[發明專利]光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法

有效

• 申請號: 201710692784.2
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN109387938B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 朱鈞;吳曉飛;鄧玉婷;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

1.一種光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其包括以下步驟：

S10，建立一自由曲面成像光學系統；

S11，在所述自由曲面成像光學系統中選取多個視場，分別設定每一個視場波像差的最大容限和最小容限，并選定所述自由曲面成像光學系統中任一個自由曲面；

S12，建立一孤點跳離模型，在每一個視場下，將跳離的孤點依次施加在選定的自由曲面不同位置處；

S13，根據設定的波像差的最大容限和最小容限反解出每一個視場對應的局部面形誤差極值；

S14，對所述選取的多個視場的自由曲面局部面形公差分布進行整合，得到所述自由曲面的面形公差分布。

2.如權利要求1所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，所述波像差最大容限表達式為波像差最小容限表達式為其中，表示波像差的平均值，λ表示波長。

3.如權利要求1所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，所述孤點跳離模型用于模擬和施加局部面形誤差，孤點的位置代表局部面形誤差的作用位置，孤點的跳離量代表局部面形誤差的大小。

4.如權利要求1所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，利用所述孤點跳離模型求解每一個視場下一個作用位置處的面形誤差極值的具體步驟如下：

S20，選取每一個視場內自由曲面上的一個孤點P；

S21，使所述孤點P沿著該P點處的曲面法向跳離至孤點O處；

S22，計算所述孤點P與孤點O之間的距離d，從而得到所述自由曲面每一個作用位置的面形誤差極值。

5.如權利要求4所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，在所述孤點P處施加擾動，使孤點P跳離出原自由曲面，該孤點P的跳離影響該視場內恰好通過P點的光線，該光線為誤差光線。

6.如權利要求5所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，設定所述誤差光線的波像差W_E為波像差最大容限W⁺，則反解得到孤點P跳離量的正向極值，記作d⁺；假設誤差光線的波像差W_E為波像差最小容限，則反解得到孤點P跳離量的負向極值，記作d^-。

7.如權利要求6所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，根據所述孤點P的跳離量d與誤差光線波像差W_E之間的單調變化關系，采用數學“二分法”反復迭代，反解得到所述孤點P跳離量的正向極值d⁺和負向極值d^-。

8.如權利要求4所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，求解出孤點P處面形誤差極值后，不斷改變所述視場下自由曲面施加擾動的作用位置，即選取不同的孤點，得到不同作用位置處的面形誤差極值，從而得到所述視場下自由曲面的局部面形公差分布。

9.如權利要求4所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，所述孤點P位于成像光束在自由曲面的有效分布范圍內。

10.如權利要求1所述的光學系統自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，對所述多個視場的自由曲面面形公差分布進行整合的具體方法為：選擇最小的正向極值為綜合的正向極值，選擇絕對值最小的負向極值為綜合的負向極值，最終得到整合后自由曲面的面形公差分布。