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]
Q.]RYv}\ OBJk\j+Wi 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。
UkV{4*E b|z_1j6U
7SpF& czHbdEh 序
JYU0&nZl4 前言
^GN |}W 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
YQk<1./}I 1.1 自由曲面光学的发展
0(~,U!g[= 1.2 自由曲面光学组件
2V 9vS 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
tlz)V1L 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
tZn=[X~Vw@ 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
%knPeo& 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
W2\Q-4D 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
qC?\i['` 1.3.1 特殊光学性能
]$gBX= 1.3.2 应用前景
`:fc*n,* 1.4 超精密加工技术的发展
_laLTP* 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
muqIh!nn 1.5.1 光学产品设计及评估
NiTLQ"~e 1.5.1.1
光学系统应用研究
47 _";g@X 1.5.1.2 光学系统优化设计
zHsWj^m" 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
4 9zOhG
| 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
t!"XQ$g' 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
h#iFp9N 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
Z>#MTxU( 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
CH/*MA 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
&\0V*5tI 参考文献
|:?JSi0 D3+UV+&R/ 第2章 自由曲面光学设计
ve|`I=?2 2.1 自由曲面光学设计概述
yIdM2#`u 2.2 非球面光学成像系统的设计
ihrl!A5 2.2.1 光学成像系统的基本结构
DlXthRM 2.2.2 非球面的定义
}4n?k'_s? 2.2.3 非球面空间光线的追迹
{} 11U0 2.2.4 非球面的初级像差
i+z;tF` 2.3 自由曲面光学系统的设计
? <.U, 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
TdAHw
@( 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
yb(zyGe 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
`RG_FS"v 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
4l~0LdYXKm 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
>{dj6Wo 2.4 光学系统的优化
dU~DlaEy( 2.4.1 评价函数
]k(n_+! 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
MFyMo 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
jBvZ>H+w~ 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
"c S?t 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
h*qoe(+ZD 2.4.2 最小二乘法
G
39 2.4.2.1 概述
P|S'MS';: 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
x>@+lV'O 2.4.3 基因算法
,DT=( 2.5 光学系统的像质评定
2@(Qd3N( 2.5.1 瑞利判据
J6H3X;vxQw 2.5.2 点列图法
UJ'}p&E 2.5.3 光学传递函数法
`euk&]/^.) 2.6 自由曲面成像系统设计思路
r"MKkSEM 2.7
照明系统设计基础
:W/,V^x} 2.7.1 辐射度学中的量
myj^c>1Iz 2.7.2 亮度学中的量
'42P=vzo 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
90pk 参考文献
Y( D@B|"'m # Z*nc0C 第3章 超精密加工技术
a%-P^M;a2 3.1 超精密加工机床的关键技术
'S
f 3.1.1 超精密主轴部件
pEjA*6v|, 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
'M*+HY\.0 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
3eV(2 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
J!QzF)$4J 3.1.2.3 导轨形式的选用
U~SOHfZ%( 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
su`]l"[,] 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
$?OuY*ZeY9 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
1f 0"z1 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
VxOrrs7Z 3.2 单点超精密切削技术
T~k5` ~\( 3.2.1 两轴超精密加工机床
7^bO` 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
9oteQN{9 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
]3iu-~ 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
f.gkGwNk 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
&8Cuu$T9) 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
7CGKm8T 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
K/ q:aMq 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
x@I@7Pvo3 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
\^wI9g~0 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
Ah_'.r1<P9 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
>9f-zv(n 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
'iN8JO> 3.3.1 光学自由曲面加工原理
wovWEtVBU 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
a#=GLB_P( 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
OC'cP[$ _ 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
@|&P#wd.u 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
FU0&EO 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
p&F=<<C 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
47"ERfP 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
HFwT
3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
g eaeOERc 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
'}c0:,5 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
bQk5R._got 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
Gb%PBg}HH 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
@ :i>q$aF 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
uU`zbh}]L. 3.4.1 自由曲面抛光
m=2TzLVv 3.4.2 超精密抛光自由曲面
r+HJ_R,5A 3.4.3 抛光策略建模与优化
ushQWP) 3.4.4 试验研究
R|{6JsjG10 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
