- 自由曲面光学系统设计方法及其在头盔显示技术中的应用研究
- - 作者：程德文//王涌天|责编:刘派
  - 出版社：北京理工大学
  - ISBN：9787576323146
  - 出版日期：2023/04/01
  - 页数：211
- 售价：35.2

内容大纲
本书主要介绍自由曲面成像光学系统的设计方法以及在头盔显示技术中的应用。本书主要内容包括：自由曲面数理描述方法；自由曲面成像系统逐步逼近优化算法；通用型Wassermann-Wolf偏微分方程系统初始结构的求解方法；像面整体成像质量的自动平衡算法；自由曲面楔形棱镜式头盔显示器目视光学系统的设计和优化；自由曲面拼接式大视场、高分辨率头盔显示设方法；自由曲面双焦面真实立体感头盔显示方案和相关设计。本书可作为高等院校相关专业高年级本科生以及研究生学习光学成像系统设计的教材或参考书。
作者介绍
目录
第1章  绪论
  1.1  自由曲面成像光学系统
    1.1.1  光学自由曲面的定义
    1.1.2  自由曲面在成像光学系统中的应用实例
      1.1.2.1  电视、电影投影系统
      1.1.2.2  渐变焦点眼镜
      1.1.2.3  照相机物镜
      1.1.2.4  激光扫描系统
      1.1.2.5  分色器
      1.1.2.6  汽车后视镜
      1.1.2.7  变焦镜头
      1.1.2.8  消色差单透镜
      1.1.2.9  空间相机
      1.1.2.10  超近距投影仪
      1.1.2.11  自由曲面楔形棱镜目视光学系统
    1.1.3  光学自由曲面的作用与意义
    1.1.4  自由曲面成像系统优化设计方法的研究现状
  1.2  自由曲面头盔显示光学系统
    1.2.1  离轴中继结构头盔显示技术
    1.2.2  自由曲面楔形棱镜头盔显示技术
第2章  光学自由曲面的数学描述方法研究
  2.1  光学自由曲面数学描述方法
    2.1.1  双曲率面
    2.1.2  复曲面
    2.1.3  p阶XY多项式曲面
    2.1.4  复曲面基底XY多项式曲面
    2.1.5  梯形畸变校正曲面
    2.1.6  福布斯曲面
    2.1.7  泽尔尼克多项式曲面
    2.1.8  高斯基函数复合曲面
    2.1.9  非均匀有理B样条曲面
  2.2  自由曲面像差校正能力与光线追迹速度分析
    2.2.1  自由曲面对像差的校正能力
    2.2.2  自由曲面的光线追迹速度
    2.2.3  自由曲面成像系统优化收敛速度分析
  2.3  自由曲面的形态学演变
    2.3.1  曲面重构方法
      2.3.1.1  拟合曲面的定位匹配方法
      2.3.1.2  最小二乘法（LSQ）和奇异值分解方法（SVD）
      2.3.1.3  最优化求解方法
    2.3.2  最佳拟合球面与复曲面基底面
    2.3.3  同阶复曲面、XY多项式曲面和AXYP曲面间的拟合转换
第3章  自由曲面成像系统设计的逐步逼近优化算法
  3.1  逐步逼近优化算法原理
  3.2  逐步逼近优化算法实例
  3.3  逐步逼近优化算法的分阶段优化
    3.3.1  逐步逼近优化算法初始结构的建立
    3.3.2  逐步逼近优化过程
      3.3.2.1  全球面结构
      3.3.2.2  全非球面结构

      3.3.2.3  全复曲面结构
      3.3.2.4  全XY多项式曲面结构
      3.3.2.5  最终优化设计
    3.3.3  逐步逼近优化算法最终的优化与分析
第4章  通用型W-W偏微分方程设计方法
  4.1  引言
  4.2  用于设计单个光学自由曲面的偏微分方程
  4.3  用于设计两个光学自由曲面的偏微分方程
  4.4  偏微分方程求解初始结构需要满足的假设条件
  4.5  仿真与设计实例分析
第5章  自由曲面成像系统的像面像质自动平衡
  5.1  像面整体成像质量的平衡
  5.2  像面整体成像质量的自动平衡算法原理
  5.3  像面整体成像质量的自动平衡算法实例
    5.3.1  含有5个子午面抽样视场的投影式头盔显示系统
    5.3.2  含有三重结构12个视场的电影变焦镜头
    5.3.3  含有15个视场的楔形自由曲面棱镜光学系统
第6章  自由曲面成像系统的优化边界条件和头盔目视光学系统的优化设计
  6.1  头盔显示器结构形式的选取
  6.2  自由曲面棱镜头盔显示器光学特性参数和初始结构的确定
    6.2.1  类似结构专利数据分析
    6.2.2  优化初始结构的建立
  6.3  浸没式自由曲面楔形棱镜头盔显示光学系统的优化控制条件
    6.3.1  特殊物理结构边界条件的约束控制
    6.3.2  全反射控制条件
    6.3.3  像差控制条件
    6.3.4  出瞳距离控制条件
    6.3.5  自由曲面棱镜前表面的光焦度约束条件
  6.4  自由曲面楔形棱镜浸没式头盔显示光学系统的设计与加工结果
    6.4.1  全反射面上的入射角验证
    6.4.2  与同类结构头盔显示产品光学系统的比较分析
    6.4.3  与传统旋转对称结构目镜的比较分析
    6.4.4  自由曲面楔形棱镜浸没式头盔显示器的样机加工与试验测试
  6.5  自由曲面光学透射式楔形棱镜头盔显示器的设计与原理样机
    6.5.1  光学透视光路设计方法研究
    6.5.2  自由曲面光学透射式头盔显示器样机加工结果
第7章  自由曲面高性能头盔显示系统的研究
  7.1  大视场、高分辨率头盔显示方案及其存在的问题
    7.1.1  注视区域高清化头盔显示技术
    7.1.2  双目分视头盔显示技术
    7.1.3  双目交叠头盔显示技术
    7.1.4  高端微型图像源头盔显示技术
  7.2  光学拼接式头盔显示方案
    7.2.1  显示图像的有效放大倍率
    7.2.2  显示图像的渲染
    7.2.3  显示通道过渡区域的渐晕问题
    7.2.4  有效出瞳大小和有效出瞳距离
    7.2.5  拼接头盔显示器中的其他问题
  7.3  新型自由曲面拼接式头盔显示器
    7.3.1  自由曲面拼接式头盔显示原理

    7.3.2  自由曲面拼接式头盔显示器单通道目视光学系统设计
      7.3.2.1  成像光路设计与结果分析
      7.3.2.2  透视光路设计与结果分析
    7.3.3  基本拼接方法
    7.3.4  更大视场角拼接形式
    7.3.5  自由曲面拼接式头盔显示器样机研制
  7.4  真实立体感头盔显示技术及其存在的问题
    7.4.1  时分复用多焦面显示方案
      7.4.1.1  改变光学元件和微显示器件相对位置显示方案
      7.4.1.2  液体透镜
      7.4.1.3  双折射透镜
      7.4.1.4  变形镜
    7.4.2  光路空间复用多焦面显示方案
      7.4.2.1  层叠式显示器
      7.4.2.2  分光路方式
  7.5  新型可穿戴式双焦面真实立体感头盔显示器
参考文献
作者程德文获奖情况

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