[發明專利]一種基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法

有效

• 申請號: 201810008342.6
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108196364B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 曹玉君;尚建忠;吳偉;梁科山;程軍梅;鄧準;田雪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，其特征在于實施步驟包括：

1)基于平面鏡光路反射原理建立光學系統的干涉檢驗模型；

2)借助光學設計軟件對干涉檢驗模型進行建模，根據待求失調量的對象和類型，在光學設計軟件中進行仿真分析，通過人為調節平面鏡的偏轉角來調節視場并引入待求元件的失調量ΔX，獲得并記錄在不同視場下失調量ΔX對光學系統波像差影響的仿真結果，同時記錄理想狀態下光學系統的波像差F₀；

3)根據仿真結果優選不同視場下的像差項，建立敏感度矩陣A；

4)計算敏感度矩陣A的條件數，判斷敏感度矩陣A的條件數小于預設閾值是否成立，如果不成立，則跳轉執行步驟3)；否則，跳轉執行步驟5)；

5)根據步驟1)中的干涉檢驗模型搭建實際的干涉光路測試系統；

6)針對干涉光路測試系統，根據敏感度矩陣A中所選取的像差項的視場類型調節平面鏡偏轉角，獲得當前光學系統的實際波像差F_m；

7)根據光學系統的敏感度矩陣A、實際波像差F_m和理想狀態下波像差F₀計算實際光學系統的失調量。

2.根據權利要求1所述的基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，其特征在于，步驟1)中建立光學系統的干涉檢驗模型包括進、出光線情況不同的四種光學系統，分別是光學系統匯聚光線進、平行光線出，光學系統平行光線進、平行光線出，光學系統匯聚光線進、匯聚光線出，光學系統平行光線進、匯聚光線出四種。

3.根據權利要求1所述的基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，其特征在于，步驟3)的詳細步驟包括：

3.1)選取不同視場下的像差項，建立如式(1)所示的系統波像差與失調量之間的關系；

ΔF_m＝AΔX_n (1)

式(1)中，ΔF_m為所選取的m項引入失調量前后的波像差之差，ΔF_m的函數表達式如式(2)所示，ΔX_n為n項待求光學元件的失調量，ΔX_n的函數表達式如式(3)所示，A為敏感度矩陣；

式(2)和式(3)中，ΔF_m為所選取的m項引入失調量前后的波像差之差，F₀為理想狀態下光學系統的波像差，F_m為當前光學系統的實際波像差，f₁～f_m為m項所選取的引入失調量后的波像差，f₀₁～f_0m為m項所選取的引入失調量前的波像差，Δx₁～Δx_n為n項待求光學元件的失調量，并且m≥n；

3.2)根據式(1)所示的系統波像差與失調量之間的關系，建立敏感度矩陣A的函數表達式如式(4)所示；

式(4)中，δx₁～δx_n分別為n項引入待求光學元件的失調量前后的差值，δf₁～δf_m分別為m項所選取的引入失調量前后的波像差之差，δx_n＝x_n-x_0n為第n項引入待求光學元件的失調量前后的失調量之差，δf_m＝f_m-f_0m為第m項引入失調量前后光學系統出瞳 面波像差之差。

4.根據權利要求1所述的基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，其特征在于，步驟4)中計算敏感度矩陣A的條件數的函數表達式如式(5)所示；

cond(A)＝||A||·||A^-1|| (5)

式(5)中，cond(A)為敏感度矩陣A的條件數，A^-1表示敏感度矩陣A的逆，||A||表示敏感度矩陣A的范數，||A^-1||表示敏感度矩陣A的逆A^-1的范數。

5.根據權利要求1所述的基于平面鏡視場調節的光學系統失調量解算方法，其特征在于，步驟7)計算實際干涉光路測試系統的失調量的函數表達式如式(6)所示；

ΔX_n＝A⁺ΔF_m (6)

式(6)中，ΔX_n為實際光學系統的失調量，A⁺為對敏感度矩陣A求逆得到敏感度矩陣A的偽逆，ΔF_m為實際波像差F_m和理想狀態下光學系統的波像差F₀之間的差。