[发明专利]结合面形和视场优化策略的自由曲面光学系统优化方法

摘要

本发明公开了一种结合面形和视场优化策略的自由曲面光学系统优化方法。该方法以表征光学系统波像差的Zernike标准多项式各项系数为评价依据，采用面形优化与视场优化相结合的逐步逼近策略开展优化过程，步骤如下：首先选取初始小视场，根据建立的XY多项式和多项式关系模型，每一步优化有针对性的找出系统像差最大项，选取自由曲面面形中相应XY多项式项作为新增变量对像差进行优化平衡，同时，根据系统各个视场的波像差rms值同步调整各视场的权重；在小视场范围内优化获取满足性能指标的结构后，逐步拓展视场，重复上述优化步骤，直至获取全视场范围内的光学系统结构参数。本发明具有视场大，优化速度快，有像差针对性和指导性的优点。

主权项

1.一种结合面形和视场优化策略的自由曲面光学系统优化方法，其特征在于，方法步骤如下：步骤1、建立离轴三反初始结构：参考离轴三反光学系统的实例，选取一个同轴三反光学系统初始结构；步骤2、对离轴三反初始结构进行结构限制：在同轴反射式光学系统基础上进行离轴化处理，利用编写好的对应光学系统的限制光线遮挡的宏语言，在评价函数中加以调用，控制系统的结构，得到离轴系统初始结构和初始视场；步骤3、结合面形优化增加的优化变量和视场优化的视场权重，对系统进行面形优化和视场优化；步骤4、判断优化结果是否符合技术指标要求，若不满足当前视场要求，则转到步骤3对系统继续进行面形和视场优化；若不满足要求视场范围要求，则对系统进行视场拓展，然后转到步骤3结合视场和面形对系统进行优化；若符合当前视场指标要求并且视场范围符合指标要求，则结束优化；步骤3所述面形优化的方法步骤如下：1)导出分项表征的Zernike标准多项式系数C_ij之后，计算全部视场各项Zernike系数平方和其中4≤j≤37；2)找出Zernike系数平方和最大项，记作P_m；3)找到最大项P_m对应的XY多项式的自由项x^myⁿ；4)判断最大项P_m对应的XY多项式的自由项x^myⁿ中m是否为偶数，并且未曾作为优化变量，若满足这两个条件，则转到步骤6)，若不满足，则转到步骤5)；5)除去该Zernike项P_m，找出剩余项中系数平方和最大项，记作P_m；6)将x^myⁿ设置为优化变量。