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]
g>w {{G mpVD;)?JmM 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。
Hvy$DX|p ;(;~yB|NZ5
xO<%lq` }aI>dHL 序
}A;YM1^$ 前言
^6F, lS _t 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
^8]7
1.1 自由曲面光学的发展
Am*lx 1.2 自由曲面光学组件
J7aYi]vI 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
%g89eaEZ 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
1^V.L+0s] 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
*//z$la 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
l{ql'm 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
8 4reyA 1.3.1 特殊光学性能
n9k 1.3.2 应用前景
Kng=v~)N' 1.4 超精密加工技术的发展
PApr8Xe 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
%zRuIDmv 1.5.1 光学产品设计及评估
r!eW]M 1.5.1.1
光学系统应用研究
1>Vq<z 1.5.1.2 光学系统优化设计
T /IX(b'< 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
4g}r+!T 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
&y|Ps eH" 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
2@pEiq3 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
M5d EZ 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
Qt_KUtD 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
,_w}\'?L 参考文献
J(maJuY v*.iNA;&i 第2章 自由曲面光学设计
V?)V2>] 2.1 自由曲面光学设计概述
Z)=S>06X Q 2.2 非球面光学成像系统的设计
|;t{L^ 2.2.1 光学成像系统的基本结构
B B'qbX3xK 2.2.2 非球面的定义
-e_TJA 2.2.3 非球面空间光线的追迹
YO?o$Hv16 2.2.4 非球面的初级像差
x>BFK@# 2.3 自由曲面光学系统的设计
s6(md<r 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
E]g6|,4~- 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
+ug/%Iay{k 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
u ysTyzx 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
a_{'I6a*, 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
99By.+~pX 2.4 光学系统的优化
u;1[_~ 2.4.1 评价函数
M2d&7>N 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
Ex*{iJ;\ 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
@"/H
er 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
Qy4Pw\ 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
'/9MN;_ 2.4.2 最小二乘法
QfPw50N; 2.4.2.1 概述
)1@%!fr 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
DcM/p8da 2.4.3 基因算法
QkD]9#Id& 2.5 光学系统的像质评定
#DJZ42 2.5.1 瑞利判据
O:T
49:R}r 2.5.2 点列图法
Z,O-P9jC 2.5.3 光学传递函数法
i!3*)-a\~` 2.6 自由曲面成像系统设计思路
-wl&~}%M 2.7
照明系统设计基础
GVn'p
Wg 2.7.1 辐射度学中的量
#8M^;4N>[ 2.7.2 亮度学中的量
8*{jxN'M 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
gp $Rf9\ 参考文献
:7obxW1X QLHEzEvf{/ 第3章 超精密加工技术
8@S]P0lk 3.1 超精密加工机床的关键技术
rLmc(-q 3.1.1 超精密主轴部件
{r|RH"|?Z( 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
w,R6:*p5 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
Ik5V? 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
!T
,=kh 3.1.2.3 导轨形式的选用
_:5t~29 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
es%py~m) 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
$""kZ 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
;XjXv' 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
#;@I. 3.2 单点超精密切削技术
bXXX-Xc 3.2.1 两轴超精密加工机床
'X6Y!VDd 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
S'ms>ZENC 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
S0:Oep 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
c VO-iPK 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
H`URJ8k$Q 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
>m<T+{` 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
}fo_"bs@ 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
L{)t(H>O 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
98?O[= 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
-m>3@"q 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
;C:|m7| 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
+s;Vfc$b]H 3.3.1 光学自由曲面加工原理
Yh@2m9 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
k4u/vn`&r 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
p$jAq~C 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
(aSuxl.Dq 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
$Zw+"AA 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
wpi$-i` 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
Zz/p'3?# 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
Fo;:GX,b 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
c|aX4 =Z 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
En\q. 3
5 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
j;z7T;!i 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
^ACrWk~UY 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
$_TS]~y4} 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
Qy[S~D_ 3.4.1 自由曲面抛光
*jPd=+d 3.4.2 超精密抛光自由曲面
%la1-r~ 3.4.3 抛光策略建模与优化
XOI"BLd 3.4.4 试验研究
33D2^Sf6" 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
S^p^)
