非成像光学

Question

可以简单介绍一下非成像光学（non-imaging）原理或者推荐几本相关的书籍吗，最好有链接，谢谢

Answer 1

非成像光学理论起源于六十年代中期，1966年，Hinterbgerer和诚nostn在发表的一篇提高太阳能收集效率的文献中首次提出“非成像光学”（non imaging optics）一词。1967年B~ov提出将其应用于太阳能收集系统中的复合抛物集能器（CPC，compound arbaolie Concenrtator）设计，同年，ploke设计出一种应用于显微镜系统中替代传统聚光镜的三维CPC。七十年代中期，Winston和研触lofdr等人提出非成像光学概念，此后，一系列非成像光学理论的提出和完善极大地丰富了非成像光学概念。

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一般的传统光学的途径是将问题看作设计一个NA非常大的成像光学系统，例如小的孔径比或者F数。然而一些在成像系统中会形成很大相差的集光器却使得这个问题得到有效解决。这些集光器比成像系统更为有效且可以通过设计实现或者接近理论的最大值。我们将它们称作非成像集光器。这些光学系统与往常使用的光学系统有很大区别。他们同时具备光管的一些性质以及成像光学系统的一些性质，然而却存在很大的像差。通过对这些集光器的设计的发展以及性质的学习得到了几何光学的一系列新的思想和理论。
在成像光学设计中，光学系统作为成像工具，基本上都用几何光线的概念来研究其规律，对能量传递的研究较少。从物理学观点看，光线携带着辐射能，光线的方向也就是辐射能的传播方向。因此，从能量的角度考虑，光学系统也是传递辐射能量的工具，是能量传播的过程，非成像光学就是从能量传递规律的角度对光学系统进行研究的。

非成像光学应用于主要目的是对光能传递的控制而非成像的系统中。然而成像并不被排除在非成像设计之外。非成像光学需要解决的两个主要辐射传递的设计问题是使传递能量最大化并且得到需要的照度分布。这两个设计领域通常被简单的称为集光和照明。非成像光学应用于许多不同的领域，例如前面提到的太阳能采集，光纤照明，显示系统以及LED照明。

与相差理论不同的是非成像光学不考虑或很少考虑相差对系统性能的影响，而是光能利用率作为系统的评价标准。
对于面光源，发光强度是有方向性的，因此亮度也是有方向性的。亮度是单位面积单位立体角内发射的光通量，也就是说光通量在两个集合空间扩展的一种量度，即在面积上的扩展和立体角内的扩展。