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]
FZ5
Ad&".@ TT^L)d 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!'PMX 6kHuKxY,
`%_(_%K _18Aek 序
[sZ,nB/ 前言
8+Abw)]s 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
l,ic-Y1 1.1 自由曲面光学的发展
L0>7v 1.2 自由曲面光学组件
-cgMf\YF 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
09J,!NN 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
0?*":o30 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
+[7 DRT: 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
j>A=Wa7 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
o[aIQ|G 1.3.1 特殊光学性能
O |0V mm
1.3.2 应用前景
1pM>-"a8j 1.4 超精密加工技术的发展
ZVDi;
1.5 自由曲面光学组件的制造过程
Ww
=ksggpB 1.5.1 光学产品设计及评估
VJS1{n=;k 1.5.1.1
光学系统应用研究
IgEVz^W?h 1.5.1.2 光学系统优化设计
" nLWvV1 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
_-z; 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
Zb:S
IJ 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
+pxtar 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
)j}v3@EM5 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
Nt~G
{m 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
rw%OA4> 参考文献
MCTTm^8O Ygc.0VKMR 第2章 自由曲面光学设计
t: 03 2.1 自由曲面光学设计概述
\RmU6(;IQ 2.2 非球面光学成像系统的设计
~|&To> 2.2.1 光学成像系统的基本结构
3bagL)'iz 2.2.2 非球面的定义
Rts.jm>[ 2.2.3 非球面空间光线的追迹
R<Ct{f! 2.2.4 非球面的初级像差
)<`/Aaie 2.3 自由曲面光学系统的设计
:oytJhxU 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
P.3kcZ 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
+kx#"L: 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
xG|lmYt76 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
VKu|=m2vB 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
U]"6KS
2.4 光学系统的优化
hy"=)n( 2.4.1 评价函数
{CQI*\O 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
},,K6*P 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
rQ)I 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
R:U!HE8j 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
9^@#Ua 2.4.2 最小二乘法
vs{xr*Ft 2.4.2.1 概述
4YA1~7R 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
{i)FDdDGD 2.4.3 基因算法
Thuwme 2.5 光学系统的像质评定
sPRs;to- 2.5.1 瑞利判据
+K48c,gt? 2.5.2 点列图法
3-_`x9u* 2.5.3 光学传递函数法
t]+h. 2.6 自由曲面成像系统设计思路
v(l:N@L 2.7
照明系统设计基础
Z@bKYfGM 2.7.1 辐射度学中的量
vY]7oX+ 2.7.2 亮度学中的量
E2Ec`o 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
rhC
x&L 参考文献
8>'vzc/*> J'*`K>wV 第3章 超精密加工技术
-NUA 3.1 超精密加工机床的关键技术
i)@H 3.1.1 超精密主轴部件
Dj{=Y`Tw 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
_@O.EksY3r 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
mBDzc(_\$' 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
\1?: 3.1.2.3 导轨形式的选用
@|fT%Rwho< 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
4]no#lVRJ 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
AizLzR$OG 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
4^k+wQU 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
QoS]QY'bZ 3.2 单点超精密切削技术
|\N))K-2D 3.2.1 两轴超精密加工机床
nQd~i0`vB 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
LuWY}ste 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
vpoJ{TPO
3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
M+WN \.2pX 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
/;`-[ 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
5c1{[ 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
`A$zLqz)Vm 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
j~O"=?7!O 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
d8VFa'| 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
u=ZZ;%Rvd 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
Duq.`XO 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
YRU#/TP 3.3.1 光学自由曲面加工原理
te&p1F 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
a4eE/1 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
6eW9+5oL 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
D3x
W?$Z 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
.> ^U
mM 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
BHDd^bd 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
%[fZ@!B 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
I1W~;2cK 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
6QNO#!; 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
R?}<CjI 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
>7 qZ\# 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
(w?W=guHu 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
a@N
1"O 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
^2uT!<2 3.4.1 自由曲面抛光
teJY*)d 3.4.2 超精密抛光自由曲面
bOK0^$k 3.4.3 抛光策略建模与优化
3.@ir"vy 3.4.4 试验研究
)`}4rD^b 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
