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]
$Kgw6 -(9>{!",J 学自由曲面的设计、加工及测量技术是一门新兴的学科。《超精密自由曲面
光学设计、加工及测量技术》系统介绍了自由曲面光学组件设计、加工、测量的基本理论、最新发展及应用实例,还总结了作者多年从事超精密加工技术研究的成果和经验。全书共分7章,包括自由曲面光学超精密制造技术概述、自由曲面光学设计、超精密加工技术、光学自由曲面超精密测量技术、超精密加工过程仿真及优化、自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台及自由曲面光学设计实例。《超精密自由曲面光学设计、加工及测量技术》可供光学设计及超精密加工的研究人员、相关企业的技术人员与决策者参考,也可作为高等学校相关专业研究生的参考教材。
=TKu2 zhtNL_ Iko1%GJ1Z rZ`ob x\S 序
9qS~-'&q# 前言
vI3L <[W 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
0o~? ]C 1.1 自由曲面光学的发展
FrBoE# 1.2 自由曲面光学组件
Q qGf* 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
SyFw 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
;sd[Q01 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
^`>,~$Q 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
d-Vttxa6 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
Zp@j*P 1.3.1 特殊光学性能
vYQ0e:P 1.3.2 应用前景
Qgx9JJ> 1.4 超精密加工技术的发展
.vsrZ_y? 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
=K'X:UM 1.5.1 光学产品设计及评估
"SC }C 1.5.1.1
光学系统应用研究
JDPn
1.5.1.2 光学系统优化设计
Vb^P{F 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
"ee:Z_Sz 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
"TW%-67 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
&Omo\Oq&W> 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
3cfJ(%'X 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
PyQt8Qlz 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
vN#?>aL 参考文献
MLwh&I9) K|JpkEw 第2章 自由曲面光学设计
]@E_Hx{S 2.1 自由曲面光学设计概述
8R?X$=$]!. 2.2 非球面光学成像系统的设计
)e&U'Fx 2.2.1 光学成像系统的基本结构
&V/n!|q<H 2.2.2 非球面的定义
to9~l"n.s 2.2.3 非球面空间光线的追迹
E4;vC ?K{ 2.2.4 非球面的初级像差
'5xIisP 2.3 自由曲面光学系统的设计
4WCWu} 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
\fC)]QZ 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
2I'gT$h 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
*_feD+rq 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
cbe&SxJ 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
cGF_|1` 2.4 光学系统的优化
;75m 9yGo 2.4.1 评价函数
|v,%!ps 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
UuXq+HYR 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
}!_x\eq^ 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
r{NCI 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
Hq<Sg4nz 2.4.2 最小二乘法
F}9!k LR 2.4.2.1 概述
}%e"A4v 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
a)L\+$@* 2.4.3 基因算法
E"i<fr
T 2.5 光学系统的像质评定
HURrk~[ 2.5.1 瑞利判据
Nr~9] S 2.5.2 点列图法
akR+QZ,) 2.5.3 光学传递函数法
gbvM2 2.6 自由曲面成像系统设计思路
{Hc [H- 2.7
照明系统设计基础
25EuVj`zL 2.7.1 辐射度学中的量
pO]{Y?X: 2.7.2 亮度学中的量
,uz+/K%OA5 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
)?_x$GKY 参考文献
@4sEHk
3 =AaTn::e/ 第3章 超精密加工技术
sKE7U>mz| 3.1 超精密加工机床的关键技术
Ml-GAkgG 3.1.1 超精密主轴部件
|#OMrP+oi 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
=Sjr*)<@j 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
&Bn>
YFu 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
.T!R]n 3.1.2.3 导轨形式的选用
vP k\b 3E 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
YoC{ t&rY 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
3K)12x$.K 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
D1xIRyc/ 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
:vsBobiJ 3.2 单点超精密切削技术
1=U(ZX+u 3.2.1 两轴超精密加工机床
6Bv!t2 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
pTzwyj!SD 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
s,z$Vt"h*K 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
KImBQ2 ^Tu 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
w_gFN%8 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
yT3q~#: 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
*yx5G-#? 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
JXT%@w>I 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
RC[mpR;2 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
:A,g :B 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
yM_ta '^$ 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
%R|_o<(#MJ 3.3.1 光学自由曲面加工原理
v@xbur\L 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
_1>Xk_ 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
+, IMN)?;z 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
3bWYRW 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
-'!K(" 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
3y#U|&]{ 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
yW=I*f 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
to2#PXf]y 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
aLo^f=S 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
CIt%7
\c 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
?cyBF*o 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
r%:Q(|v? 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
6H]rO3[8 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
2`Dqu"TWh 3.4.1 自由曲面抛光
U{`Q_Uw@$: 3.4.2 超精密抛光自由曲面
HpXQD; 3.4.3 抛光策略建模与优化
"Y1]6
Zu 3.4.4 试验研究
k vuSE 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
^i"~6QYE 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
bmid;X| 参考文献
!^Ly#$-X <2.87: 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
~10 >mg 4.1 概述
`] fud{ 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
>b1#dEY 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
c4Leh"ry 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
B2kKEMdGg 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
{0(:5% 4.2.4 超精密3D坐标测量机
`)aIFAW 4.3 光学自由曲面形状测量原理
On`T
pz/ 4.3.1 形状评定的数学模型
.="/n8B 4.3.1.1 基准曲面的重构
B=<Z@u 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
Nn/f*GDvK 4.3.2 形状误差评定参数
yIq.
