[發(fā)明專利]自由曲面離軸三反光學系統(tǒng)的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410077992.8
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN104898275B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊通;朱鈞;金國藩;范守善
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種自由曲面離軸三反光學系統(tǒng)的設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟S1，建立一第一曲面初始結(jié)構(gòu)、第二曲面初始結(jié)構(gòu)以及第三曲面初始結(jié)構(gòu)；

步驟S2，保持第一曲面初始結(jié)構(gòu)與第二曲面初始結(jié)構(gòu)不變，選取特征光線，使所述特征光線交像面于理想像點，根據(jù)物像關(guān)系及斯涅爾定律逐點求解所述特征光線與待求的第三曲面的多個第一特征數(shù)據(jù)點，該第一特征數(shù)據(jù)點為所述特征光線與待求的第三曲面的交點，將得到的多個第一特征數(shù)據(jù)點進行曲面擬合，得到所述第三曲面；

步驟S3，保持所述第三曲面與第一曲面初始結(jié)構(gòu)不變，使所述特征光線交像面于理想像點，根據(jù)物像關(guān)系及斯涅爾定律逐點求解特征光線與待求的第二曲面的多個第二特征數(shù)據(jù)點，該第二特征數(shù)據(jù)點為所述特征光線與待求的第二曲面的交點，將得到的多個第二特征數(shù)據(jù)點進行曲面擬合，得到所述第二曲面；以及

步驟S4，保持所述第二曲面與第三曲面不變，使所述特征光線交像面于理想像點，根據(jù)物像關(guān)系及斯涅爾定律逐點求解該特征光線與待求的第一曲面的多個第三特征數(shù)據(jù)點，該第三特征數(shù)據(jù)點為所述特征光線與待求的第一曲面的交點，根據(jù)得到的多個第三特征數(shù)據(jù)點進行曲面擬合，得到所述第一曲面。

2.如權(quán)利要求1所述的自由曲面離軸三反光學系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述第一曲面初始結(jié)構(gòu)、第二曲面初始結(jié)構(gòu)以及第三曲面初始結(jié)構(gòu)為平面或曲面。

3.如權(quán)利要求1所述的自由曲面離軸三反光學系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述選取特征光線包括如下步驟：選取M個視場，將每個視場的孔徑分成N等份，且每一等份中選取不同孔徑位置的P條特征光線。

4.如權(quán)利要求3所述的自由曲面離軸三反光學系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述每個視場的孔徑為圓形、長方形、正方形或橢圓形。

5.如權(quán)利要求3所述的自由曲面離軸三反光學系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述每個視場的孔徑均為圓形，并將每個視場的圓形孔徑等分成N個角度，并沿著每個角度的半徑方向取P個不同孔徑位置的特征光線。

6.如權(quán)利要求1所述的自由曲面離軸三反光學系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，將所述第一特征數(shù)據(jù)點定義為P_i，其中i＝1,2…K，所述第一特征數(shù)據(jù)點P_i的求解包括如下步驟：

步驟a，取定一第一條特征光線R₁與所述曲面初始結(jié)構(gòu)的第一交點為特征數(shù)據(jù)點P₁；

步驟b，在得到j(luò)個特征數(shù)據(jù)點P_j后，其中1≤j≤K-1，根據(jù)斯涅爾定律的矢量形式求解該特征數(shù)據(jù)點P_j處的單位法向量

步驟c，過所述j個特征數(shù)據(jù)點P_j分別做一第一切平面，得到j(luò)個第一切平面，該j個第一切平面與其余K-j條特征光線相交得到j(luò)×(K-j)個第二交點，從該j×(K-j)個第二交點中選取出與所述j個特征數(shù)據(jù)點P_j距離最近的一個第二交點，作為所述第三曲面的下一個特征數(shù)據(jù)點P_j+1；

步驟d，重復步驟b和c，直到計算得到所有特征數(shù)據(jù)點P_i，通過曲面擬合可以得到所述第三曲面的的方程式。