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]
$FZcvo3@*S /-(OJN5F^ 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。
NSq29# Vo|[Z)MO` 7$8DMBqq <UTO\w% 序
V6k Dyl( 前言
rX)_!mR 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
E!>MJlA:k6 1.1 自由曲面光学的发展
Yjl:i*u/ 1.2 自由曲面光学组件
o"kL,& 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
h${=gSJc 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
(`R
heEg@f 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
h8;H<Y;yQ 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
L=WKqRa>4 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
HYZp=*eb 1.3.1 特殊光学性能
,vBB". LY' 1.3.2 应用前景
F;Q'R|HQ 1.4 超精密加工技术的发展
(UTA3Db 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
=)x+f/c] 1.5.1 光学产品设计及评估
:?>yi7w 1.5.1.1
光学系统应用研究
gJg+
]-h/ 1.5.1.2 光学系统优化设计
R3.8Dr0f 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
U99Uny9 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
|:SIyXGbY 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
6y"T;.FAo 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
Qv)DSl
1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
57_AJT hR 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
p}Bh 参考文献
p4$4;) E
0@u| 第2章 自由曲面光学设计
[ fs.D / 2.1 自由曲面光学设计概述
t@iw&>8z 2.2 非球面光学成像系统的设计
pr1kYMrqri 2.2.1 光学成像系统的基本结构
A+z}z@K 2.2.2 非球面的定义
r[#*..Y 2.2.3 非球面空间光线的追迹
r?pN-x$M= 2.2.4 非球面的初级像差
_,f7D/dq 2.3 自由曲面光学系统的设计
nB}eJD| 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
b=SCyGxlZ5 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
~K
('t9| 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
N{6-a 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
Hr \vu`p$ 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
m;qqjzy 2.4 光学系统的优化
s%A?B8, 2.4.1 评价函数
=<AG}by![ 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
~
cI`$kJ 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
$8Z4jo 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
j@4]0o 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
*o<|^,R 2.4.2 最小二乘法
&4*f28 s 2.4.2.1 概述
j{/5i`5m 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
Ci2*5n< 2.4.3 基因算法
rmdg~ 2.5 光学系统的像质评定
*z dUCX 2.5.1 瑞利判据
zKh <zj 2.5.2 点列图法
n'1LNi 2.5.3 光学传递函数法
.sb0|3& 2.6 自由曲面成像系统设计思路
lk=[Xo 2.7
照明系统设计基础
=6=l.qyYK 2.7.1 辐射度学中的量
+;bZ(_ohG 2.7.2 亮度学中的量
gb}ov** 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
pi/&WMZ< 参考文献
G}aM~, v Ml)<4@ 第3章 超精密加工技术
MFipXE! 3.1 超精密加工机床的关键技术
hb>uHUb& 3.1.1 超精密主轴部件
c4bv Jy8 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
a;&0u> 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
7lr;S(C 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
}}Gkipp 3.1.2.3 导轨形式的选用
(R9"0WeF 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
(aB:P03 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
Pu'lp
O 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
qVvnl 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
z$VVt?K 3.2 单点超精密切削技术
?iL-2I3* 3.2.1 两轴超精密加工机床
(Sj<>xgd 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
N5tFEV'G 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
c]|Tg9AW 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
5H(
]"C 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
uI3oPP> $ 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
VS65SxHA 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
#(Yd'qKo 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
GbvbGEG 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
v2YU2-X[ 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
SUL\|z`5 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
7(H?3)%0 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
X3y28 %R 3.3.1 光学自由曲面加工原理
ler$HA%F] 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
AR
g]GV/L 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
u=0161g 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
`u8(qGg7GF 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
aaI5x 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
"i!W(}x+ 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
Q*8x Bi1 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
Iomx"y]9 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
6 I43a1[s 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
f3<2531/} 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
VuH}@ 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
+KIBbXF7 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
<W*6=HZ' 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
eGWwPSIp 3.4.1 自由曲面抛光
iZ(JwY 3.4.2 超精密抛光自由曲面
\8k4v#wH 3.4.3 抛光策略建模与优化
I~-sBMm(w 3.4.4 试验研究
X#X/P 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
