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]
zQ>|`0&8 -:]-g:;/ 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。
m]"13E0*x r2 .f8U <RaUs2Q3. l2|[ 序
WJ[ybzVj 前言
N)0V6q" 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
.W*" C 1.1 自由曲面光学的发展
=_)yV0 1.2 自由曲面光学组件
YZ.?
k4> 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
fC<pCdsg 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
z7$,m#tw 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
IizPu4| 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
Rv=rO|&] 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
YQ
_]Jv k 1.3.1 特殊光学性能
I|eYeJ3 1.3.2 应用前景
Yb?L:,a(I 1.4 超精密加工技术的发展
BSd\Sg4 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
[19QpK WM 1.5.1 光学产品设计及评估
uJ@C-/BD!M 1.5.1.1
光学系统应用研究
8H7=vk+ 1.5.1.2 光学系统优化设计
~A-Y%P 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
kH|cB!?x 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
u,&[I^WK`C 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
*+rWn*L 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
lD41+x7 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
X1Vj"4'wT 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
vDit&Lh{T 参考文献
wRsh@I< P7D__hoE 第2章 自由曲面光学设计
yc:y}" 2.1 自由曲面光学设计概述
(5\VOCT>4% 2.2 非球面光学成像系统的设计
}Y`D^z~ 2.2.1 光学成像系统的基本结构
MIx,#]C& 2.2.2 非球面的定义
P g.j] 2.2.3 非球面空间光线的追迹
U,7O{YM 2.2.4 非球面的初级像差
-?}Z0e(w 2.3 自由曲面光学系统的设计
glI4Jb_[ 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
1n-+IR" 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
40$- ]i 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
ve&"x Nz< 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
EZb_8<DH 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
(Rs052m1 2.4 光学系统的优化
L<H zPg 2.4.1 评价函数
$z
\H* 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
<%ba
3<sg 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
6*r#m%| 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
;,7/> Vt 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
:ND e<6?u 2.4.2 最小二乘法
b-Xc6f 2.4.2.1 概述
6i7+.#s 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
W"[Q=$2<< 2.4.3 基因算法
I;GbS` 2.5 光学系统的像质评定
;w(tXcXZ 2.5.1 瑞利判据
{"WfA 2.5.2 点列图法
ApSzkPv* 2.5.3 光学传递函数法
zkb[u" 2.6 自由曲面成像系统设计思路
Mv_-JE9#>o 2.7
照明系统设计基础
#BhDC.CcW 2.7.1 辐射度学中的量
rF\L}& Sw 2.7.2 亮度学中的量
YQN@; 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
H7?Sd(U 参考文献
u6MHdCJ0y &OXm^f)K 第3章 超精密加工技术
DNu-Ce% 3.1 超精密加工机床的关键技术
^SvGSxi 3.1.1 超精密主轴部件
F\Q X=n 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
IlfH 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
h,@tfd U^ 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
\ Dccf_(Pb 3.1.2.3 导轨形式的选用
cP2n,>: 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
5Ei4$T 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
@O9wit. 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
GzEvp 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
U>0~ /o
3.2 单点超精密切削技术
U%V4@iz~\m 3.2.1 两轴超精密加工机床
$i;m9_16 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
Ge^(Ag}vE 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
|YcYWok 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
2e^6Od!Y? 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
S=_*<[W%4 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
0u?VnN< 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
:3A^5}iz 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
=k\Qx),Ir 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
5a%i%+;N 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
L#MgoBXr 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
D $&6 8 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
g+%Pg@[ 3.3.1 光学自由曲面加工原理
8;y\Ln?B 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
fM!@cph(8 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
r,Tq";N' 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
TR'<D9kn 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
&1FyauH 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
;U[W $w[ 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
PM^Xh*~ 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
4Hq6nT/ 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
ZLlAK ?N 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
[vn"r^P 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
~u-_DOA 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
#3}!Q0 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
~tZy-1 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
v9MliD' 3.4.1 自由曲面抛光
}iRRf_ 3.4.2 超精密抛光自由曲面
`N;O6
wZ 3.4.3 抛光策略建模与优化
6QePrf 3.4.4 试验研究
Nn{/_QG 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
