[发明专利]自由曲面光学系统设计的方法、设备、系统及存储介质

权利要求书

1.基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法，其特征在于，包括：

根据设计参数构建一个初始平面系统；其中，初始平面系统包括：主镜、次镜和三镜；

选定特征光线；基于选定的特征曲线，进行拟合，计算三镜上的自由曲面数据点，并使用4阶的XY多项式进行考虑法向和坐标两种因素的拟合，从而修正三镜的初始结构；

基于选定的特征曲线，进行拟合，计算主镜上的自由曲面数据点，并使用4阶的XY多项式进行考虑法向和坐标两种因素的拟合，从而修正主镜的初始结构；

将修正过三镜和主镜的系统，作为迭代过程的初始结构进行迭代优化，并得到自由曲面光学系统。

2.根据权利要求1所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法，其特征在于，构建初始平面系统时，所述主镜、所述次镜和所述三镜需要处于曲面最终期望的位置处。

3.根据权利要求1所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法，其特征在于，构建初始平面系统时，所述主镜与所述三镜的边缘在空间中需要保持相切。

4.根据权利要求1所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法，其特征在于，选定特征光线的方法为：

选定第一预设次数的采样视场；

将孔径分为第二预设次数个角度，每个角度沿半径方向选取第三预设次数个位置，选取孔径中心的位置；

在每一个所述所述采样视场选取的位置设置一条特征光线。

5.根据权利要求1所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法，其特征在于，修正三镜时和修正主镜时，将次镜视为平面镜；

在进行迭代优化时，将次镜视为曲面镜，并且在迭代的过程中调节次镜的结构。

6.根据权利要求1所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法，其特征在于，所述迭代优化包括：

将修正过三镜和主镜的系统作为输入系统，对特征光线进行光线追迹，并获得面型数据的坐标；

选定理想像点，并将理想像点作为所有特征光线的出射终点，重新计算面型数据对应的法向量；

根据同时考虑坐标和法向的新型拟合方法，重新修正主镜、次镜和三镜的结构；

重复上述步骤，直至修正后的模型符合设计参数或相邻的两次迭代之后得到的系统的参数不变。

7.根据权利要求6所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法，其特征在于，计算法向量时的方法包括：负反馈发或逐次逼近法。

8.一种基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计装置，其特征在于，包括：

构建模块，用于根据设计参数构建一个初始平面系统；其中，初始平面系统包括：主镜、次镜和三镜；

选定模块，用于选定特征光线；

第一拟合模块，用于基于选定的特征曲线，进行拟合，计算三镜上的自由曲面数据点，并使用4阶的XY多项式进行考虑法向和坐标两种因素的拟合，从而修正三镜的初始结构；

第二拟合模块，用于基于选定的特征曲线，进行拟合，计算主镜上的自由曲面数据点，并使用4阶的XY多项式进行考虑法向和坐标两种因素的拟合，从而修正主镜的初始结构；

迭代模块，用于将修正过三镜和主镜的系统作为迭代过程的初始结构进行迭代优化，并得到自由曲面光学系统。

9.一种基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计系统，其特征在于，包括：执行器和处理器；

处理器和存储器，所述处理器与存储器通过通信总线相连接：

其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；

所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于执行权利要求1～7任一项所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计方法。

10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1～7任一项所述的基于逐点计算的光学自由曲面光学系统设计的方法的各个步骤。