[發明專利]光學系統衍射雜散光分析方法

在審

• 申請號: 202211214003.6
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115391719A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 張新;葉昊坤;史廣維
• 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: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01M11/02
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 郭婷

本發明提供一種光學系統衍射雜散光分析方法，包括以下步驟：S1、在雜散光分析軟件中建模光機系統；S2、通過雜散光分析軟件對光機系統進行光線追跡，得到出射光線的出射光場；S3、將出射光線的信息錄入至光線數據庫，重復上述步驟2，直至所有出射光線能量低于閾值ΔE或逸出光機系統時停止光線追跡；并根據光線數據庫中的信息進行分析得到雜散光分析結果。采用本發明提供的方法可以實現光學系統衍射雜散光的準確、快速分析，有助于提出有效的改進措施，最終明顯降低衍射雜散光對光學系統成像質量的影響。

技術領域

本發明涉及光學系統像質分析技術領域，特別涉及一種光學系統衍射雜散光分析方法。

背景技術

到達光學系統像平面的不需要的光線稱為雜散光。一般光學系統中，光線通過一些物理機制，如粗糙平面造成的散射、污染微粒造成的散射和反射，最終到達像平面，形成雜散光。目前對雜散光衍射效應的模擬方法主要分為三種，第一種通過將孔徑處的光場在基爾霍夫邊界條件下進行衍射積分，以經典的菲涅耳積分等方法為典型；另一種是基于光線近似方法，以高斯光束分解法為典型，最后一種是麥克斯韋方程組數值解法，以時域有限差分法和矩量法為典型。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

本發明提供一種光學系統衍射雜散光分析方法，包括以下步驟：

S1、在雜散光分析軟件中建模光機系統；

S2、通過雜散光分析軟件對光機系統進行光線追跡，得到出射光線的出射光場；

S3、將出射光線的信息錄入至光線數據庫，重復上述步驟2，直至所有出射光線能量低于閾值ΔE或逸出光機系統時停止光線追跡；并根據光線數據庫中的信息進行分析得到雜散光分析結果。

優選地，步驟S1包括以下子步驟：

S11、對光機系統中每個表面的表面屬性進行定義；

S12、對光機系統的光源和接收器進行定義，并將光源產生的光線數據錄入光線數據庫；

S13、設定光線追跡策略，選定停止光線追跡的能量閾值ΔE。

優選地，能量閾值ΔE＝10^-5。

優選地，表面屬性包括：面型、口徑、材料、膜層和散射屬性。

優選地，步驟S2包括：

計算出射光線與光機系統中任一表面相交點的局部梯度G_L；

其中，

為向量微分算子；

當出射光線在光機系統中任一表面局部梯度G_L小于指定表面局部梯度閾值G₀時，計算鏡向光線和散射光線的出射光場：

當出射光線在光機系統中任一表面局部梯度G_L大于指定表面局部梯度閾值G₀時，進行衍射光線追跡，并計算衍射光線的出射光場；

優選地，鏡向光線出射光場的計算過程包括：

鏡向光線出射光線的方向由菲涅爾公式計算得到：

n₀ sinθ₀＝n₁ sinθ₁

其中，