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]
f19~B[a kY$vPHZpN 学自由曲面的设计、加工及测量技术是一门新兴的学科。《超精密自由曲面
光学设计、加工及测量技术》系统介绍了自由曲面光学组件设计、加工、测量的基本理论、最新发展及应用实例,还总结了作者多年从事超精密加工技术研究的成果和经验。全书共分7章,包括自由曲面光学超精密制造技术概述、自由曲面光学设计、超精密加工技术、光学自由曲面超精密测量技术、超精密加工过程仿真及优化、自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台及自由曲面光学设计实例。《超精密自由曲面光学设计、加工及测量技术》可供光学设计及超精密加工的研究人员、相关企业的技术人员与决策者参考,也可作为高等学校相关专业研究生的参考教材。
+1R
qo pYtvenBy
~@v<B
I ](z?zDk 序
GOzV# 前言
LHS^[}x^1 第1章 自由曲面光学超精密制造技术概述
]t23qA@^2 1.1 自由曲面光学的发展
fG^#G/n2 1.2 自由曲面光学组件
60A
E~ 1.2.1 自由曲面光学组件的类型
9T#JlV 1.2.2 自由曲面光学组件在光电系统设计中的应用
fFBD5q(n 1.2.3 自由曲面光学组件的重要特征
;`TSu5/ 1.2.4 自由曲面光学组件的加工工艺特征
dWCU Z,6} 1.3 自由曲面光学的特殊光学性能及应用前景
=,UuQJ,l 1.3.1 特殊光学性能
%U4w@jp 1.3.2 应用前景
neHozmm| 1.4 超精密加工技术的发展
HLPnbI-+ 1.5 自由曲面光学组件的制造过程
RyxEZ7dC<y 1.5.1 光学产品设计及评估
CXzN4! 1.5.1.1
光学系统应用研究
f a9n6uT 1.5.1.2 光学系统优化设计
yXpU)|o 1.5.1.3 光学
透镜原型试制
<K#]1xCA 1.5.1.4 光学组件原型检测与光学质量评估
U;QN+fF]u 1.5.2 实际生产光学组件及产品光学质量评估
XyS|7#o 1.5.3 利用计算机进行数字化设计与制造的探讨
@k ~_ w# 1.5.3.1 光学系统数学原型的构成
mp{r$tc 1.5.3.2 光学成像质量的数字化检测
nt"8kv 参考文献
V&'
:S{i ~4{E0om@ 第2章 自由曲面光学设计
${/"u3a_ 2.1 自由曲面光学设计概述
OfR\8hAY 2.2 非球面光学成像系统的设计
()E:gqQ
2.2.1 光学成像系统的基本结构
&I[ITp6y0 2.2.2 非球面的定义
'k9?n)<DW 2.2.3 非球面空间光线的追迹
3,snx4q
( 2.2.4 非球面的初级像差
eBK s-2r 2.3 自由曲面光学系统的设计
Se
o3 a6o 2.3.1 自由曲面光学组件的特征与数学表达式
S+i .@N.^ 2.3.2 自由曲面光学组件的光线追迹
.>(?c92 2.3.2.1 贝塞尔裁剪法
u#+p6%?k 2.3.2.2 光线.有理贝塞尔曲面的相交
AX|-Gv 2.3.2.3 NURBS曲面的光线追迹
S;o U'KOY 2.4 光学系统的优化
!U,^+"l'GP 2.4.1 评价函数
ZOFhX$I 2.4.1.1 由几何像差构成的评价函数
;|2h&8yX(/ 2.4.1.2 由点列图构成的评价函数
"EoC7
1 2.4.1.3 由波差构成的评价函数
+ *YGsM`E9 2.4.1.4 由光学传递函数构成的评价函数
?kICYtY:_b 2.4.2 最小二乘法
'~-Lxvf' 2.4.2.1 概述
#\+TKK 2.4.2.2 阻尼最小二乘法
