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]
:4U0I:J# ;c$@@l 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。
Jb9F=s+ ?@>;/@
bK?MT]%}r ]r!QmWw~V 序
^B|YO8.v 前言
t|<FA# 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
MJA~jjy4 1.1 自由曲面光学的发展
F'rt>YvF 1.2 自由曲面光学组件
G@B*E%$9 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
)Y~xIj> 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
lf6|. 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
lAz2%s{6 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
B 2Qp} 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
vkuc8 li 1.3.1 特殊光学性能
dGU8+)2cn 1.3.2 应用前景
HZ{n&iJ 1.4 超精密加工技术的发展
:,47rN,qa 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
(2d3jQN` 1.5.1 光学产品设计及评估
1g~y]iQ 1.5.1.1
光学系统应用研究
z|Ap\[GS 1.5.1.2 光学系统优化设计
R2CQXhiJ 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
<&6u]uKrW 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
v iJJ
e'\2 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
BW>5?0E[4( 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
zWb-pF| 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
JCNk\@0i* 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
"1K:/n 参考文献
Qww^P/vm 8?kP*tmcZ 第2章 自由曲面光学设计
ydB$4ZB3[ 2.1 自由曲面光学设计概述
N2[jO+6 2.2 非球面光学成像系统的设计
>K5~:mx#3 2.2.1 光学成像系统的基本结构
S*xhX1yUi 2.2.2 非球面的定义
McP~}"!^ 2.2.3 非球面空间光线的追迹
Li]k7w?H 2.2.4 非球面的初级像差
6< >SHw 2.3 自由曲面光学系统的设计
^&-a/'D$, 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
TW2Z=ks= 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
DRp&IP< 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
7=vYO|a/4 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
hF.6}28U1 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
r^Y~mq 2.4 光学系统的优化
$o"g73`3 2.4.1 评价函数
JtFiFaCxY 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
~$Y|ca 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
ewym1}o 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
Za0gs @$ 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
KJdzv!l= 2.4.2 最小二乘法
GQ[pG{_+ 2.4.2.1 概述
a*s\Em7f 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
@701S(0'7 2.4.3 基因算法
=U
c$D* 2.5 光学系统的像质评定
-%H%m`wD 2.5.1 瑞利判据
c|Y!c!9F 2.5.2 点列图法
H]]c9`ayt 2.5.3 光学传递函数法
=hGJAU 2.6 自由曲面成像系统设计思路
LN\[Tmd & 2.7
照明系统设计基础
jq[x DwPG 2.7.1 辐射度学中的量
v8~YR'T0`V 2.7.2 亮度学中的量
Fg4@On[,i 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
{_(+>v"eJ 参考文献
vK:QX$b O_AGMW/2+ 第3章 超精密加工技术
g|4w8ry 3.1 超精密加工机床的关键技术
A="fj 3.1.1 超精密主轴部件
l&Q!mU} 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
&[~[~m| 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
N+J>7_k 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
fhr-Y'
3.1.2.3 导轨形式的选用
;ctU&` 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
(Q_2ODKo 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
Y"*:&E2)r 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
G0/>8_Q>Nr 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
:Y^I]`lR" 3.2 单点超精密切削技术
|xeE3,8 3.2.1 两轴超精密加工机床
{ *$9, 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
fI]b zv; 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
C_Gzv'C"L 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
'evv,Q{87 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
>A=\8`T^ 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
wS%zWdsz 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
4TVwa(cB 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
JiA'BEJN 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
W>/UBN3 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
az2Xch] 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
11{y}J 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
CKd3w8; 3.3.1 光学自由曲面加工原理
vYdlSe=6G 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
|!}wF}iLc) 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
{g_@Tuu 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
DEtf(lW_ 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
gt@SuX!@{^ 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
u(2BQO7 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
A?,A(-0C 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
bjzx!OCpV 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
?(D}5`Nfu 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
)5G QJiY 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
TY6
rwU 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
CjKRP;5 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
=<.F3lo\s 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
$3#%aA!(# 3.4.1 自由曲面抛光
3I*uV!notJ 3.4.2 超精密抛光自由曲面
0Cq!\nzz 3.4.3 抛光策略建模与优化
v20~^gKo=m 3.4.4 试验研究
