超精密自由曲面
光学设计、加工及测量技术 [Design,Machining and Measurement Technologies of Ultra-Precision Freeform Optics]
b,RQ" { :.fm LL 学自由曲面的设计、加工及测量技术是一门新兴的学科。《超精密自由曲面
光学设计、加工及测量技术》系统介绍了自由曲面光学组件设计、加工、测量的基本理论、最新发展及应用实例,还总结了作者多年从事超精密加工技术研究的成果和经验。全书共分7章,包括自由曲面光学超精密制造技术概述、自由曲面光学设计、超精密加工技术、光学自由曲面超精密测量技术、超精密加工过程仿真及优化、自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台及自由曲面光学设计实例。《超精密自由曲面光学设计、加工及测量技术》可供光学设计及超精密加工的研究人员、相关企业的技术人员与决策者参考,也可作为高等学校相关专业研究生的参考教材。
8}!WJ2[R .|3&lb6
HY7#z2L ^/$bd4,z 序
|`ZW(}~ 前言
XXPpj< c 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
1ihdH1rg[ 1.1 自由曲面光学的发展
>iI-Cs7TD 1.2 自由曲面光学组件
-|&&lxrwh 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
Zm/I & 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
]9NA3U7F 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
kTs.ps8ei 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
=$Sd2UD 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
V82N8-l 1.3.1 特殊光学性能
wy4}CG
1.3.2 应用前景
qgw)SuwW 1.4 超精密加工技术的发展
qv$m5CJvK 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
96S#Q*6+R 1.5.1 光学产品设计及评估
@
M 1.5.1.1
光学系统应用研究
Xg1QF^ 1.5.1.2 光学系统优化设计
_ "H& 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
jZ> x5 W 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
AqucP@ 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
phqmr5s^H 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
^;a~_9
m- 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
@j=Q$k.GF 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
FkY <I]F 参考文献
=2.q=a|' qjmlwVw 第2章 自由曲面光学设计
6ly`lu9 2.1 自由曲面光学设计概述
($r-&]y 2.2 非球面光学成像系统的设计
o==:e 2.2.1 光学成像系统的基本结构
cCbZ* 2.2.2 非球面的定义
\d}>@@U& 2.2.3 非球面空间光线的追迹
I7e.pm 2.2.4 非球面的初级像差
cMp#_\B 2.3 自由曲面光学系统的设计
/K\]zPq 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
GEUC<bL+ 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
7HM%Cd 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
M A 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
2*ByVK 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
nb_$g@ 03 2.4 光学系统的优化
g=]VQ;{ 2.4.1 评价函数
k}FmdaPI' 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
=WM^i86 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
CWw#0 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
TNkvdE-S 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
yttaZhK^u 2.4.2 最小二乘法
85Red~-M 2.4.2.1 概述
jWqjGX` 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
kqQT^6S 2.4.3 基因算法
6,a:s:$>}R 2.5 光学系统的像质评定
xY>@GSO1 2.5.1 瑞利判据
U;#9^<^ 2.5.2 点列图法
z1S
p'h$ 2.5.3 光学传递函数法
)J{.z 2.6 自由曲面成像系统设计思路
jIi:tO9G^, 2.7
照明系统设计基础
WJj5dqatV 2.7.1 辐射度学中的量
T: I34E[ 2.7.2 亮度学中的量
f@Yo]F U 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
,8G6q_ud 参考文献
,=V9? W.CbNou 第3章 超精密加工技术
a&RH_L jM 3.1 超精密加工机床的关键技术
3t9Weo) 3.1.1 超精密主轴部件
y~n1S~5cI 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
.bY
R 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
Ake@krh>$ 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
YpI|=mv 3.1.2.3 导轨形式的选用
zd|n!3; 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
0TWd.+ 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
`br$kB 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
yQ0:M/r;0 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
sOVU>tb\' 3.2 单点超精密切削技术
TyhO+; 3.2.1 两轴超精密加工机床
Kv9Z.DY 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
0p]v#z} 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
z3I
|jy1 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
%X|u({(zb 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
!|Wf
mU 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
rXP~k]tC 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
8PR\a!" 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
l"-Z#[ 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
V]NCFG 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
QQJf;p7 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
d}Q%I 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
YD;G+"n?T 3.3.1 光学自由曲面加工原理
<*(^QOM 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
jn(%v] 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
+pRNrg?k 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
Y>6N2&Q 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
F?^L^N^ 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
ALj~e#{;z 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
Wdi`ZE 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
u}b%-:- 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
#a9O3C/MP 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
(x
fN=Te,- 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
"T9UedZ 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
kH8/8 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
NfUt\ p* 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
k!Q{u2 3.4.1 自由曲面抛光
@VPmr}p:{ 3.4.2 超精密抛光自由曲面
Q(36RX%@ 3.4.3 抛光策略建模与优化
"9 f+F 3.4.4 试验研究
*YSRZvD<\ 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
C;j&Vbf 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
T<-_#}.Hn 参考文献
L0oVXmlr mRa\ wEg% 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
zy5FO<-> 4.1 概述
?}uuTNLl) 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
3{fg3? 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
v2_` iwE 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
^=5x1<a9$ 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
Ptf(p` 4.2.4 超精密3D坐标测量机
@$~IPg[J 4.3 光学自由曲面形状测量原理
K{{_qFj@<y 4.3.1 形状评定的数学模型
X'-Yz7J?o 4.3.1.1 基准曲面的重构
0EF~Ouef 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
>
K?OsvX 4.3.2 形状误差评定参数
nwh @F1| 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
Qn,6s%n
4.3.3.1 仿真分析
9!
