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]
l%2B4d9"v y;9K 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。
. 55aY~We nzYFa J +
mW_A3S5 0XIrEwm@% 序
\BsvUGd 前言
9qZ|=r]y' 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
Z[j-.,Qu 1.1 自由曲面光学的发展
[iSLn3XXRX 1.2 自由曲面光学组件
gY=+G6;=< 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
ER$~kFE2yP 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
1 gRR 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
v#IZSBvuQK 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
T5U(B3j_ 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
]}0+7Q 1.3.1 特殊光学性能
}Ty_} 6a5 1.3.2 应用前景
.Qj`_q6= 1.4 超精密加工技术的发展
] @1ncn7N 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
|om3* ]7 1.5.1 光学产品设计及评估
LyXABQ] 1.5.1.1
光学系统应用研究
bL7mlh 1.5.1.2 光学系统优化设计
=WP}RZ{S 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
}fxH>79g 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
U(qM( E 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
0$49X 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
a-DE-V Uls 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
8%U)EU 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
&jPsdv h 参考文献
d{GXFT;0 cKy%0oTla 第2章 自由曲面光学设计
J.`.lQ$z 2.1 自由曲面光学设计概述
CUw
9aH 2.2 非球面光学成像系统的设计
I`KN8ll 2.2.1 光学成像系统的基本结构
!*#=7^# 2.2.2 非球面的定义
@49^WY 2.2.3 非球面空间光线的追迹
)'<zC 2.2.4 非球面的初级像差
XJOo.Y 2.3 自由曲面光学系统的设计
]X _& 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
?,),%JQ 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
CGg6n CB 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
)5V1HWjU 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
Cw^)}23R 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
d ly 0874 2.4 光学系统的优化
C"mb-n7s 2.4.1 评价函数
#QDV_ziE5 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
%r,2ZLZ 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
(}qLxZ/U 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
1Q;`<= 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
&
='uAw 2.4.2 最小二乘法
"Ii!)n, 2.4.2.1 概述
(c*Dvpo1 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
bKaV]Uy 2.4.3 基因算法
>)
:d38M 2.5 光学系统的像质评定
O@Kr}8^, 2.5.1 瑞利判据
-jw=Iyv 2.5.2 点列图法
6qA{l_V 2.5.3 光学传递函数法
t[
MRyi)LF 2.6 自由曲面成像系统设计思路
aY+>85?g 2.7
照明系统设计基础
'}Y8a$(;V 2.7.1 辐射度学中的量
|O+binq 2.7.2 亮度学中的量
JuI,wA 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
UX9o 参考文献
J/*[wj nBj7 Q!lW 第3章 超精密加工技术
K^vMIo h 3.1 超精密加工机床的关键技术
*ZEs5`x 3.1.1 超精密主轴部件
Yb\36| 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
3G&1. 8 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
0\o'd\ 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
}R'oAE}$ 3.1.2.3 导轨形式的选用
Fy@D&j 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
g/yXPzLU 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
G j:| 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
vT~ a} 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
A|+{x4s` 3.2 单点超精密切削技术
3WVHI$A9 3.2.1 两轴超精密加工机床
vtT:c.~d 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
Dx%fW` 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
GgYomR: 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
!14z4]b 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
_8>"&1n 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
]7O?c= 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
&_6:TqJ 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
'huLv(Uu 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
w?C\YKF7 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
M/qiA.C@W 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
"869n37 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
yC5|"+
A$ 3.3.1 光学自由曲面加工原理
S'e2~-p0F 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
1 &<@(S< 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
V+q RDQ 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
-wt2ydzos 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
l]Sui_+ZU 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
hg~fFj3ST 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
gs3}rW 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
;sf/tX 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
k|D!0^HE[ 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
tQ67XAb 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
)Fw)&5B! 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
GXl?Zg 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
>seB["C 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
GwULtRa/ 3.4.1 自由曲面抛光
4Ojw&ys@V 3.4.2 超精密抛光自由曲面
5 $J 3.4.3 抛光策略建模与优化
dw|0K+-PH 3.4.4 试验研究
]lY9[~
v 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