g$z6*bL 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
*#GX~3A 参考文献
]=Wq&~ V! .I> 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
7bR[.|T 4.1 概述
qR4-~p8 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
uY3?(f# 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
+77j2W_0 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
$`L
| 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
Seq
^o= 4.2.4 超精密3D坐标测量机
)1<GSr9 4.3 光学自由曲面形状测量原理
'"6*C*XS 4.3.1 形状评定的数学模型
1=^| 4.3.1.1 基准曲面的重构
O1oh,~W 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
CH6;jo] 4.3.2 形状误差评定参数
O`;o"\P< 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
r\q|DZ7 4.3.3.1 仿真分析
fyq%-Tj 4.3.3.2 试验分析
cHnd
gUW] 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
SOS|3q_` 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
_iu^VK,} 4.4.1.1 测量规划和采样策略
V@`%k]k 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
/K<>OyR? 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
) LohB,? 4.4.3 试验验证及结果
^j1iCL! 4.4.3.1 非球面表面评定
d[p?B-7% 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
+t(Gt0+ 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
>ffQ264g=i 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
9CZEP0i7 4.5.1 光学表面形貌测量
GvL\%0Ibx 4.5.1.1 多项式拟合法
+0:]KG!Zs. 4.5.1.2 滤波法
0aYoc-( A 4.5.1.3 Motif法
)\{]4[9N 4.5.1.4 分形法
{=+'3p 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
Z{_YH7_ 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
cY|@s?3NND 4.5.3.1 仿真分析
:]8!G- Z 4.5.3.2 试验验证
jori,"s 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
ra1_XR} 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
v/,,z+%- 参考文献
161IWos Ubh)}G,Mg 第5章 超精密加工过程仿真及优化
>{"E~U 5.1 材致振动
&p55Cg@e) 5.1.1 材致振动的概念
VrJf g 5.1.2 微量切削力预测
I8\R7s3 5.1.3 动态切削系统模型
'.7ER 5.2 表面粗糙度预测
ZD<e$PxxCd 5.3 加工过程仿真工件模型
RZ?abE8 5.3.1 工件模型
k%;oc$0G-3 5.3.2 仿真数据记录
iVb7>d9} 5.3.3 刀具模型
4^ZbT 5.3.3.1 刀具模型描述
1CS\1[E 5.3.3.2 刀具轮廓描述
$WsyAUl 5.3.3.3 刀具扫描体简化
4@Bl 1b[< 5.3.4 车削加工过程仿真
w`F'loUEt 5.4 虚拟加工和检测系统
QF$s([ 5.4.1 VMIS体系结构
|zy` ]p9 5.4.2 虚拟现实环境
dfXBgsc6i 5.4.3 加工系统设备建模方法
<#)Q.P 5.4.3.1 虚拟机床
s=<65 5.4.3.2 虚拟测量机
xQNGlVipZ@ 5.4.3.3 虚拟刀具
v
`;Hd8 5.4.3.4 虚拟夹具
O*>`md?MH 5.4.4 虚拟加工模块
,S&p\(r. 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
,be$~7qS 5.4.4.2 加工仿真子系统
$kxu- 5.4.5 虚拟检测模块
GFvLd:p` [ 5.5 切削参数的优化选择
cEGR?4z 5.6 误差补偿
N^'(`"J s 5.6.1 对刀误差预测与补偿
.cr<.Ov 5.6.2 机床几何误差补偿
{3``B#} 参考文献
JcC2Zn6 <jh=W9.N_ 第6章 自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台.
!_-Uwg 6.1 概述
3s#/d,+ 6.2 集成制造系统
]ts^h~BZ$ 6.2.1 光学设计模组
q<cxmo0S 6.2.2 数据转换模组
t V2o9!N4 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
B_"PFWwg 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
hwSxdT6 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
43*;" w= 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
b .cBg.a 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
4
i`FSO 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
EfX,0Nq T 6.3 成功应用案例-
9T<k|b[6 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
FaKZ|~Y
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
+9.GNu 参考文献
*`t3z-L -gv[u,R 第7章 自由曲面光学设计实例
P&*e\"{ 7.1 非球面成像系统
f;bVzti+w 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
+^[SXI^JaJ 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
hSaw)g`w 7.2 自由曲面成像系统
U/-|hfh 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 eyos6Qi 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
l7(p~+o?h> ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
,E2c9V' 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
n]3Z~HoZ 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
D 75;Y;E 7.2.3.3 三光眼镜
J>fq5 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
a@!O}f* 7.2.4 二元光学目镜
e+y%M 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
N"zl7 .E 7.2.6 多棱镜一
p@wtT"Y 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
?8q4texf[ 7.2.6.2 双影镜设计
ogoEtKi 7.2.6.3 柱面镜设计
fH%C&xj'& 7.2.6.4 多棱镜设计
Lv
*USN 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
fBKN?]BdN 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
&H2j3De 7.3 自由曲面照明系统
Us3zvpy)o 7.3.1
LED准直内透镜
,t39~w 7.3.2 LED准直外透镜
ONLhQJCb 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
>P-'C^:V= 7.3.4 侧面发光LED内透镜
8]WcW/1r ! 7.3.5 侧面发光LED外透镜
k-sBf Jy\ 7.3.6 LED二次光学组件
Sy^@v%P'A 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
o}yA{<" 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
a4",BDx 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
srH.$Y;~ 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
{T3wOi 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
afjEN
y1 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
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