[發(fā)明專利]簡單高效的光線與光學自由曲面交點位置迭代求解方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110659272.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113281903B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 鞠國浩;白曉泉;許博謙
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權代理有限公司 22214
• 代理人: 于曉慶

1.簡單高效的光線與光學自由曲面交點位置迭代求解方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟a、確定光學自由曲面上的初始迭代點；

步驟a的具體操作過程如下：

(1)確定光線與光學自由曲面的基本球面部分的交點為M，即為光線上的初始迭代點；

(2)過交點M沿光軸方向的直線與光學自由曲面的交點為A，即為光學自由曲面上的初始迭代點；

(3)初始迭代點A的坐標(x_a,y_a)與交點M的坐標(x_m,y_m)相同，根據(jù)曲面矢高方程(1)計算初始迭代點A的坐標z_a；

式中，z(x,y)表示坐標(x,y)處面形矢高；該面形矢高分為兩部分，第一部分表示光學自由曲面的基本球面部分，c表示光學自由曲面的基本球面部分曲率；第二部分F(x,y)為廣義上的光學自由曲面部分，表示實際光學自由曲面部分相對于基本球面部分的偏離量；

步驟b、確定光學自由曲面上的下一個迭代點；

步驟b的具體操作過程如下：

(1)過初始迭代點A做垂直于光軸的平面，并確定光線與該平面的交點為Q；

(2)過交點Q做平行于光軸的直線，確定該直線與光學自由曲面的交點為B，即為光學自由曲面上的下一個迭代點；

(3)迭代點B的坐標(x_b,y_b)與交點Q的坐標(x_q,y_q)相同，根據(jù)曲面矢高方程(1)計算迭代點B的坐標z_b；

步驟c、迭代退出條件的判斷；

步驟c的具體操作過程如下：

計算交點Q與迭代點B之間的距離，并將該距離與某一閾值進行比較，若該距離小于該閾值，則退出迭代，迭代點B即為最終迭代結果；

步驟d、初始迭代點的更新；

步驟d的具體操作過程如下：

若交點Q與迭代點B之間的距離大于該閾值，則將迭代點B作為新的光學自由曲面上的初始迭代點；

步驟e、繼續(xù)按步驟b至步驟d完成光線與光學自由曲面交點位置的迭代求解過程。

2.根據(jù)權利要求1所述的光線與光學自由曲面交點位置迭代求解方法，其特征在于，將步驟b中的(1)替換為以下步驟：

計算交點M與過初始迭代點A之間的距離L1，將光線從交點M開始，延伸L1或縮短L1的位置即為交點Q。

3.根據(jù)權利要求2所述的光線與光學自由曲面交點位置迭代求解方法，其特征在于，延伸或者縮短L1取決于交點M與交點A之間的相對位置；假設光線向右傳播，延伸L1時，交點M與交點A之間的相對位置為A點在M點右側，縮短L1時，交點M與交點A之間的相對位置為A點在M點左側。