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

　　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。

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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 小二乘法（LSQ）和奇异值分解方法（SVD）
2.3.1.3 化求解方法
2.3.2 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 面结构
3.3.2.2 全非球面结构