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]
w jkh*Y \(\a= 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。
_RIU,uJs aS [[
AL
[{7#IZL y*iZ;Bv j 序
nONuw;K 前言
arL>{mj 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
=?OU^u`C 1.1 自由曲面光学的发展
8Rj5~+5 1.2 自由曲面光学组件
*igmi9A 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
$@z77td3 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
?6:qAFw 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
P~\rP6
; 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
ZexC3LD" 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
ZE=sw}= 1.3.1 特殊光学性能
*O_fw 0jV 1.3.2 应用前景
z0}j7ns] 1.4 超精密加工技术的发展
='m$O 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
SxRJ{m~ 1.5.1 光学产品设计及评估
&BPYlfB1 1.5.1.1
光学系统应用研究
VIp|U{ 1.5.1.2 光学系统优化设计
gQ\.|'% 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
A^OwT#
1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
|}G"^r 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
KR?;7*qF 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
eGEwXza 4 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
W3.[d->X 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
=!\Nh,\eQ 参考文献
+VUkV-kP y[ dBmTY 第2章 自由曲面光学设计
p'h'Cz 2.1 自由曲面光学设计概述
X?_rD'3 2.2 非球面光学成像系统的设计
Usf@kVQ 2.2.1 光学成像系统的基本结构
doanTF4Da 2.2.2 非球面的定义
.\XRkr'- 2.2.3 非球面空间光线的追迹
SP%X@~d 2.2.4 非球面的初级像差
s 4`-mIa 2.3 自由曲面光学系统的设计
WESD^FK 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
UPfE\KN+p# 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
E/:U,u{ 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
bbC@ 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
2y!n c% 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
rp@:i _] 2.4 光学系统的优化
mE<_oRM) 2.4.1 评价函数
TZgtu+& 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
;dzy5o3 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
[piK"N 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
+p\E%<uQ 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
tb&?BCp 2.4.2 最小二乘法
d'_q9uf' 2.4.2.1 概述
d8wGXNd7B 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
L~&S<5? 2.4.3 基因算法
/4r2B.91O 2.5 光学系统的像质评定
)la3GT*1mS 2.5.1 瑞利判据
j3sz"( 2.5.2 点列图法
\m7\}Nbz0/ 2.5.3 光学传递函数法
H1-DK+Q: 2.6 自由曲面成像系统设计思路
#*A&jo'E 2.7
照明系统设计基础
WM+8<|)n 2.7.1 辐射度学中的量
,l&?%H9q 2.7.2 亮度学中的量
!td!">r46e 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
0ca0-vY 参考文献
ci;2XLAM NO*,}aeG 第3章 超精密加工技术
qJ;~ANwt 3.1 超精密加工机床的关键技术
J`5VE$2M 3.1.1 超精密主轴部件
*8)?ZZMM 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
?i<l7 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
0N1t.3U 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
29:2Xu i 3.1.2.3 导轨形式的选用
["nWIs[h 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
mu
B Y 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
Xq1#rK( 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
I[%IW4jJ 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
KGJSGvo+y 3.2 单点超精密切削技术
t]&.'n, 3.2.1 两轴超精密加工机床
n~lB} 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
`ulQ C 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
>)K3 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
P"7` :a 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
|co#X8J 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
8J,^O04< 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
B>i%:[-e 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
V_
6K ?~j 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
gxhp7c182 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
qBk[Afjgz 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
](oeMl18R 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
M.H!dZ 3.3.1 光学自由曲面加工原理
_L8&.=4]i 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
[
&Wy $ 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
Z*Ffdh>*:& 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
1'~+.92Y 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
E:rJi] 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
;*5z&1O 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
2@(+l*.Q 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
/,:cbpHsu 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
pRfKlTU\ 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
vT5GUO{5 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
Cnpl0rV~5 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
JSg=9p$ 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
;FlDRDZ% 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
.;?ha' 3.4.1 自由曲面抛光
lsV>sW4]Z 3.4.2 超精密抛光自由曲面
ydD:6bBX 3.4.3 抛光策略建模与优化
YEV;GFI1 3.4.4 试验研究
kYS#P(1 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