kTG}>I 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
EOV<|WF> 参考文献
uH]n/Kv1, \O?#gW\tR 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
&l%#OI}OE 4.1 概述
4qjY,QJ 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
6^['g-\2 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
7,|-%!p[ 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
oZ%t! Fl1 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
xYM!mcA 4.2.4 超精密3D坐标测量机
mxjY-Kq 4.3 光学自由曲面形状测量原理
n$}c+1
4.3.1 形状评定的数学模型
94W9P't 4.3.1.1 基准曲面的重构
2o/}GIKj 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
2P9h x5PiV 4.3.2 形状误差评定参数
Zx5vIm 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
R\yw9!ESd 4.3.3.1 仿真分析
xYRL4 4.3.3.2 试验分析
G\TyXq_4 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
%@*diJ 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
sl%B-;@I 4.4.1.1 测量规划和采样策略
yq[C?N &N 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
&nj@t>5Bs$ 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
&cDnZ3Q; 4.4.3 试验验证及结果
RKIqg4>E 4.4.3.1 非球面表面评定
g<KBsz!{ 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
L4SFu.J' 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
[m!\ZK 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
1h]Dc(Oc#= 4.5.1 光学表面形貌测量
M&@9B)|= 4.5.1.1 多项式拟合法
t ba%L 4.5.1.2 滤波法
XXmtpM8 4.5.1.3 Motif法
nb22bXt 4.5.1.4 分形法
?mRU9VY 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
mRfF) 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
a+zE`uY
4.5.3.1 仿真分析
u&bo32fc 4.5.3.2 试验验证
LUKdu&M 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
x1+8f2[ 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
w{K_+}fAC 参考文献
}RG VILzx+v
M 第5章 超精密加工过程仿真及优化
fVo)# Bj 5.1 材致振动
<JYV
G9s} 5.1.1 材致振动的概念
#)=P/N1 5.1.2 微量切削力预测
dB_\0?jJ- 5.1.3 动态切削系统模型
1>57rx"l 5.2 表面粗糙度预测
T
-C2V$1 5.3 加工过程仿真工件模型
]_|qv1K6 5.3.1 工件模型
nd_d tsp# 5.3.2 仿真数据记录
J9I!d.U 5.3.3 刀具模型
uGc}^a2 5.3.3.1 刀具模型描述
SMqJMirR 5.3.3.2 刀具轮廓描述
kP6g0,\|a| 5.3.3.3 刀具扫描体简化
Jh M.P9 5.3.4 车削加工过程仿真
398}a!XM 5.4 虚拟加工和检测系统
hXbb+j 5.4.1 VMIS体系结构
rt!5Tl+v 5.4.2 虚拟现实环境
a,M7Bbx 5.4.3 加工系统设备建模方法
Jan73AOX 5.4.3.1 虚拟机床
f]%$HfF@ 5.4.3.2 虚拟测量机
M*8Ef^-U`t 5.4.3.3 虚拟刀具
QF'N8Kla 5.4.3.4 虚拟夹具
^#lPXC Bg 5.4.4 虚拟加工模块
Po(9BRd7 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
[)#,~L3 5.4.4.2 加工仿真子系统
];Bh1 5.4.5 虚拟检测模块
o}7`SYn 5.5 切削参数的优化选择
~e ]83? 5.6 误差补偿
y!mjZR,& 5.6.1 对刀误差预测与补偿
MPT*[&\- 5.6.2 机床几何误差补偿
R BwI*~%g{ 参考文献
b!5W!vcK z[}[:H8 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.
aJOhji<b#L 6.1 概述
6*GY%~JbD 6.2 集成制造系统
-+#\WB{AI 6.2.1 光学设计模组
^yu0Veypy 6.2.2 数据转换模组
jzdK''CHi 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
x<~ pqq8] 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
m:)v>v u 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
"^Tb8! 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
P<
O [S 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
iZwt,)( 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
EUu"H` E+ 6.3 成功应用案例-
:
JD%=w_ 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
o[O-|XL_ 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
|94"bDL3~ 参考文献
AWi~qzTZ Zh6bUxr 第7章 自由曲面光学设计实例
Tc T%[h! 7.1 非球面成像系统
r|{h7' 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
GTeFDm;T^ 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
M0S}-eXc5 7.2 自由曲面成像系统
!G90oW 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 co|jUDu>W 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
zVd2kuI&? ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
QDF1$,s4i 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
m@u!frE, 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
m3+MRy5 7.2.3.3 三光眼镜
vjhd| 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
z\sy~DM;> 7.2.4 二元光学目镜
O1ofN#u 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
kBS;SDl) 7.2.6 多棱镜一
o6'I%Gs 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
#Ne<=ayS 7.2.6.2 双影镜设计
2+s_*zM- 7.2.6.3 柱面镜设计
qb]n{b2 7.2.6.4 多棱镜设计
`kpX}cKK} 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
"
2Dz5L1v 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
q?nXhUD 7.3 自由曲面照明系统
`{gkL- 7.3.1
LED准直内透镜
\ExM.T 7.3.2 LED准直外透镜
O={4 >>F 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
>8"oO[U5> 7.3.4 侧面发光LED内透镜
C\ZL*,%} 7.3.5 侧面发光LED外透镜
TUw^KSa 7.3.6 LED二次光学组件
rr>QG<i;G 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
jr|(K*; 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
8V`NQS$ 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
[2pp)wq 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
mSp- 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
Hzcy' 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
1XSA3;ZEc 参考文献
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