[发明专利]光学系统初始结构生成方法

说明书

本申请涉及一种光学系统初始结构生成方法。上述光学系统初始结构生成方法，利用德拉诺图结合全局优化算法，自动生成符合设计要求的光学系统一阶结构，解决了光学系统中生成一阶结构时计算繁琐的问题。利用光学设计软件的全局优化算法对得到的光学系统的初始一阶结构进行校验。通过校验后的一阶初始结构优化出相应的结构参数，进而根据所述结构参数得到所述光学系统初始结构。本申请提供了一种高效，快捷，实用的初始结构求解方法，解决了光学工程师在设计镜头时寻找初始结构的不确定性因素。

技术领域

本申请涉及光学设计领域，特别是涉及一种光学系统初始结构生成方法。

背景技术

当光学工程师在设计一款镜头时，一般是从查找一个初始结构开始，而这个过程具有不确定性。对于一些困难的样例必须从初始结构开始设计，当前使用较多的方法是基于初级像差方程的PWC法，但是此方法计算量大，公式复杂，需要对各镜组分配光焦度，对光学设计人员要求具有丰富的经验。因此，光学工程师在设计镜头时，急需一种实用，高效，快捷的初始结构设计方法。

发明内容

基于此，有必要针对传统的光学系统初始结构生成方法计算量大，公式复杂的问题，提供一种光学系统初始结构生成方法。

一种光学系统初始结构生成方法，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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，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；