[发明专利]自由曲面离轴三反成像系统的设计方法

说明书

本发明涉及一种自由曲面离轴成像系统的设计方法，包括以下步骤：建立初始系统并选取多套物像关系的特征视场；使用多套物像关系的光线，同时将所述初始系统构建为自由曲面系统；以及，将上一步骤中得到自由曲面系统作为初始系统，使用迭代过程减小特征光线与特征面的实际交点与理想目标点的偏差，对所述自由曲面系统中的自由曲面进行迭代重构，待平均RMS弥散斑不再缩小时，得到待设计的自由曲面离轴成像系统。

技术领域

本发明涉及光学设计领域，尤其涉及一种自由曲面离轴三反成像系统的设计方法。

背景技术

自由曲面是指无法用球面或非球面系数来表示的非传统曲面，通常是非回转对称的，结构灵活，变量较多，为光学设计提供了更多的自由度，可以大大降低光学系统的像差，减小系统的体积、重量与镜片数量，可以满足现代成像系统的需要，有着广阔的发展应用前景。由于自由曲面有非对称面并提供了更多的设计自由度，他们常被用在离轴非对称系统中。

现有的自由曲面离轴成像系统普遍采用直接设计方法得到，如微分方程法，多曲面同步设计方法和逐点构建与迭代方法，然而，现有的设计方法在设计过程中只能考虑有限数量的视场，在设计同时具有多套性能参数的的自由曲面离轴成像系统时具有局限性。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种自由曲面离轴成像系统的设计方法，该方法在设计过程中，可以考虑多套物像关系，而且采用该设计方法可以得到同时多套性能参数的自由曲面离轴成像系统。

一种自由曲面离轴三反成像系统的设计方法，包括以下步骤：建立初始系统并选取多套物像关系的特征视场；使用多套物像关系的光线，同时将所述初始系统构建为自由曲面系统；以及，将上一步骤中得到自由曲面系统作为初始系统，使用迭代过程减小特征光线与特征面的实际交点与理想目标点的偏差，对所述自由曲面系统中的自由曲面进行迭代重构，待平均RMS弥散斑不再缩小时，得到待设计的自由曲面离轴成像系统。

相较于现有技术，本发明提供的自由曲面离轴成像系统的设计方法，在直接构建自由曲面时考虑了多套物像关系，且利用可移动光阑实现光线选择，进而切换实现物像关系的切换。该方法可以得到同时具有多套光学性能的离轴三反成像系统。

附图说明

图1为本发明实施例中建立的初始平面系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的特征视场选取规则的示意图。

图3为本发明实施例提供的每个特征视场中特征光线选取规则的示意图。

图4为本发明实施例提供的自由曲面离轴成像系统的设计方法中自由曲面系统构建过程的示意图。

主要元件符号说明

初始主镜 102

初始次镜 104

初始三镜 106

像面 108

孔径光阑 110

三镜 110

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。

本发明提供一种自由曲面离轴成像系统的设计方法，其包括以下步骤：