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]
yKO84cSl J,fXXi)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。
<ZJ>jZV0* Osb"$8im
kRgyvA,*; P,!k^J3:l 序
4];Qpln 前言
$7aR f' 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
AQ-P3`bCb 1.1 自由曲面光学的发展
HLAYmXX"w 1.2 自由曲面光学组件
_Bh-*l?K> 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
BNg\;2r 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
)\uy 0+b 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
yov:JnWo 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
gv;=Yhw.c 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
>ofS'mp 1.3.1 特殊光学性能
!+ IxPn 1.3.2 应用前景
gtz!T2% 1.4 超精密加工技术的发展
{!B0&x 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
pM\)f 1.5.1 光学产品设计及评估
)F<<M+q= 1.5.1.1
光学系统应用研究
amGQ!$]
%# 1.5.1.2 光学系统优化设计
5SX0g(C 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
SV]M]CAe 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
x#| P-^ 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
@l&5 |Cia 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
-nO('(t 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
oC U8;z 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
/w!b2KwV 参考文献
")HTUlcAe} oCSf$g8q 第2章 自由曲面光学设计
XFmnZpqXH 2.1 自由曲面光学设计概述
<V"'j 2.2 非球面光学成像系统的设计
K;-:C9@ 2.2.1 光学成像系统的基本结构
"
%|CD"@ 2.2.2 非球面的定义
+:It1`A~] 2.2.3 非球面空间光线的追迹
Np|iXwl1 2.2.4 非球面的初级像差
>S{1=N@Ev= 2.3 自由曲面光学系统的设计
622mNY 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
v{=-#9-4
& 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
I]Wb\&$ 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
d[rxmEXht 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
VQ<Z`5eV 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
"=|yM~V 2.4 光学系统的优化
WLNkO^zb 2.4.1 评价函数
"6pjkEt4 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
jRB:o?S 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
o LX6w 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
&)fPz-s 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
uzZ|w+3O 2.4.2 最小二乘法
)J (ekfM 2.4.2.1 概述
)R,* 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
pq-zy6^ 2.4.3 基因算法
0+r/>-3] 2.5 光学系统的像质评定
5yxZ
5Ni! 2.5.1 瑞利判据
N3r{|Bu 2.5.2 点列图法
K
N0S$nW+ 2.5.3 光学传递函数法
YQ37P?u@ 2.6 自由曲面成像系统设计思路
9z_Gf]J~ 2.7
照明系统设计基础
uVu`TgbZ 2.7.1 辐射度学中的量
[Bpgb57En 2.7.2 亮度学中的量
kf-ZE$S4 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
Z1\_[GA 参考文献
S~/iHXm \|j`jsq 第3章 超精密加工技术
C)#:zv m 3.1 超精密加工机床的关键技术
,{8~TVO 3.1.1 超精密主轴部件
{%S1x{U}W- 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
"!Mu5Ga 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
g-}Vu1w0{6 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
pBL{DgX 3.1.2.3 导轨形式的选用
NZeI qhj 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
4G_dnf_ 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
rM bb%d: 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
4sZ^:h,1 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
[(btpWxb^ 3.2 单点超精密切削技术
Jz%&-e3 3.2.1 两轴超精密加工机床
7Zu!s]t 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
zG&
N5t96X 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
=/dW5qy;*+ 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
>t*zY~R. 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
hH[JY(V 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
gs'bv#4yd 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
b> 2u>4 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
%WCpn<) 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
Z[({; WtF 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
=$BgIt 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
_/E>38G] 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
S$JM01 3.3.1 光学自由曲面加工原理
Ujj2A^ 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
qU2>V 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
_|tg#i|Om 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
7*`ldao~ 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
&I!2gf 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
&LL81u6=S 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
6f1;4Jfp 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
?;{A@icr 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
WUa-hm2: 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
`Rm B{qgB 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
~}ewna/2 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
MQG$J!N 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
uN`ACc)ESi 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
,cC4d` 3.4.1 自由曲面抛光
ojIh;e 3.4.2 超精密抛光自由曲面
%eT/:I 3.4.3 抛光策略建模与优化
UNY>Q7 3.4.4 试验研究
gWWy!H 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