m= 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
.#OD=wkN0 4.3.3.1 仿真分析
m)1+D"z 4.3.3.2 试验分析
j@o
\d%.'! 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
:>q*#vlb 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
8mc0(Z@ 4.4.1.1 测量规划和采样策略
W"meH~[Cp 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
5R%4fzr&g 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
#Fwf]{J 4.4.3 试验验证及结果
H6oU Ne 4.4.3.1 非球面表面评定
NZQl#ZJH: 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
L,/(^0; 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
,_iR 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
! N!A% 4.5.1 光学表面形貌测量
l ~C=yP(~ 4.5.1.1 多项式拟合法
O;6am++M@ 4.5.1.2 滤波法
3UNmUDl[~ 4.5.1.3 Motif法
/QW-#K|S& 4.5.1.4 分形法
\i.Yhl:O 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
?= RC?K 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
nYb{?{_ca8 4.5.3.1 仿真分析
q(XO_1W0V 4.5.3.2 试验验证
X+%5q =N 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
JFOXrRR=d 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
bm\Zp 参考文献
sQ
aP:@ pIhy3@bY 第5章 超精密加工过程仿真及优化
S)\Yc=~h 5.1 材致振动
45(n!"u65 5.1.1 材致振动的概念
(Do](C 5.1.2 微量切削力预测
*RllKP Y) 5.1.3 动态切削系统模型
N3m~nEj 5.2 表面粗糙度预测
LcW:vV|'K 5.3 加工过程仿真工件模型
xsERn F>` 5.3.1 工件模型
Z1Pdnc7S[ 5.3.2 仿真数据记录
c?t,,\o(} 5.3.3 刀具模型
A>Y#-e;<d 5.3.3.1 刀具模型描述
_qp^+ 5.3.3.2 刀具轮廓描述
B.Y8O^rx 5.3.3.3 刀具扫描体简化
@x[Arx^?} 5.3.4 车削加工过程仿真
gNaB^IY 5.4 虚拟加工和检测系统
d8Sr,t+ 5.4.1 VMIS体系结构
g5[r!XO 5.4.2 虚拟现实环境
+\s&v! 5.4.3 加工系统设备建模方法
2S@aG%-) 5.4.3.1 虚拟机床
&fRZaq'2R 5.4.3.2 虚拟测量机
EHlkt,h* 5.4.3.3 虚拟刀具
V+>.Gf 5.4.3.4 虚拟夹具
N#&/d nV 5.4.4 虚拟加工模块
g+pj1ycw/ 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
slH3c:j\ 5.4.4.2 加工仿真子系统
2 e9lk$ 5.4.5 虚拟检测模块
ud$*/ )/ 5.5 切削参数的优化选择
~ \3j{pr 5.6 误差补偿
"bmWr) 5.6.1 对刀误差预测与补偿
S7kZpD$ 5.6.2 机床几何误差补偿
;-"'sEu} 参考文献
H6V!W\:s eZvG 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.
{Q/_I@m]. 6.1 概述
E,gpi 6.2 集成制造系统
@q++eGm\Q 6.2.1 光学设计模组
RA
ER\9i 6.2.2 数据转换模组
jA,|.P> 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
7T/hmVi_ 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
Z_WJgH2c 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
Kq&JvY^ 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
%"=qdBuk 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
<d]
t{M62W 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
w#w?Y!JXo 6.3 成功应用案例-
R.)w
l 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
i"OY=iw-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
mNdEn<W 参考文献
,k+F8{Q. Sc,ajT 第7章 自由曲面光学设计实例
*'\xlsp# 7.1 非球面成像系统
}:xj%?ki 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
q7aH=dhw 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
2|:x_rcj 7.2 自由曲面成像系统
%WO4uOi:@ 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 DEN (pA\ 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
g?>V4WF ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
Wo,"$Z6B 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
K<~J*k<v 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
c?7Wjy 7.2.3.3 三光眼镜
.u^4vVz 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
!v?WyGbUg 7.2.4 二元光学目镜
z8*{i]j 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
*]+5T-R% $ 7.2.6 多棱镜一
AEO7I
f@ 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
!UF(R^ 7.2.6.2 双影镜设计
}e8u p*#me 7.2.6.3 柱面镜设计
%P HYJc 7.2.6.4 多棱镜设计
=DLVWz/< 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
AB[# 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
wpV)y Q^ 7.3 自由曲面照明系统
U#' WP 7.3.1
LED准直内透镜
p8|u 0/;k 7.3.2 LED准直外透镜
]>H'CM4JR 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
K>S:Z 7.3.4 侧面发光LED内透镜
XyrQJ}WR| 7.3.5 侧面发光LED外透镜
/A"UV\H`f 7.3.6 LED二次光学组件
|>!tqgq 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
df@G+v0_1 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
1<$z-y' 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
-0:Equ?pz 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
qJ%AbdOI8 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
h-6zQs 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
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