fAmF 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
"$o>_+U
参考文献
lA1 f_xvX f: 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
#>,E"-]f 4.1 概述
-mh"["L" 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
n=F
r v*"Z 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
4KR` 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
A?}[rM
Z 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
@H4]Gp ] 4.2.4 超精密3D坐标测量机
Aaq%'07ihW 4.3 光学自由曲面形状测量原理
8Yf*vp>T/x 4.3.1 形状评定的数学模型
:#?_4D!r 4.3.1.1 基准曲面的重构
%D:VcY9OC 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
_Z9d.- 4.3.2 形状误差评定参数
"-X8 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
_
A#lyp 4.3.3.1 仿真分析
6_u!{ 4.3.3.2 试验分析
39
zfbxX 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
NQZ /E )f 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
!uIY , 4.4.1.1 测量规划和采样策略
4u%AZ<-C}m 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
/!?Tv8TPp 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
]cS(2hP7 4.4.3 试验验证及结果
,tg]Gt 4.4.3.1 非球面表面评定
mTWd+mx 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
#5{xWMp/0 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
PI`Y%! P 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
>4kQ9lXL 4.5.1 光学表面形貌测量
ED79a: 4.5.1.1 多项式拟合法
cNmAr8^} 4.5.1.2 滤波法
u pUJF`3 4.5.1.3 Motif法
G!I5Er0pdy 4.5.1.4 分形法
@sZ7Ka 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
G<<;a 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
LiQH!yHW 4.5.3.1 仿真分析
tx9%.)M:n 4.5.3.2 试验验证
>yP>]r+ 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
>#;;g2UV 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
SSE,G!@ 参考文献
~aQR_S .|07IH/Di{ 第5章 超精密加工过程仿真及优化
CL7/J[TS 5.1 材致振动
!]A/ID0K 5.1.1 材致振动的概念
`RE>gX 5.1.2 微量切削力预测
~'0n
]Fw 5.1.3 动态切削系统模型
8$47Y2r@ 5.2 表面粗糙度预测
L&:A59)1k 5.3 加工过程仿真工件模型
Ps\4k#aOv 5.3.1 工件模型
-X%twy= 5.3.2 仿真数据记录
c?c\6*O 5.3.3 刀具模型
PX&}g-M9 5.3.3.1 刀具模型描述
H\<0{#F 5.3.3.2 刀具轮廓描述
S[/udA 5.3.3.3 刀具扫描体简化
VZ`YbY 5.3.4 车削加工过程仿真
Sw-2vnSdM 5.4 虚拟加工和检测系统
S["r
@< 5.4.1 VMIS体系结构
(yd(ZY 5.4.2 虚拟现实环境
( )ldn?v 5.4.3 加工系统设备建模方法
/=9dX;
# 5.4.3.1 虚拟机床
)y:))\> 5.4.3.2 虚拟测量机
udr|6EjD. 5.4.3.3 虚拟刀具
hH;i_("i(h 5.4.3.4 虚拟夹具
30Qp:_D 5.4.4 虚拟加工模块
.:Wp9M 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
;ud"1wH 5.4.4.2 加工仿真子系统
lcReRcjm 5.4.5 虚拟检测模块
a+k3wzJ 5.5 切削参数的优化选择
Y*#TfWv: 5.6 误差补偿
!~'D;Jh 5.6.1 对刀误差预测与补偿
~/aCzx~ 5.6.2 机床几何误差补偿
:cXN
Fu\C 参考文献
UMD\n<+cG, ZXiJ5BZ 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.
?LU>2!jN 6.1 概述
jll|y0 6.2 集成制造系统
j8^#698X 6.2.1 光学设计模组
j%Uoigi 6.2.2 数据转换模组
gy|o#&e]% 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
+N2ILE8[< 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
x=x%F; 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
$X\2h+ Os 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
JHZjf7g$k 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
? }`mQ <~ 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
Z:x`][vg 6.3 成功应用案例-
,->5 sJ{U 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
tBl(E 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
8+Gwv
SDU 参考文献
<~_XT>`y /"~UGn]R 第7章 自由曲面光学设计实例
{KEmGHC4R 7.1 非球面成像系统
wHx_lsY; 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
8$X3 J[_j 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
DeT$4c*:[ 7.2 自由曲面成像系统
A>FWvlLw'm 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 "K+EZ%~< 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
*ywr_9 ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
fuF{8-ua 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
8=0I4\ 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
4)'U!jSb 7.2.3.3 三光眼镜
m] -cRf)9 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
`YMd0* 7.2.4 二元光学目镜
WoNY8
8hT 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
j}(m$j' 7.2.6 多棱镜一
91q 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
%@TC-
xx 7.2.6.2 双影镜设计
w
$`w 7.2.6.3 柱面镜设计
-g|ji. 7.2.6.4 多棱镜设计
Mk+G(4p 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
rQ U6*f 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
2\T\p<_20 7.3 自由曲面照明系统
*BF[thB:a 7.3.1
LED准直内透镜
l5KO_"hy 7.3.2 LED准直外透镜
r}D#(G$ 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
Sw5-^2x0' 7.3.4 侧面发光LED内透镜
H3ovF 7.3.5 侧面发光LED外透镜
n}(A4^=4KQ 7.3.6 LED二次光学组件
x7G*xHJ 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
%k )H7nj 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
.sFN[>) 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
6h %rt]g 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
G|8>Q3D 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
}@tgc?CD 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
=_ b/g 参考文献
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WY!4^<|w" K4YD}[