[發(fā)明專利]自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、設(shè)備、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910337111.4
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110018566A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張躍進(jìn);展愛(ài)云;李波;胡勇;黃德昌;喻蒙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鐘祥博謙信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/00
• 分類號(hào): G02B27/00
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 馬曉騰

1.基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，包括：

根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建一個(gè)初始平面系統(tǒng)；其中，初始平面系統(tǒng)包括：主鏡、次鏡和三鏡；

選定特征光線；基于選定的特征曲線，進(jìn)行擬合，計(jì)算三鏡上的自由曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)，并使用4階的XY多項(xiàng)式進(jìn)行考慮法向和坐標(biāo)兩種因素的擬合，從而修正三鏡的初始結(jié)構(gòu)；

基于選定的特征曲線，進(jìn)行擬合，計(jì)算主鏡上的自由曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)，并使用4階的XY多項(xiàng)式進(jìn)行考慮法向和坐標(biāo)兩種因素的擬合，從而修正主鏡的初始結(jié)構(gòu)；

將修正過(guò)三鏡和主鏡的系統(tǒng)，作為迭代過(guò)程的初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行迭代優(yōu)化，并得到自由曲面光學(xué)系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，構(gòu)建初始平面系統(tǒng)時(shí)，所述主鏡、所述次鏡和所述三鏡需要處于曲面最終期望的位置處。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，構(gòu)建初始平面系統(tǒng)時(shí)，所述主鏡與所述三鏡的邊緣在空間中需要保持相切。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，選定特征光線的方法為：

選定第一預(yù)設(shè)次數(shù)的采樣視場(chǎng)；

將孔徑分為第二預(yù)設(shè)次數(shù)個(gè)角度，每個(gè)角度沿半徑方向選取第三預(yù)設(shè)次數(shù)個(gè)位置，選取孔徑中心的位置；

在每一個(gè)所述所述采樣視場(chǎng)選取的位置設(shè)置一條特征光線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，修正三鏡時(shí)和修正主鏡時(shí)，將次鏡視為平面鏡；

在進(jìn)行迭代優(yōu)化時(shí)，將次鏡視為曲面鏡，并且在迭代的過(guò)程中調(diào)節(jié)次鏡的結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，所述迭代優(yōu)化包括：

將修正過(guò)三鏡和主鏡的系統(tǒng)作為輸入系統(tǒng)，對(duì)特征光線進(jìn)行光線追跡，并獲得面型數(shù)據(jù)的坐標(biāo)；

選定理想像點(diǎn)，并將理想像點(diǎn)作為所有特征光線的出射終點(diǎn)，重新計(jì)算面型數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的法向量；

根據(jù)同時(shí)考慮坐標(biāo)和法向的新型擬合方法，重新修正主鏡、次鏡和三鏡的結(jié)構(gòu)；

重復(fù)上述步驟，直至修正后的模型符合設(shè)計(jì)參數(shù)或相鄰的兩次迭代之后得到的系統(tǒng)的參數(shù)不變。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，計(jì)算法向量時(shí)的方法包括：負(fù)反饋發(fā)或逐次逼近法。

8.一種基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，包括：

構(gòu)建模塊，用于根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建一個(gè)初始平面系統(tǒng)；其中，初始平面系統(tǒng)包括：主鏡、次鏡和三鏡；

選定模塊，用于選定特征光線；

第一擬合模塊，用于基于選定的特征曲線，進(jìn)行擬合，計(jì)算三鏡上的自由曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)，并使用4階的XY多項(xiàng)式進(jìn)行考慮法向和坐標(biāo)兩種因素的擬合，從而修正三鏡的初始結(jié)構(gòu)；

第二擬合模塊，用于基于選定的特征曲線，進(jìn)行擬合，計(jì)算主鏡上的自由曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)，并使用4階的XY多項(xiàng)式進(jìn)行考慮法向和坐標(biāo)兩種因素的擬合，從而修正主鏡的初始結(jié)構(gòu)；

迭代模塊，用于將修正過(guò)三鏡和主鏡的系統(tǒng)作為迭代過(guò)程的初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行迭代優(yōu)化，并得到自由曲面光學(xué)系統(tǒng)。

9.一種基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括：執(zhí)行器和處理器；

處理器和存儲(chǔ)器，所述處理器與存儲(chǔ)器通過(guò)通信總線相連接：

其中，所述處理器，用于調(diào)用并執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的程序；

所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序，所述程序至少用于執(zhí)行權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

10.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的基于逐點(diǎn)計(jì)算的光學(xué)自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法的各個(gè)步驟。