[發明專利]自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法

有效

• 申請號: 201910709139.6
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN112305737B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 吳瑋琛;朱鈞;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: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G02B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法，其具體包括以下步驟：

S1，選取已有且可擴展空間充足的小F數小視場系統作為初始系統，該初始系統的視場為X₀×Y₀；

S2，根據待設計的系統的視場X_n×Y_n和初始系統的視場X₀×Y₀，確定視場序列[X₀,Y₀]，[X₁,Y₁]，[X₂,Y₂]，…，[X_n,Y_n]，其中X₀X₁X₂…X_n，Y₀Y₁Y₂…Y_n；

S3，根據視場X₁×Y₁，采用逐點求解的方法構建系統中的所有自由曲面；采用逐點求解的方法構建系統中的所有自由曲面為采用逐點求解的方法將初始系統中的初始曲面L_j依次構建成自由曲面N_j，其中，j＝1,2…L，將初始曲面L₁構建成自由曲面N₁的方法包括：

S31，選取K條特征光線R_i，其中，i＝1,2…K；

S32，根據物像關系及斯涅爾定律逐點求解所述K條特征光線與自由曲面N₁上的多個交點，進而計算得到所述自由曲面N₁上的所有特征數據點P_i，其中，i＝1,2…K；以及

S33，將該特征數據點進行曲面擬合得到所述自由曲面N₁的方程式；

依據構建自由曲面N₁的方法，依次構建每個自由曲面，從而得到所有的自由曲面；

S4，以上一步得到的系統再次作為初始系統，根據視場X₂×Y₂，采用逐點求解的方法構建系統中所有的自由曲面；以及

S5，以此類推，按照視場序列的順序不斷進行構建，直到達到最終視場X_n×Y_n，從而得到待設計的自由曲面反射式紅外成像系統。

2.如權利要求1所述的自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法，其特征在于，在步驟S1中，所述初始系統為一初始自由曲面系統，該初始自由曲面系統包括多個初始自由曲面。

3.如權利要求1所述的自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法，其特征在于，在步驟S2中，視場序列的選取方式按照等步長的方式選取，X₀、X₁、X₂、…、X_n中相鄰數值之間的差值相等，Y₀、Y₁、Y₂、…、Y_n中相鄰數值之間的差值相等。

4.如權利要求1所述的自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法，其特征在于，在步驟S2中，視場序列的選取方式按照不等步長的方式選取，在最初的幾次構建過程選用大步長，當接近最終視場時選用小步長。

5.如權利要求1所述的自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法，其特征在于，在步驟S31中，選取K條特征光線R_i的方式為：根據視場X₁×Y₁，選取M個特征視場，并在所述M個特征視場中選取K條特征光線。

6.如權利要求5所述的自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法，其特征在于，初始系統的中心視場為(0,y₀)，按照如下方式選取特征視場：