Ip2JzE 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
%0u7pk 参考文献
>eUAHmXQ| xc*ys-Nv 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
o9eK7*D 4.1 概述
]e"NJkcm 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
R2~Rqlti 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
r`7`f xe 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
gJF;yW4 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
#K)HuT 4.2.4 超精密3D坐标测量机
{H>iL 4.3 光学自由曲面形状测量原理
{O^1WgGc[ 4.3.1 形状评定的数学模型
"+XO[WGc 4.3.1.1 基准曲面的重构
ZcdS?Z2k 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
~RMOEH.o 4.3.2 形状误差评定参数
;\&7smE[ 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
BO[A1'> 4.3.3.1 仿真分析
)?TJ{'m 4.3.3.2 试验分析
S3oU7*OZ 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
{'}Ofj 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
&=7ur 4.4.1.1 测量规划和采样策略
;hZ(20 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
< )?&Jf>_ 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
z$YOV"N 4.4.3 试验验证及结果
fi,=z 4.4.3.1 非球面表面评定
{_
1q`5o 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
&<> A 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
gXfAz, 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
E=x\f "Z 4.5.1 光学表面形貌测量
74[}AA 4.5.1.1 多项式拟合法
Y5n pz^i 4.5.1.2 滤波法
hi
]+D= S 4.5.1.3 Motif法
)0'O!O 4.5.1.4 分形法
YWdlE7 y 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
|ow hF 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
[Q$"+@jw 4.5.3.1 仿真分析
}3i@5ctQ 4.5.3.2 试验验证
|6;.C1\, 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
@rJ#Dr 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
j1d=$'a " 参考文献
/3c1{%B\ ims *|~{sr 第5章 超精密加工过程仿真及优化
+ypT"y 5.1 材致振动
%-SP 5.1.1 材致振动的概念
VtmUK$k}I 5.1.2 微量切削力预测
U
*I52$ 5.1.3 动态切削系统模型
kO9yei
5.2 表面粗糙度预测
^1nf|Xj[ 5.3 加工过程仿真工件模型
yT,UM^' 5.3.1 工件模型
9c?izp A 5.3.2 仿真数据记录
P$oa6`%l 5.3.3 刀具模型
![V<vIy 5.3.3.1 刀具模型描述
|zUDu\MZ{ 5.3.3.2 刀具轮廓描述
RoiMvrJQP 5.3.3.3 刀具扫描体简化
$Z,+aLmb 5.3.4 车削加工过程仿真
^KhFBed 5.4 虚拟加工和检测系统
g 08
`=g 5.4.1 VMIS体系结构
C1nQZtF R 5.4.2 虚拟现实环境
t+#Ss v8 5.4.3 加工系统设备建模方法
3 (<!pA 5.4.3.1 虚拟机床
8~I>t9Q+ 5.4.3.2 虚拟测量机
bEE:6)]G 5.4.3.3 虚拟刀具
+pV3.VMH0 5.4.3.4 虚拟夹具
:L?zk"0C 5.4.4 虚拟加工模块
un/R7" 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
+GGj*sD 5.4.4.2 加工仿真子系统
"8rP?B( 5.4.5 虚拟检测模块
ae<KUThm. 5.5 切削参数的优化选择
Ue\& 5.6 误差补偿
7oWv' 5.6.1 对刀误差预测与补偿
C/w;g3 5.6.2 机床几何误差补偿
/bb4nM_E/ 参考文献
]x Kmz I2Us!W>6- 第6章 自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台.
1,mf]7k$ 6.1 概述
OGVhb>LO1 6.2 集成制造系统
`BvcIn4do 6.2.1 光学设计模组
xtnB:3 6.2.2 数据转换模组
/U`"|3 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
m$ JQ[vgh 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
1ERz:\ 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
y^XwJX-f 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
HR}c9wy,q\ 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
:[rx|9M6 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
b
9?w
_ 6.3 成功应用案例-
Ry(!<w, 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
~<eiWDf 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
1TVTP2&Rd 参考文献
QO,y/@Ph B%t^QbU #\ 第7章 自由曲面光学设计实例
v
;9s 7.1 非球面成像系统
RWoiV10 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
1zM`g_(# 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
B;@yOm= 7.2 自由曲面成像系统
"pH+YqJ$ 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 '"TBhisky 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
^\CQWgY( ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
(I+-wki"e 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
LY|h*a6Ym 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
x}roPhZ 7.2.3.3 三光眼镜
B|%;(bM2C 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
?e@Ff"Y@e 7.2.4 二元光学目镜
QL)UPf>Kp 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
J3zb_!PPE 7.2.6 多棱镜一
qV}zV\Nz 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
0Icyi#N 7.2.6.2 双影镜设计
+ ]__zm/^ 7.2.6.3 柱面镜设计
YF"D;. 7.2.6.4 多棱镜设计
}C'z$i( y 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
,Bta) 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
mrJQB I+ 7.3 自由曲面照明系统
a@7we=! 7.3.1
LED准直内透镜
k/LV=e7 7.3.2 LED准直外透镜
$nVTN.k 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
Wb|IWnH$ 7.3.4 侧面发光LED内透镜
p$ko=fo-*_ 7.3.5 侧面发光LED外透镜
_zOzHc? Q 7.3.6 LED二次光学组件
~E!"YkIr 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
p7k0pSt 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
E`X+fJx 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
:?S2s Ne2 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
*L^{p.K4 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
I8[G!u71)_ 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
H"-p^liw 参考文献
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