的橫向約束
參考文獻

第5章大孔徑、變方位反射鏡的安裝技術
5.1概述
5.2一般情況
5.3限定係統
5.4多點支撐技術
5.4.1簡介
5.4.2歷史背景
5.4.3比例法則
5.4.4半側無限大平板理論
5.4.5襯墊尺寸的影響
5.5機械浮動安裝技術
5.6液壓／氣動安裝技術
5.6.1歷史背景
5.6.2雙子星望遠鏡
5.6.3新型多反射鏡式望遠鏡
5.7反射鏡的中心安裝技術
5.8雙拱反射鏡的安裝技術
5.9反射鏡的雙腳架安裝技術
5.10薄面板反射鏡的安裝技術
5.10.1一般要求
5.10.2拼接式反射鏡
5.10.3自適應反射鏡系統
5.10.3.1先進的電光系統望遠鏡
5.10.3.2多反射鏡式望遠鏡的自適應次鏡
5.11大型空間反射鏡的安裝技術
5.11.1哈勃空間望遠鏡
5.11.2Chandra Ｘ射線望遠鏡
5.12反射鏡的轉運
參考文獻

第6章金屬反射鏡的設計和安裝技術
6.1概述
6.2金屬反射鏡的一般要求
6.3鋁反射鏡
6.3.1鑄鋁反射鏡
6.3.2機加成形鋁反射鏡
6.3.3焊接成形鋁反射鏡
6.4鈹反射鏡
6.5其他材料金屬反射鏡
6.5.1銅反射鏡
6.5.2鉬反射鏡
6.5.3碳化矽反射鏡
6.6由泡沫和金屬基蜂窩心組成的反射鏡
6.7金屬反射鏡的鍍膜
6.8金屬反射鏡的單刃金剛石切削加工技術
6.9金屬反射鏡的傳統安裝技術
6.10金屬反射鏡的集成式安裝技術
6.11大型金屬反射鏡的撓性安裝技術
6.12多個單刃金剛石切削零件的連接、裝配和對準
參考文獻

第7章光學儀器結構設計
7.1概述
7.2剛性框架設計方案
7.2.1透鏡鏡筒結構
7.2.2軍用雙目望遠鏡
7.2.3民用雙目望遠鏡
7.2.4坦克潛望鏡
7.2.5星載分光輻射度計照相機
7.2.6大孔徑航空照相物鏡
7.2.7熱穩定光學結構
7.3模塊化設計原理和實例
7.3.1注模成形的塑料模塊
7.3.2模塊化軍用雙目望遠鏡
7.3.3應用於空間探索領域中的模塊化分光儀
7.3.4雙准直儀模塊
7.4適應高衝擊負荷的結構設計
7.5無熱化結構設計
7.5.1同一種材料製造的儀器
7.5.1.1紅外天文衛星望遠鏡
7.5.1.2斯皮策(Spitzer)空間望遠鏡
7.5.1.3應用SPDT技術加工光學元件及元件間界面的望遠鏡
7.5.2焦距主動控制技術
7.5.3使用計量結構無熱化的儀器
7.5.3.1軌道天文台
7.5.3.2地球同步環境衛星
7.5.3.3深空成像多目標光譜儀
7.5.3.4多角度成像光譜輻射計的無熱化設計
7.5.3.5哈勃空間望遠鏡桁架結構的無熱化設計
7.5.3.6星系演化探測器的無熱化設計
7.5.4折射光學系統的無熱化技術
7.6望遠鏡鏡筒結構的幾何形狀
7.6.1賽路里（Serrurier）桁架
7.6.2新型多反射鏡式望遠鏡
7.6.3N層桁架
7.6.4錢德拉（Chandra）望遠鏡
7.6.5具有微小重力變形和風載變形的桁架結構
7.6.6靜定空間的框架結構
7.7望遠鏡鏡筒的其他結構形式
7.8配重補償技術
7.9光學補償變形技術
7.10光機結構的摩擦和磨損
7.11光學儀器的密封、清潔和乾燥技術
參考文獻

第8章新興反射鏡技術
8.1概述
8.2歷史背景
8.3矽
8.3.1同步加速器中的應用
8.3.2定向能量武器應用
8.4碳化矽
8.4.1燒結碳化矽
8.4.2反應燒結碳化矽
8.4.3轉化碳化矽
8.4.4化學蒸鍍碳化矽
8.5未來發展方向
參考文獻
附錄
附錄A術語彙編
附錄B單位及其換算