[发明专利]光学系统初始结构生成方法

权利要求书

1.一种光学系统初始结构生成方法，其特征在于，所述光学系统包括多个镜组，所述光学系统初始结构生成方法包括：

S10，根据设计要求，结合德拉诺图设置约束条件和目标函数，采用全局优化算法迭代搜索，以使得所述目标函数值最小，得到每一个所述镜组的一阶量，进而得到所述光学系统的一阶初始结构；

S20，利用光学设计软件的全局优化算法对所述一阶初始结构进行校验；

S30，通过校验后的所述一阶初始结构优化得出每一个所述镜组的结构参数，进而根据每一个所述镜组的结构参数得到所述光学系统初始结构。

2.根据权利要求1所述的光学系统初始结构生成方法，其特征在于，所述S10，根据设计要求，结合德拉诺图设置约束条件和目标函数，采用全局优化算法迭代搜索，以使得所述目标函数值最小，得到每一个所述镜组的一阶量，进而得到所述光学系统的一阶初始结构的步骤包括：

根据所述光学系统的基本参数及加工条件设置约束条件；

结合德拉诺图，设置所述目标函数，所述目标函数包括变量组，所述变量组包括每一个所述镜组的边缘光线高和每一个所述镜组的主光线高；

采用全局优化算法迭代搜索，确定满足设计要求的所述变量组的值，以使得所述目标函数值最小；

根据所述变量组的值，自动求得每一个所述镜组的一阶量，以得到所述光学系统的一阶初始结构。

3.根据权利要求2所述的光学系统初始结构生成方法，其特征在于，当需要设计无限共轭光学系统时，所述约束条件包括视场角，焦距，入瞳直径及加工条件。

4.根据权利要求2所述的光学系统初始结构生成方法，其特征在于，当需要设计有限共轭光学系统时，所述约束条件包括数值孔径，入瞳直径，焦距，物高、像高设置及加工条件。

5.根据权利要求1所述的光学系统初始结构生成方法，其特征在于，所述S20，利用光学设计软件的全局优化算法对所述一阶初始结构进行校验的步骤包括：

将所述约束条件和所述目标函数植入所述光学设计软件中；

根据所述约束条件和所述目标函数以及权重函数，设置操作数指令；

根据所述操作数指令，并采用全局优化算法进行迭代再搜索，进而完成校验。

6.根据权利要求1所述的光学系统初始结构生成方法，其特征在于，所述S30，通过校验后的所述一阶初始结构优化得出每一个所述镜组的结构参数，进而根据每一个所述镜组的结构参数得到所述光学系统初始结构的步骤包括：

利用所述光学设计软件的优化函数编辑器读取初级像差方程组所需的一阶初始结构数据；

在所述优化函数编辑器建立每一个所述镜组的初级像差方程组；

利用所述光学设计软件的加权最小二乘法求解包括所述初级像差方程组的多元非线性方程组，得到满足要求的每一个所述镜组的像差参数和色差参数；

判断每一个所述镜组的相对孔径大小，确定每一个所述镜组的类型，进而根据每一个所述镜组的像差参数和色差参数解出各镜组的初始结构。

7.根据权利要求6所述的光学系统初始结构生成方法，其特征在于，所述利用所述光学设计软件的优化函数编辑器读取初级像差方程组所需的一阶初始结构数据之前还包括：

将非线性方程组移植到所述光学设计软件中；

在所述光学设计软件中的镜头数据编辑器中新建虚拟曲面，用于存储每一个所述镜组的像差参数、色差参数组元数量以及阿贝数。

8.根据权利要求7所述的光学系统初始结构生成方法，其特征在于，所述利用所述光学设计软件的加权最小二乘法求解包括所述初级像差方程组的多元非线性方程组，得到满足要求的每一个所述镜组的像差参数和色差参数的步骤包括：

以满足像差要求为目标，对每一个所述镜组进行独立优化，以得到每一个所述镜组的像差参数和色差参数，并求解出每一个所述镜组的赛特值；

以所述光学系统的赛特和数作为目标，重新获取每一个所述镜组的像差参数和色差参数，所述赛特和数为每一个所述镜组的赛特值的加和。