ig4mj47wJ 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
<ugy-vSv 参考文献
/ a$B8, w>&g' 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
O:+?:aI@ 4.1 概述
_tfi6UQ&lY 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
!Z%pdqo`. 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
pR3K~bx^ 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
U9h@1: 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
3|0OW
Jk 4.2.4 超精密3D坐标测量机
F,JqHa9 4.3 光学自由曲面形状测量原理
nw 4.3.1 形状评定的数学模型
mxl"Y&l2< 4.3.1.1 基准曲面的重构
idNg&' 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
n hGh5, 4.3.2 形状误差评定参数
o<!tNOH 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
|. LE` 4.3.3.1 仿真分析
K"VRHIhfg 4.3.3.2 试验分析
%SwhNn 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
w'<"5F` 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
-qJO6OM 4.4.1.1 测量规划和采样策略
{Zf 9}
!qF 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
ihopQb+k^m 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
|\SwZTr 4.4.3 试验验证及结果
_[S<Cb*1 4.4.3.1 非球面表面评定
DQ= /Jr~ 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
I5w>*F 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
L*1yK* 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
U$j?2|v-x 4.5.1 光学表面形貌测量
n<Z1i) 4.5.1.1 多项式拟合法
m]'P3^<{P 4.5.1.2 滤波法
jCL 1Bj 4.5.1.3 Motif法
f9La79v 4.5.1.4 分形法
WS1#i\0 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
pFwhvw 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
SsQg8d 4.5.3.1 仿真分析
"%K[kA6 4.5.3.2 试验验证
e%JH q 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
![{0Yw
D 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
Wh1'?# 参考文献
6_O3/ Yk
yB 第5章 超精密加工过程仿真及优化
7/6%92T/B 5.1 材致振动
+%LR1+/%b 5.1.1 材致振动的概念
g)^g_4 5.1.2 微量切削力预测
N_f>5uv 5.1.3 动态切削系统模型
;<nQl,2N 5.2 表面粗糙度预测
|Q*{yvfEo 5.3 加工过程仿真工件模型
YY
8vhnw 5.3.1 工件模型
d`4F 5.3.2 仿真数据记录
9M1 UkS$`@ 5.3.3 刀具模型
,2lH*=m; 5.3.3.1 刀具模型描述
obSLy
Ed 5.3.3.2 刀具轮廓描述
nx@h 5.3.3.3 刀具扫描体简化
T#-U\C~o 5.3.4 车削加工过程仿真
3}2a3) 5.4 虚拟加工和检测系统
5DnX8t+d 5.4.1 VMIS体系结构
Ys@G0}\3G 5.4.2 虚拟现实环境
_BBs{47{E 5.4.3 加工系统设备建模方法
'+E\-X 5.4.3.1 虚拟机床
03a<Cd/S 5.4.3.2 虚拟测量机
BHJS.o*j~ 5.4.3.3 虚拟刀具
*/A ~lR| 5.4.3.4 虚拟夹具
) (l=_[1Z5 5.4.4 虚拟加工模块
_?a.S8LxJZ 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
MUvgmJsN 5.4.4.2 加工仿真子系统
w4j,t 5.4.5 虚拟检测模块
xaW9Sj0ZM 5.5 切削参数的优化选择
e~NF}9#A 5.6 误差补偿
\Ea(f**2B 5.6.1 对刀误差预测与补偿
5FwVR3, 5.6.2 机床几何误差补偿
L3y`*&e> 参考文献
9hdz<eFL HiTj-O 第6章 自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台.
SX@zDuM 6.1 概述
<F-W fR 6.2 集成制造系统
y rmi:=N( 6.2.1 光学设计模组
SB=%(]S 6.2.2 数据转换模组
_X]S`e1F 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
?$ 0t @E 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
p
_q]Rt 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
(bON[6OGm 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
>^zbDU1wT 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
.yb=I6D;<3 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
?$Ii_. 6.3 成功应用案例-
{x<yDDIv_ 6.3.1 案例1:用于激光打印机的关键f-0透镜型芯零部件
H:_R[u4r 6.3.2 案例2:用于手机等微透镜阵列背光板的光学微结构
pDM95.6 参考文献
x0$# 8 R>dd#`r" 第7章 自由曲面光学设计实例
`u#N 7.1 非球面成像系统
o6A1;e 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
Bf{c4YiF 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
ZCz#B2Sf8 7.2 自由曲面成像系统
&M*f4PeXb 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 @szr '&\%A 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
>j_N6B! ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
)|j?aVqZ 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
hLF ;MH@ 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
jC_m0Iwc 7.2.3.3 三光眼镜
klSA Y 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
?"L ^0% 7.2.4 二元光学目镜
*g!7PzJ' 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
)l[bu6bM 7.2.6 多棱镜一
5Za%EaW%G 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
.l +yK-BZ 7.2.6.2 双影镜设计
^@OdY&5^ 7.2.6.3 柱面镜设计
R;`C;Rbf 7.2.6.4 多棱镜设计
Q+a"Z^Z| 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
se&Q\!&M 7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
C5x*t Q| 7.3 自由曲面照明系统
;T*o
RS 7.3.1
LED准直内透镜
`$i/f(t6` 7.3.2 LED准直外透镜
sX,S]:X 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
_FtsO<p)" 7.3.4 侧面发光LED内透镜
Ucd~-D 7.3.5 侧面发光LED外透镜
`e^sQ>rDI 7.3.6 LED二次光学组件
vfloha p 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
*m*sg64Zw 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
@"__2\ 0 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
8=,-r`oNy 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
E8"$vl&c] 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
d34BJ< 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
tzrvIVD 参考文献
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