[发明专利]简单高效的光线与光学自由曲面交点位置迭代求解方法

权利要求书

1.简单高效的光线与光学自由曲面交点位置迭代求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、确定光学自由曲面上的初始迭代点；

步骤a的具体操作过程如下：

(1)确定光线与光学自由曲面的基本球面部分的交点为M，即为光线上的初始迭代点；

(2)过交点M沿光轴方向的直线与光学自由曲面的交点为A，即为光学自由曲面上的初始迭代点；

(3)初始迭代点A的坐标(x_a,y_a)与交点M的坐标(x_m,y_m)相同，根据曲面矢高方程(1)计算初始迭代点A的坐标z_a；

式中，z(x,y)表示坐标(x,y)处面形矢高；该面形矢高分为两部分，第一部分表示光学自由曲面的基本球面部分，c表示光学自由曲面的基本球面部分曲率；第二部分F(x,y)为广义上的光学自由曲面部分，表示实际光学自由曲面部分相对于基本球面部分的偏离量；

步骤b、确定光学自由曲面上的下一个迭代点；

步骤b的具体操作过程如下：

(1)过初始迭代点A做垂直于光轴的平面，并确定光线与该平面的交点为Q；

(2)过交点Q做平行于光轴的直线，确定该直线与光学自由曲面的交点为B，即为光学自由曲面上的下一个迭代点；

(3)迭代点B的坐标(x_b,y_b)与交点Q的坐标(x_q,y_q)相同，根据曲面矢高方程(1)计算迭代点B的坐标z_b；

步骤c、迭代退出条件的判断；

步骤c的具体操作过程如下：

计算交点Q与迭代点B之间的距离，并将该距离与某一阈值进行比较，若该距离小于该阈值，则退出迭代，迭代点B即为最终迭代结果；

步骤d、初始迭代点的更新；

步骤d的具体操作过程如下：

若交点Q与迭代点B之间的距离大于该阈值，则将迭代点B作为新的光学自由曲面上的初始迭代点；

步骤e、继续按步骤b至步骤d完成光线与光学自由曲面交点位置的迭代求解过程。

2.根据权利要求1所述的光线与光学自由曲面交点位置迭代求解方法，其特征在于，将步骤b中的(1)替换为以下步骤：

计算交点M与过初始迭代点A之间的距离L1，将光线从交点M开始，延伸L1或缩短L1的位置即为交点Q。

3.根据权利要求2所述的光线与光学自由曲面交点位置迭代求解方法，其特征在于，延伸或者缩短L1取决于交点M与交点A之间的相对位置；假设光线向右传播，延伸L1时，交点M与交点A之间的相对位置为A点在M点右侧，缩短L1时，交点M与交点A之间的相对位置为A点在M点左侧。