~&/|J)} 2.4.3 基因算法
!b O8apn 2.5 光学系统的像质评定
HQ%-e5Q 2.5.1 瑞利判据
:<%q9)aPf` 2.5.2 点列图法
q8:Z.<%8 2.5.3 光学传递函数法
@jW_
rj:< 2.6 自由曲面成像系统设计思路
U!F~>< 2.7
照明系统设计基础
S9Fg0E+J 2.7.1 辐射度学中的量
}b9#.H9 2.7.2 亮度学中的量
*G^n<p$" 2.7.3 辐射度学与亮度学中量的对应关系
j+3~ 参考文献
khl(9R4a ]McLace& 第3章 超精密加工技术
uQN8/Gy*J 3.1 超精密加工机床的关键技术
dbkccO}WB 3.1.1 超精密主轴部件
Vw*;xek? 3.1.2 机床床身布局与精密导轨部件
0lNVQxG 3.1.2.1 超精密加工机床的布局
#q~SfG 3.1.2.2 床身和导轨材料的选用
p\o=fcH%E 3.1.2.3 导轨形式的选用
I)ub='+&; 3.1.3 高精密度的进给驱动系统-
)5lo^Qb 3.1.4 机床运动部件位移的
纳米量级
激光在线检测系统
b .k
J&c 3.1.5 超精密加工机床的数控技术
FxSBxz<N-A 3.1.6 机床隔振及环境控制系统
L0SeG: 3.2 单点超精密切削技术
Nt#zr]Fz 3.2.1 两轴超精密加工机床
SoODss~X 3.2.1.1 两轴超精密加工机床Nanofom200
|KF X0*70 3.2.1.2 大型两轴超精密加工机床
SsDz>PP 3.2.2 单点金刚石超精密切削原理
Qi|jL*mj& 3.2.3 金刚石切削刀具的特性
e# K =SV!H 3.2.4 切削参数对加工表面质量的影响
]]$s"F< 3.2.4.1 刀具几何参数对加工表面质量的影响
nBL7LocvR 3.2.4.2 切削用量参数对加工表面质量的影响
[JFmhLP9 3.2.5 非球面超精密加工及误差补偿技术
< pI2} 3.2.5.1 非球面透镜的加工技术
C>Qgd9 3.2.5.2 非球面工件的误差补偿
eX9{ wb( 3.3 光学自由曲面超精密加工技术
>z6(fM`i 3.3.1 光学自由曲面加工原理
!o 2"th 3.3.2 大型五轴超精密加工中心
Lm\N` 3.3.3 切削加工工艺参数对加工表面质量的影响
bp2l%A; 3.3.4 自由曲面加工刀具轨迹生成系统
u&`7 C 3.3.4.1 自由曲面数学表示方法
&^4\Rx_I 3.3.4.2 光学自由曲面飞刀加工的刀位轨迹算法
h@FDP#H 3.3.4.3 自动数控编程及其刀具轨迹仿真软件
zJ7vAL 3.3.5 光学微透镜阵列的超精密加工
8Wid.o-U 3.3.5.1 FTS的结构特点与加工原理
LF
<fp&C)h 3.3.5.2 FTS加工非轴对称光学自由曲面过程
i;c0X+[ 3.3.5.3 FTS加工光学微透镜阵列过程
3N(s)N_P M 3.3.6 光学微沟槽的超精密加工
M*BDrM 3.3.7 光学设计与制造一体化系统
S*],18z? 3.4 超精密抛光自由曲面光学表面生成
ed4:r/Dpo 3.4.1 自由曲面抛光
z`((l#( 3.4.2 超精密抛光自由曲面
}N(-e$88 3.4.3 抛光策略建模与优化
db^S@} 3.4.4 试验研究
;rJR+wpNa 3.4.4.1 A部分试验:抛光去除表面刀痕的效果
|{+D65R 3.4.4.2 B部分试验:抛光策略对表面生成的影响
K>6#MI 参考文献
$n& alcU 2]5dSXD 第4章 光学自由曲面超精密测量技术
Zalgg/. 4.1 概述
X0J@c "%0 4.2 光学曲面形状与表面粗糙度测量技术
jFpXTy[> 4.2.1 接触式激光干涉形貌测量法
