[发明专利]自由曲面反射式红外成像系统的设计方法

说明书

本发明涉及一种自由曲面反射式红外成像系统的设计方法，其具体包括：S1，选取已有且可扩展空间充足的小F数小视场系统作为初始系统，该初始系统的视场为X₀×Y₀；S2，根据待设计的系统的视场X_n×Y_n和初始系统的视场X₀×Y₀，确定视场序列[X₀,Y₀]，[X₁,Y₁]，[X₂,Y₂]，…，[X_n,Y_n]，其中X₀X₁X₂…X_n，Y₀Y₁Y₂…Y_n；S3，根据视场X₁×Y₁，采用逐点求解的方法构建系统中的所有自由曲面；S4，以上一步得到的系统再次作为初始系统，根据视场X₂×Y₂，采用逐点求解的方法构建系统中所有的自由曲面；以及S5，以此类推，按照视场序列的顺序不断进行构建，直到达到最终视场X_n×Y_n，从而得到待设计的自由曲面反射式红外成像系统。

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反射式红外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，在设计具有大相对孔径和大矩形视场角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反射式红外成像系统的设计方法，采用该设计方法，可以得到同时具有小F数和大矩形视场的自由曲面反射式红外成像系统。

一种自由曲面反射式红外成像系统的设计方法，其具体包括以下步骤：

S1，选取已有且可扩展空间充足的小F数小视场系统作为初始系统，该初始系统的视场为X₀×Y₀；

S2，根据待设计的系统的视场X_n×Y_n和初始系统的视场X₀×Y₀，确定视场序列[X₀,Y₀]，[X₁,Y₁]，[X₂,Y₂]，…，[X_n,Y_n]，其中X₀X₁X₂…X_n，Y₀Y₁Y₂…Y_n；

S3，根据视场X₁×Y₁，采用逐点求解的方法构建系统中的所有自由曲面；

S4，以上一步得到的系统再次作为初始系统，根据视场X₂×Y₂，采用逐点求解的方法构建系统中所有的自由曲面；以及

S5，以此类推，按照视场序列的顺序不断进行构建，直到达到最终视场X_n×Y_n，从而得到待设计的自由曲面反射式红外成像系统。