[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

本發明涉及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：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；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。

技術領域

本發明涉及光學設計領域，尤其涉及一種自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法。

背景技術

自由曲面是指無法用球面或非球面系數來表示的非傳統曲面，通常是非回轉對稱的，結構靈活，變量較多，為光學設計提供了更多的自由度，可以大大降低光學系統的像差，減小系統的體積、重量與鏡片數量，可以滿足現代成像系統的需要，有著廣闊的發展應用前景。由于自由曲面有非對稱面并提供了更多的設計自由度，他們常被用在離軸非對稱系統中。

現有的自由曲面離軸成像系統普遍采用直接設計方法得到，如微分方程法，多曲面同步設計方法和逐點構建與迭代方法，然而，現有的設計方法在設計過程中只能考慮有限數量的視場，在設計具有大相對孔徑和大矩形視場角的自由曲面離軸成像系統時具有局限性。

發明內容

綜上所述，確有必要提供一種自由曲面反射式紅外成像系統的設計方法，采用該設計方法，可以得到同時具有小F數和大矩形視場的自由曲面反射式紅外成像系統。

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；

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。