n|IdEgD$ 4.2.2 非接触式激光干涉形貌测量法
T{d7,.: 4.2.3 超高精度原子力测量三维轮廓仪法
!OekN,6 4.2.4 超精密3D坐标测量机
F.ryeOJ 4.3 光学自由曲面形状测量原理
2<)63[YO 4.3.1 形状评定的数学模型
"AP''XNi 4.3.1.1 基准曲面的重构
{uh]b(}s) 4.3.1.2 测量面与基准面的匹配
KG)7hja<6g 4.3.2 形状误差评定参数
e5maZ(.;F 4.3.3 形状误差评定的仿真、试验分析
xekW-=#a7- 4.3.3.1 仿真分析
`YAqR?Xj_< 4.3.3.2 试验分析
&10vdAnBRC 4.4 基于曲面固有属性的自由曲面面形评定方法
o{pQDI {R 4.4.1 表面数据采样策略及曲面重构指标
JVf8KHDj 4.4.1.1 测量规划和采样策略
[5,aBf)X 4.4.1.2 曲面重构和平滑指标
zM"OateA 4.4.2 超精密自由曲面通用评定方法的开发
G<OC99;8 4.4.3 试验验证及结果
;X-~C.7k 4.4.3.1 非球面表面评定
[
\ LA 4.4.3.2 微透镜阵列表面评定
trnjOm 4.4.3.3 结果讨论与未来工作
xK 9"t;!C& 4.5 光学自由曲面表面粗糙度测量原理
4\4onCzuT 4.5.1 光学表面形貌测量
oh:q:St 4.5.1.1 多项式拟合法
f305 yo 4.5.1.2 滤波法
<:0649ZB 4.5.1.3 Motif法
KlGPuGL 4.5.1.4 分形法
wx nD3 4.5.2 稳健高斯滤波的数学模型
T`7;Rl'Q 4.5.3 稳健高斯滤波算法的仿真分析及试验验证
n3t1'_/TU} 4.5.3.1 仿真分析
(g
xCP3 4.5.3.2 试验验证
CdgZq\ 4.6 光学自由曲面三维形貌测量系统软件
L&ySXc= 4.7 光学自由曲面面形与表面粗糙度测量实例
8-5MGh0L 参考文献
>;kCcfS3ct )QEvV:\ 第5章 超精密加工过程仿真及优化
DKgwi'R 5.1 材致振动
ac"Pn?
q 5.1.1 材致振动的概念
=G3O7\KmH 5.1.2 微量切削力预测
SO%x=W 5.1.3 动态切削系统模型
L9nv05B 5.2 表面粗糙度预测
*c4uCI:0t 5.3 加工过程仿真工件模型
U<{8nMB 5.3.1 工件模型
H((!
BRl 5.3.2 仿真数据记录
R+k-mbvnt 5.3.3 刀具模型
.}>d[},F 5.3.3.1 刀具模型描述
/3->TS 5.3.3.2 刀具轮廓描述
D,%R[F?5O 5.3.3.3 刀具扫描体简化
ON#\W>MK? 5.3.4 车削加工过程仿真
s2A3.SN 5.4 虚拟加工和检测系统
^(y=DJ7 5.4.1 VMIS体系结构
J.Mj76\_ 5.4.2 虚拟现实环境
Q<W9<&VZe 5.4.3 加工系统设备建模方法
!]1X0wo\ 5.4.3.1 虚拟机床
:acnrW>i[@ 5.4.3.2 虚拟测量机
OE)n4X 5.4.3.3 虚拟刀具
n^P=a'+ 5.4.3.4 虚拟夹具
i0DYdUj 5.4.4 虚拟加工模块
_"n1"%Ns 5.4.4.1 刀具工件相对位置计算子系统
?hUC#{ 5.4.4.2 加工仿真子系统
'W>Bz,M6yo 5.4.5 虚拟检测模块
|S48xsFvq 5.5 切削参数的优化选择
0STtwfTr: 5.6 误差补偿
>B(%$jG Z 5.6.1 对刀误差预测与补偿
wy6> ^_z 5.6.2 机床几何误差补偿
Qr]xj7\@i 参考文献
MMCac6;Aea ry9%Y3 第6章 自由曲面光学组件设计、加工及面形测量集成制造技术平台.