q854k+C 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
yC\!6pg 参考文献
0)Q*u UL0n>Wa5 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
1xj w= 4.1 概述
f{+X0Oj 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
{)wl`mw3 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
mk[<=k~ 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
sNs Hl 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
^ 2LqKo\T 4.2.4 超精密3D坐标测量机
91|~KR) 4.3 光学自由曲面形状测量原理
R_gON*9 4.3.1 形状评定的数学模型
[[uZCKi 4.3.1.1 基准曲面的重构
:LLz$[c8 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
xV.UM8 4.3.2 形状误差评定参数
l
9bg 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
>K*TgG6!X 4.3.3.1 仿真分析
Rf TG
5E) 4.3.3.2 试验分析
;Swj`'7 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
} QpyU% 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
7-MyiCt 4.4.1.1 测量规划和采样策略
VWW(=j 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
V PI_pK 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
no9=K4h` 4.4.3 试验验证及结果
pykRi#[UrX 4.4.3.1 非球面表面评定
MrhJk 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
XL`i9kV? 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
S#l)|c_~ 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
AME<V-5 4.5.1 光学表面形貌测量
b X4]/4% 4.5.1.1 多项式拟合法
Idr|-s%l6' 4.5.1.2 滤波法
eb7~\|9l1i 4.5.1.3 Motif法
}u.1$Y 4.5.1.4 分形法
HiEQs|""' 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
lFD/hz7lc 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
`g'z6~c7n 4.5.3.1 仿真分析
+?+iVLr!l} 4.5.3.2 试验验证
)w0K2&)A 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
N[wyi&m4 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
w%eEj.MI|i 参考文献
4_w{~ PjkjUP 第5章 超精密加工过程仿真及优化
vnH[D)`@ 5.1 材致振动
dwz{Yw( 5.1.1 材致振动的概念
:PP!v!vk 5.1.2 微量切削力预测
.`+N+B(4 5.1.3 动态切削系统模型
2fG[q3` 5.2 表面粗糙度预测
"2GssBa 5.3 加工过程仿真工件模型
~}ba2dU8 5.3.1 工件模型
2x:aMWh 5.3.2 仿真数据记录
o_?A^u 5.3.3 刀具模型
M~-jPY,+ 5.3.3.1 刀具模型描述
H#B97IGT 5.3.3.2 刀具轮廓描述
V#\ iO 5.3.3.3 刀具扫描体简化
xcC^9BAj 5.3.4 车削加工过程仿真
^\FOMGai 5.4 虚拟加工和检测系统
qQe23,x@5 5.4.1 VMIS体系结构
<%=@Ue 5.4.2 虚拟现实环境
Mf`@X[-; 5.4.3 加工系统设备建模方法
no8FSqLUS~ 5.4.3.1 虚拟机床
hA387? 5.4.3.2 虚拟测量机
Te@=8-u- 5.4.3.3 虚拟刀具
;{ESo?$* 5.4.3.4 虚拟夹具
7-[^0qS 5.4.4 虚拟加工模块
\ O+Hmi^ 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
6adXE 5.4.4.2 加工仿真子系统
D]hwG0Chd 5.4.5 虚拟检测模块
~%u;lr 5.5 切削参数的优化选择
b_-?ZmV^r 5.6 误差补偿
z+X DN: 5.6.1 对刀误差预测与补偿
kcZz WG|n 5.6.2 机床几何误差补偿
S3&lkN5 参考文献
Cm[^+.=I qh/}/Sl; 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.
7=pJ)4;ZA 6.1 概述
lU% L 6.2 集成制造系统
<9aa@c57 6.2.1 光学设计模组
YE1X*'4 6.2.2 数据转换模组
VB@M=ShKK 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
w[s}#Q 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
Ui05o7xg~p 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
?V(h@T 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
S01Bc 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
ZR@PqS+O/ 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
Dt]*M_ 6.3 成功应用案例-
U-lN-/=l6 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
_sC
kBDl- 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
xJF}6yPm@ 参考文献
[:bYd}J j$}W%ibj 第7章 自由曲面光学设计实例
_kJW/3eE 7.1 非球面成像系统
4'U #<8 7.1.1 非球面在校正与孔径有关的各区带高级球差上的应用
o :_'R5 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
LLW
xzu!< 7.2 自由曲面成像系统
jt4c*0z 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 V"Y-|R 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
_U`1BmTC2 ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
AJR`ohh 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
T`SpIdzB. 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
,|Lf6k 7.2.3.3 三光眼镜
^HI}bS1+| 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
z*OQ4_ 7.2.4 二元光学目镜
,-_\Y hY> 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
t.= 1<Ed 7.2.6 多棱镜一
[5$Y>Tr! 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
V]0~BV 7.2.6.2 双影镜设计
}pL#C 7.2.6.3 柱面镜设计
tU, >EbwO 7.2.6.4 多棱镜设计
jY ~7- 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
~t.M!vk 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
A"R5Fd%6pc 7.3 自由曲面照明系统
;_?RPWZ;MO 7.3.1
LED准直内透镜
A]q"+Z] 7.3.2 LED准直外透镜
[{cMEV& 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
qo62!q 7.3.4 侧面发光LED内透镜
j3)fmlA 7.3.5 侧面发光LED外透镜
kSH|+K\M4 7.3.6 LED二次光学组件
l[Rl:k! 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
>(39K 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
D}6~2j 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
@>SirYh 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
2'5%EQW;0y 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
GV(@(bI* 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
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