[发明专利]基于Delano图的光学初始结构自动生成方法

说明书

技术领域

本发明属于光学成像设计领域，具体涉及一种基于Delano图的光学初始结构自动生成方法。

背景技术

当前的光学设计常常借助于优化设计软件Zemax，CODEV,OSLO等，已经获得了很大的便捷性。但是在使用此类优化设计软件之前，需要一个合理的光学初始结构作为一个优化的起点。当前使用较多的光学初始结构求解方法是基于平衡初级像差的PWC法。对于由较少组员的构成的系统，PWC法可以求得一些合理可用的结构。如两镜系统中的卡塞格林系统，格里高里系统，RC系统，马克苏托夫系统，Schwardzschield系统，三镜系统的TMA系统等。传统的PWC法为求解五个初级像差和数和两个色差和数。但是传统的PWC法存在以下三个问题：(1)在使用PWC法的时候，光学设计者需要将每个组员的光焦度轴上点发出的通过入瞳的边缘的光线在各个组员上的投射高度y_i，边缘视场发出的通过入瞳中心的光线在各个组员的投射高度进行分配。这三个变量在各个组员上的分配是没有通用而高效的方法。(2):五个像差方程理论上需要五个独立的变量可以求出唯一解。在进行光学设计中，一个双胶合有2个独立的PW参数，一个单透镜有一个独立的P参数或者W参数，一个反射镜无独立PW参数(在透镜的确定之后)。在光学设计中，所有使用的组员的独立PW数超过5个时候，PW方程是无唯一解的。而实际的设计工作，大多数稍微复杂的系统PW参数都是远大于5个。倘若对于复杂的光刻镜头，如LENSVIEW镜头库中#6084723号镜头，使用28个组员来进行设计。此种规模的设计工作，是不可能通过解五个线性像差方程来取得好的设计。(3):PW法设计思想是在组员光焦度分配之后，再通过改变各个组员内的曲率分配，来进行初级像差的分配，然后进行初级像差的平衡。这种设计思维对于较为复杂系统的设计也是存在着较大的问题。应为对于较复杂的系统，我们经常用的优化策略是保留一些初级像差来平衡高级像差，以获得更好的像质。而不是将初级像差完全平衡干净来求得初始结构。

由于如上所述传统设计理论PWC法的缺陷，使得光学成像镜头的初始设计阶段没有统一而高效的初始结构求解方法。

发明内容

为了解决现有光学设计中存在的初始结构求解的问题，本发明的目的是提供一种基于Delano图的光学初始结构自动生成方法，以提高光学设计的效率。本发明应该具有如下的特点：根据设计要求，利用Delano图，结合优化算法自动生成光学各组员的一阶量(光焦度边缘光线高度y_i，主光线高度各组员间距d_i)；根据前一步生成的一阶量，通过第一步优化平台和商用光学优化设计软件建立动态数据链(Zemax,CODEV,OSLO)，在光学优化设计软件中分配各个组员材料，光焦度，间距，得到粗略的结构；通过动态数据链控制，在光学优化设计软件中加入设计要求的约束，然后通过优化像质来重新优化间距和各个组员的各个工作面的曲率，来得到较好的初始的结构。

完成上述发明任务的技术方案如下：一种基于Delano图的光学初始结构自动生成方法，其特征在于，工作步骤依次由⑴.光学一阶量的优化设计，⑵.商用光学优化软件中一阶量和光学材料的自动分配，⑶.像质的自动优化三步来实现。

所述的步骤⑴光学一阶量的优化设计，是基于Delano图，对坐标，以设计要求为约束进行优化，根据优化得到的坐标及Delano中的坐标与其他一阶量的关系，求得系统各个组员所有一阶量。所有一阶量都依赖于Delano图对的优化而完成。

所述的步骤⑵商用光学优化软件中一阶量和材料的分配，是依赖于第一步优化平台，在第一步和优化平台和商用光学优化软件之间建立动态数据链，实现一阶量参数和光学材料的分配。

所述的步骤⑶像质的自动优化，也是依赖于第一步优化程序所在的程序平台，在商用优化软件中生成设计的基本约束，然后自动写入优化设计目标函数，权重函数，然后控制进行各组员的间距，曲率等的优化。

换言之，对本发明中以上提及的各部件内容及工作方法可以做如下说明：