/kyyU 4.3.3.2 试验分析
M(zZ8# 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
N!Rt040.% 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
S>r",S 4.4.1.1 测量规划和采样策略
a]T&-#c,} 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
-rn6ZSD) 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
ddyX+.LMk 4.4.3 试验验证及结果
fP V n; 4.4.3.1 非球面表面评定
"L:4 7!8 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
U(9_&sL 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
Z Cjw)To( 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
t:5-Ro 4.5.1 光学表面形貌测量
#
)y/aA 4.5.1.1 多项式拟合法
RQb}t, 4.5.1.2 滤波法
V*{rHp{=p 4.5.1.3 Motif法
[IQ|c?DxpL 4.5.1.4 分形法
hd u2?v@ 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
kJp~'\b 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
!7
dct#4 4.5.3.1 仿真分析
##*]2Dy 4.5.3.2 试验验证
4G?^#+|^ 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
6:O<k2=2 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
m^G(qoZ] 参考文献
qfyZda0d IF|6iKCE 第5章 超精密加工过程仿真及优化
z.!N|"4yr 5.1 材致振动
;,C]WZ.w 5.1.1 材致振动的概念
+7^p d9F. 5.1.2 微量切削力预测
RHg-Cg` 5.1.3 动态切削系统模型
]mb8R:a1 5.2 表面粗糙度预测
%)x9u$4W2 5.3 加工过程仿真工件模型
`daqzn 5.3.1 工件模型
/}(d'@8p 5.3.2 仿真数据记录
=d<RgwscJ 5.3.3 刀具模型
-juG[zn 5.3.3.1 刀具模型描述
LmePJ 5.3.3.2 刀具轮廓描述
*iEtXv 5.3.3.3 刀具扫描体简化
BzP,Tu{, 5.3.4 车削加工过程仿真
hlaN'j
<C 5.4 虚拟加工和检测系统
-f)fiQ-< 5.4.1 VMIS体系结构
)ODF6Ag 5.4.2 虚拟现实环境
hPDKxYD]f 5.4.3 加工系统设备建模方法
^AS\a4`/ 5.4.3.1 虚拟机床
zKO7`.* 5.4.3.2 虚拟测量机
e "A" 5.4.3.3 虚拟刀具
lUm(iYv;H 5.4.3.4 虚拟夹具
&0Yg:{k$ 5.4.4 虚拟加工模块
]R#:Bq!F 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
DH-M|~.sf^ 5.4.4.2 加工仿真子系统
_1p8(n 5.4.5 虚拟检测模块
?Gki0^~J 5.5 切削参数的优化选择
?m
|}}a 5.6 误差补偿
[y[d7V9_o 5.6.1 对刀误差预测与补偿
L>1hiD& 5.6.2 机床几何误差补偿
b-&iJ &>' 参考文献
=_7wd*, 3'0Pl8 第6章 自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台.
d;Vy59}eY 6.1 概述
,^UqE{ 6.2 集成制造系统
h[ DNhR 6.2.1 光学设计模组
;sZG=y@ 6.2.2 数据转换模组
1i y$ n 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
%lF*g 6.2.3.1 光学自由曲面自动编程及刀具轨迹仿真软件开发
r~t`H*C)} 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
`Y#At3{ 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
)/H;5 cn 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
r]DiB:. 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
<'a~ Y3B"o 6.3 成功应用案例-
E.oJ[; 6.3.1 案例1:用于激光打印机的关键f-0透镜型芯零部件
py*22Ua^ 6.3.2 案例2:用于手机等微透镜阵列背光板的光学微结构
&S,D;uhF 参考文献
Jz}nV1G(jz $MQ}+*Wr 第7章 自由曲面光学设计实例
Ps!MpdcL3 7.1 非球面成像系统
VY0.]t 7.1.1 非球面在校正与孔径有关的各区带高级球差上的应用
I`kfe`_ 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
J D\tt- 7.2 自由曲面成像系统
8i# 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 v= 55{ 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
Ott6y ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
T*z]<0E] 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
:!`"GaTy 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
d7OygDb < 7.2.3.3 三光眼镜
rbw$=bX} 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
-+#%]P8l 7.2.4 二元光学目镜
b_0THy.Z 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
Dyov}y 7.2.6 多棱镜一
-Zt!H%U 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
p4'
.1.@ 7.2.6.2 双影镜设计
V]=22Cxi'~ 7.2.6.3 柱面镜设计
M tN>5k c 7.2.6.4 多棱镜设计
o.+;]i}D 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
|VBt:dd< 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
TR"C<&y$j 7.3 自由曲面照明系统
gq+SM
i= 7.3.1
LED准直内透镜
}u Y2-l 7.3.2 LED准直外透镜
/k#-OXP~ 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
o>el"0rn.h 7.3.4 侧面发光LED内透镜
Y[
G_OoU 7.3.5 侧面发光LED外透镜
]ss[n.T0* 7.3.6 LED二次光学组件
b+rxin". 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
4"d,=P.{ 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
p@<Q? 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
<Vat@e 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
jh5QIZf= 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
YB#fAU 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
]%\,.&=hT 参考文献
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