7_Vd%<: 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
8+!G/p 参考文献
d)48m}[: >%"TrAt 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
0uKm)t/ 4.1 概述
i8<5|du&? 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
<c@dE 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
uEPm[oyX 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
fe4/[S{a 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
W[QgddR 4.2.4 超精密3D坐标测量机
MeD/)T{ G~ 4.3 光学自由曲面形状测量原理
nkq{_;xp 4.3.1 形状评定的数学模型
?z`yNx6 4.3.1.1 基准曲面的重构
-0(+a$P7e 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
'1!%yKc0 4.3.2 形状误差评定参数
mmFcch$Jv 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
U;&s=M0[ 4.3.3.1 仿真分析
"=?JIQ 4.3.3.2 试验分析
rDaiAx& 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
W*H %\Y:N 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
2v?#r"d 4.4.1.1 测量规划和采样策略
^N}{M$ 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
lS;S:-
-F 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
3 }
$9./+ 4.4.3 试验验证及结果
;d7Qw~v1s 4.4.3.1 非球面表面评定
o)\EfPT 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
'o]}vyz; 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
g3n>}\xG> 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
OG IN- 4.5.1 光学表面形貌测量
bAY>o 4.5.1.1 多项式拟合法
1b=\l/2 4.5.1.2 滤波法
cL%eP. 4.5.1.3 Motif法
_58&^:/^ 4.5.1.4 分形法
`5t~
Vlp 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
I<lkociUCG 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
$v{sb, 4.5.3.1 仿真分析
l5e`m^GK 4.5.3.2 试验验证
#I yM`YB0 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
7<Ut/1$MI 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
O6-"q+H) 参考文献
DKQQZ`PF ~}YgZ/U7T 第5章 超精密加工过程仿真及优化
.R+n}>+K 5.1 材致振动
bxz6
>> 5.1.1 材致振动的概念
uN9.U _ 5.1.2 微量切削力预测
az:lG(ZGw 5.1.3 动态切削系统模型
A|L-;P NP 5.2 表面粗糙度预测
1eqFMf 5.3 加工过程仿真工件模型
e]jzFm~ 5.3.1 工件模型
1p>&j%dk 5.3.2 仿真数据记录
(j}Wt8 5.3.3 刀具模型
6l?KX 5.3.3.1 刀具模型描述
QZ-6aq\sgp 5.3.3.2 刀具轮廓描述
?IG+U TI 5.3.3.3 刀具扫描体简化
[0NH#88ym< 5.3.4 车削加工过程仿真
,J-YfL^x6* 5.4 虚拟加工和检测系统
``?Z97rH 5.4.1 VMIS体系结构
() HIcu*i 5.4.2 虚拟现实环境
\ U`rF 5.4.3 加工系统设备建模方法
$/i;UUd 5.4.3.1 虚拟机床
'UCF2L 5.4.3.2 虚拟测量机
=dC5q{ 5.4.3.3 虚拟刀具
+QrbW 5.4.3.4 虚拟夹具
{u7_<G7 5.4.4 虚拟加工模块
&_6B{Q 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
u|8V7*)3 5.4.4.2 加工仿真子系统
:'dH)yO 5.4.5 虚拟检测模块
7^8<[8 5.5 切削参数的优化选择
k3"Y!Uha: 5.6 误差补偿
D #twS 5.6.1 对刀误差预测与补偿
PsMCs|* 5.6.2 机床几何误差补偿
;(Qm<JAa 参考文献
h "r)z6Q/ T xwZ3E 第6章 自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台.
~_L_un.R 6.1 概述
;l b@o,R : 6.2 集成制造系统
?<$DQ%bf 6.2.1 光学设计模组
k!,&L$sG 6.2.2 数据转换模组
t5za$kW'& 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
~|)'vK8W 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
+l$BUX 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
,}#l0BY 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
B1gBvss 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
3>sA_ 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
q:v&wb% 6.3 成功应用案例-
uod&'g{N 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
ZgI1Byf 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
$'VFb=?XrK 参考文献
PM%Gsy]q >'lte& 第7章 自由曲面光学设计实例
!n/"39KT 7.1 非球面成像系统
X}3o 7.1.1 非球面在校正与孔径有关的各区带高级球差上的应用
*]
cm{N 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
Xn3Ph!\Z5e 7.2 自由曲面成像系统
+lqX;*a=N
7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 _gF )aE 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
13P8Zmco ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
F\;G'dm 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
7fJWb)z!k 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
toCT5E_0= 7.2.3.3 三光眼镜
Fn!kest 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
3v%V\kO=F 7.2.4 二元光学目镜
V"@]PI pr 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
W`-AN}C# 7.2.6 多棱镜一
<J QvuC 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
T/&4lJ^2l^ 7.2.6.2 双影镜设计
y\&`A:^[ A 7.2.6.3 柱面镜设计
!7-dqw%l 7.2.6.4 多棱镜设计
W]rK*Dc 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
5l"v:Px 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
1yN/+Rq 7.3 自由曲面照明系统
>{^&;$G+* 7.3.1
LED准直内透镜
2 -uL 7.3.2 LED准直外透镜
0)'^vJe 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
/r Hd9^Y 7.3.4 侧面发光LED内透镜
aD@sb o 7.3.5 侧面发光LED外透镜
1^zpO~@S 7.3.6 LED二次光学组件
k/yoRv% 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
gG^K\+S 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
xCMcS~
3/ 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
<OcD [5 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
M38QA 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
E8~Bp-G) 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
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