LM6]kll 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
JJ-i_5\q 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
d.cCbr: 参考文献
RUX8qT(Z }"4roJ 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
P^zy; Qs7 4.1 概述
7P*Z0%Q 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
WK4@:k
m6) 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
YxyG\J\|, 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
wT/6aJoX 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
}e2F{pQ 4.2.4 超精密3D坐标测量机
a.,i.2 4.3 光学自由曲面形状测量原理
1Is%]6 4.3.1 形状评定的数学模型
[pR)@$"k' 4.3.1.1 基准曲面的重构
M=[th 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
b{pg!/N4 4.3.2 形状误差评定参数
[gZDQcU 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
h.^o)T 4.3.3.1 仿真分析
h>W@U9 4.3.3.2 试验分析
+* D4( 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
(I~\,[ 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
^@"c` 4.4.1.1 测量规划和采样策略
qpTm 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
r<|nwFJ 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
ev"M;"y 4.4.3 试验验证及结果
WIG=D{\Yx 4.4.3.1 非球面表面评定
qiU5{} 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
Mz\yPT;Y 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
27iy4(4 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
zX~}]?|9 4.5.1 光学表面形貌测量
B{PLIisc 4.5.1.1 多项式拟合法
(#z;(EN0t 4.5.1.2 滤波法
waQtr,m) 4.5.1.3 Motif法
PCZ]R 4.5.1.4 分形法
`:4MMr9 1 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
+5-fk>o 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
Ut_mrb+W 4.5.3.1 仿真分析
6(.H3bu 4.5.3.2 试验验证
<I1y 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
7}o6_i 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
!qw4mN 参考文献
!7c'<[+Hm n1?}Xq| 第5章 超精密加工过程仿真及优化
^6qjSfFW} 5.1 材致振动
N8 M'0i? 5.1.1 材致振动的概念
u<kD} 5.1.2 微量切削力预测
h?A'H RyL~ 5.1.3 动态切削系统模型
JCcQd01z 5.2 表面粗糙度预测
|z+9km7, 5.3 加工过程仿真工件模型
)UP8#|$#T 5.3.1 工件模型
|Ng"C`$oqv 5.3.2 仿真数据记录
6ZOAmH fs 5.3.3 刀具模型
f?0D%pxc}& 5.3.3.1 刀具模型描述
,ey0:.!; 5.3.3.2 刀具轮廓描述
~<eVl
l= 5.3.3.3 刀具扫描体简化
6Hn)pD#U 5.3.4 车削加工过程仿真
Y-]YDXrPQ 5.4 虚拟加工和检测系统
sX5sL 5.4.1 VMIS体系结构
zp#:EZ 5.4.2 虚拟现实环境
pUhc3L 5.4.3 加工系统设备建模方法
H!. ZH(asY 5.4.3.1 虚拟机床
r w\D>}\ 5.4.3.2 虚拟测量机
0d`5Gy_ D% 5.4.3.3 虚拟刀具
;Z4o{(/zU 5.4.3.4 虚拟夹具
_NT[
~M_Q 5.4.4 虚拟加工模块
\gd6Yx^[ 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
jE*Ff&]%m 5.4.4.2 加工仿真子系统
@p6@a6N% 5.4.5 虚拟检测模块
- `4Ty*K 5.5 切削参数的优化选择
esteFLm`6 5.6 误差补偿
| lE-&a$xd 5.6.1 对刀误差预测与补偿
&SrGh$:X 5.6.2 机床几何误差补偿
CrO`=\ 参考文献
:])JaS^ fCr\u6Tb 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.
eQ\jZ0s;p 6.1 概述
]< +3Vw 6.2 集成制造系统
3`ml;
L?D 6.2.1 光学设计模组
yp?w3|`4; 6.2.2 数据转换模组
z{' 6f@] 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
-nGwuEngP 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
(JU_8j! 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
U$%|0@`~ 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
kXMP=j8 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
5Edo%Hd6 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
3t*# !^$ 6.3 成功应用案例-
sxk*$jO[] 6.3.1 案例1:用于激光打印机的关键f-0透镜型芯零部件
]<q'U> N 6.3.2 案例2:用于手机等微透镜阵列背光板的光学微结构
=+4 _j 参考文献
/:KQAM0 jOv~!7T 第7章 自由曲面光学设计实例
:~i+tD 7.1 非球面成像系统
2md.S$V$, 7.1.1 非球面在校正与孔径有关的各区带高级球差上的应用
N;g$)zCV1 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
>"b[r 7.2 自由曲面成像系统
3u4:l 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 0:#7M}U 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
`yx56 ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
j6}$+!E 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
Pfk{ =y 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
pkW5D 7.2.3.3 三光眼镜
&\c5!xQ9* 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
a-:pJE.'p 7.2.4 二元光学目镜
+NT:<(;|i5 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
"5h_8k~sQ 7.2.6 多棱镜一
+xq=<jy 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
T1bFxim#b 7.2.6.2 双影镜设计
I^@.Awt 7.2.6.3 柱面镜设计
~Zu}M>-^c, 7.2.6.4 多棱镜设计
0H<4+
*`K 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
LC76 Qi;|k 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
{>A
8g({i 7.3 自由曲面照明系统
9j2\y=<& 7.3.1
LED准直内透镜
t%:G|n Sz 7.3.2 LED准直外透镜
`;e^2 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
Q<C@KBiVE 7.3.4 侧面发光LED内透镜
g*28L[Q~ 7.3.5 侧面发光LED外透镜
x~nQm]@`h 7.3.6 LED二次光学组件
zG<0CZQ8 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
(<n>EF# 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
|w4(rs- 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
u,\xok" 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
p[b7E`7 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
-C=]n<ak 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
;NBT 4 参考文献
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