[發明專利]混合表面光學系統的設計方法

有效

• 申請號: 201710059418.3
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN108345106B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 朱鈞;龔桐桐;金國藩;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（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

1.一種混合表面光學系統的設計方法，其包括以下步驟：

S1：建立一第一初始系統，該第一初始系統包括多個初始曲面，且該第一初始系統中的一個初始曲面對應待設計混合表面光學系統中一個曲面，選取來自不同視場不同孔徑的K條特征光線；

S2：在所述第一初始系統的基礎上求解一球面光學系統，將該球面光學系統中的一個待求球面定義為球面a，保持該多個初始曲面不變，逐點求解K條特征光線中的m條特征光線與球面a的m個交點，得到m個第一特征數據點，m＜K，將m個第一特征數據點擬合得到初始球面A_m；根據初始球面A_m得到第m+1個第一特征數據點P_m+1，將m+1個第一特征數據點擬合得到球面A_m+1；以此類推，重復求特征數據點-球面擬合的過程，直到求解得到第K個第一特征數據點P_K，將K個第一特征數據點擬合得到球面A_K，該球面A_K為球面a；以此類推，按照所述球面a的求解方法求解該球面光學系統中的其它球面，直到獲得該球面光學系統中的所有球面；

S3：將待設計混合表面光學系統中的一個待求非球面定義為非球面b，以所述球面光學系統作為第二初始系統，保持球面光學系統中的多個球面不變，將K條特征光線與所述球面a的K個交點作為K個第二特征數據點；將該K個第二特征數據點進行曲面擬合，得到非球面b；以此類推，按照所述非球面b的求解方法求解待設計混合表面光學系統中的其它待求非球面，直到獲得待設計混合表面光學系統中所有的待求非球面，進而得到一擁有球面和非球面的第一混合表面光學系統；

S4：將待設計混合表面光學系統中的一個待求自由曲面定義為自由曲面c，以所述第一混合表面光學系統作為第三初始系統，保持該第一混合表面光學系統中的非球面不變，將K條特征光線與非球面b的K個交點作為K個第三特征數據點；將該K個 第三特征數據點進行曲面擬合，得到待求自由曲面c；以此類推，按照所述自由曲面c的求解方法求解待設計混合表面光學系統中的其它待求自由曲面，直到獲得待設計混合表面光學系統中所有的待求自由曲面，進而得到待設計的混合表面光學系統。

2.如權利要求1所述的混合表面光學系統的設計方法，其特征在于，將所述初始系統所在的空間定義一全局坐標系xyz，其中，光束傳播方向定義為z軸，垂直于z軸方向的平面為xoy平面；所述求解第m+1個第一特征數據點P_m+1包括以下步驟：

計算一中間點G_m，其計算方法包括：求解所述第一特征數據點P_m處的切平面T_m，該切平面T_m與所述初始球面A_m相交得到相貫線L_m；在全局坐標系x₀y₀z₀中，在所述相貫線L_m上，與所述第一特征數據點P_m的x₀坐標相同的點定義為中間點G_m；

求解第一特征數據點P_m+1，其求解方法包括：在剩余的K-m條特征光線中找到距離所述中間點G_m最近的特征光線，該特征光線為第一特征數據點P_m+1對應的特征光線R_m+1，求解特征光線R_m+1和已知的m個第一特征數據點以及中間點G_m中距離該第一特征數據點P_m+1最近的點的切平面的交點，該交點為所述第一特征數據點P_m+1。