^q`*!B9@ 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
P.:T
zk6 参考文献
NC}#P<U ZIp=JR8o$ 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
pS\>X_G3 4.1 概述
=.c"&,c?L 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
_;{-w%Vf 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
86g+c 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
K;PpS*! 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
Q/9b'^UJ 4.2.4 超精密3D坐标测量机
M)7enp) F. 4.3 光学自由曲面形状测量原理
Q:\hh=^ 4.3.1 形状评定的数学模型
0Pk-FSY|f 4.3.1.1 基准曲面的重构
3@L%#]xwi 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
@El<"\ 4.3.2 形状误差评定参数
M\f0
=`g 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
Biwdb 4.3.3.1 仿真分析
[
UJj*n 4.3.3.2 试验分析
08a|]li 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
!*gAGt_ 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
Hi9z<l=$
4.4.1.1 测量规划和采样策略
0 y%R 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
[\1l4C 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
ErC[Zh"'' 4.4.3 试验验证及结果
cG:`Zj~4 4.4.3.1 非球面表面评定
U^&Cvxc[[ 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
K7c8_g*>4= 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
|5Pbc&mH8A 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
o=QF>\\ 4.5.1 光学表面形貌测量
N sL"p2w~ 4.5.1.1 多项式拟合法
"S:N-Tf%U 4.5.1.2 滤波法
+.I'U9QeUN 4.5.1.3 Motif法
. $YF|v[= 4.5.1.4 分形法
>ULp! 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
".?{Y(~ 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
1.uQ(>n 4.5.3.1 仿真分析
;[ueNP%*y| 4.5.3.2 试验验证
CaBS0'
n 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
KCE-6T 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
@/L. BfTz 参考文献
J
*?_SnZ &NeYKh? 第5章 超精密加工过程仿真及优化
,r;d { 5.1 材致振动
9G+rxyWMW 5.1.1 材致振动的概念
I;H9<o5 5.1.2 微量切削力预测
a HL '(< 5.1.3 动态切削系统模型
ZF(=^.gc 5.2 表面粗糙度预测
gq3OCA!cX 5.3 加工过程仿真工件模型
ot#kU 8f 5.3.1 工件模型
cV,Dl`1r 5.3.2 仿真数据记录
q)+n2FM 5.3.3 刀具模型
8 {%9%{ 5.3.3.1 刀具模型描述
M) XQi/ 5.3.3.2 刀具轮廓描述
mp3_n:R? 5.3.3.3 刀具扫描体简化
6 JYOe 5.3.4 车削加工过程仿真
J6D$ i+ 5.4 虚拟加工和检测系统
a&Du5(r;! 5.4.1 VMIS体系结构
bGc|SF<V 5.4.2 虚拟现实环境
$#3<rcOq 5.4.3 加工系统设备建模方法
G!%XQ\a! 5.4.3.1 虚拟机床
q.Z#7~6`3 5.4.3.2 虚拟测量机
a' o8n6i 5.4.3.3 虚拟刀具
>0#q!H,X 5.4.3.4 虚拟夹具
#-j!
;? 5.4.4 虚拟加工模块
os^SD&hL 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
+N:6wZ7<f 5.4.4.2 加工仿真子系统
.BDRD~kB 5.4.5 虚拟检测模块
<|Eby!KXR 5.5 切削参数的优化选择
wg0.i?R-] 5.6 误差补偿
!&p:=}s 5.6.1 对刀误差预测与补偿
n4T2'e 5.6.2 机床几何误差补偿
@i-@mxk6< 参考文献
FKnQwX.0 oHd0
<TO 第6章 自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台.
0P3|1= 6.1 概述
)Q/`o,Vm 6.2 集成制造系统
aw%vu 6.2.1 光学设计模组
*1S.9L 6.2.2 数据转换模组
42wC."A 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
JD`;,Md 6.2.3.1 光学自由曲面自动编程及刀具轨迹仿真软件开发
?V:]u3 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
<sYw%9V 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
5>[sCl- 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
%aE7id>v6 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
T^;Jz!e 6.3 成功应用案例-
=k<4mlok^ 6.3.1 案例1:用于激光打印机的关键f-0透镜型芯零部件
"|r^l 6.3.2 案例2:用于手机等微透镜阵列背光板的光学微结构
^I~T$YjC ' 参考文献
J~'Q^O3@ G|oB'~{& 第7章 自由曲面光学设计实例
@j2*.ee 7.1 非球面成像系统
)/T$H| 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
*
r4/|.l 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
9iddanQA 7.2 自由曲面成像系统
xc<eU`-'b 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 gXLZ) >+A+ 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
$F`<&o ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
],}afa!A 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
E(3+o\w 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
-WBz]GW4r 7.2.3.3 三光眼镜
v\9,j 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
Q1I_=fT 7.2.4 二元光学目镜
mx(%tz^t 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
=
EChH@3 7.2.6 多棱镜一
g6/N\[b% 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
:;*#Qh3" 7.2.6.2 双影镜设计
8xpYQ<cax 7.2.6.3 柱面镜设计
5az
4N T 7.2.6.4 多棱镜设计
ctUF/[_w; 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
CBnouKc: 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
:n>ccZeMv 7.3 自由曲面照明系统
rE{Xo:Cf 7.3.1
LED准直内透镜
"kBqY+:Cn 7.3.2 LED准直外透镜
BXK::M+ 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
)4L%zl7 7.3.4 侧面发光LED内透镜
l88a#zUQDN 7.3.5 侧面发光LED外透镜
qzlMn)e 7.3.6 LED二次光学组件
JfP\7 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
:OQ:@Yk 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
2hwXWTSu 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
Ux)p%- 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
,+f0cv4 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
hr!f:D 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
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