cPA-EH 6.1 概述
H~%HTl 6.2 集成制造系统
K +n 6.2.1 光学设计模组
hJY= ) 6.2.2 数据转换模组
MGpP'G:v 6.2.3 加工过程仿真与优化模组
-q1vB8gjj 6.2.3.1 光学自由曲面自动编程及刀具轨迹仿真软件开发
*sK")Q4N 6.2.3.2 加工过程仿真、精度预报、误差补偿及策略优化
:0G "EM4 6.2.4 自由曲面测量与评估模组
\GYh"5 6.2.4.1 连续自由曲面误差评定算法
bM7y}P5`1 6.2.4.2 结构型自由曲面误差评定算法
L,#ij!txS 6.3 成功应用案例-
x'Pp! 6.3.1 案例1:用于激光打印机的关键f-0透镜型芯零部件
xG sg' 6.3.2 案例2:用于手机等微透镜阵列背光板的光学微结构
zf-)c1$*r 参考文献
y ,][ S9kagiFX\ 第7章 自由曲面光学设计实例
d|5V"U]W; 7.1 非球面成像系统
"@: b'm 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
dL;C4[(N 7.1.2 非球面在校正与视场有关的像差上的应用
[ ySO 7.2 自由曲面成像系统
df@I C@`pB 7.2.1 奥林巴斯自由曲面手机摄像
镜头 0<f\bY02 7.2.2 自由曲面f-0透镜激光扫描系统
Hq9yu*!u ?7.2.3 渐进式自由曲面老花眼镜的设计
o.Ld.I) 7.2.3.1 单光眼镜(单焦点眼镜)
t\LAotTF/ 7.2.3.2 双光眼镜(双焦点眼镜)
E__^>= 7.2.3.3 三光眼镜
]BAM _ 7.2.3.4 渐进眼镜(多焦点眼镜)
I|jGu9G 7.2.4 二元光学目镜
7_t\wmvYp 7.2.5 三角棱镜指纹仪镜头
/G)Y~1ASA% 7.2.6 多棱镜一
5IOMc4v 7.2.6.1 视频镜头照相物镜设计
[@ExR* 7.2.6.2 双影镜设计
Q1tZ]Q.6 7.2.6.3 柱面镜设计
cp@(y$ 7.2.6.4 多棱镜设计
E`vCYhf{ 7.2.6.5 蜂窝棱镜设计
>E*j4gg
7.2.7 光电鼠标的光学系统设计
_@U?;73"5 7.3 自由曲面照明系统
U~{fbS3, 7.3.1
LED准直内透镜
JP$@*F@t 7.3.2 LED准直外透镜
kMD:~V 7.3.3 LED均匀照明二次光学器件
yEYlQ= [# 7.3.4 侧面发光LED内透镜
RmXC
^VQ 7.3.5 侧面发光LED外透镜
s)_Xj`Q# 7.3.6 LED二次光学组件
>T'=4n[' 7.3.7 相机闪光灯的反光杯
/?<tjK' "H 7.3.8 自由曲面平板显示背
光源模块的设计
_TF\y@hF*D 7.3.8.1 手机背光源的基本结构
SplEY!.k 7.3.8.2 轮廓渐变的自由曲面V形槽设计
N>,`l 7.3.9 汽车前照灯自由曲面反光镜的设计
bWc3a 7.3.1 0LED路灯透镜二次光学组件的设计
UhQsT^b_ 参考文献
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