[发明专利]基于全频段光学加工面形误差系统链路像质仿真分析方法

权利要求书

1.基于全频段光学加工面形误差系统链路像质仿真分析方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：

步骤一、设计初始光学系统，根据所述初始光学系统建立光学系统链路模型；

步骤二、根据实测光学元件加工面形数据，建立低频加工面形误差仿真模型，然后再建立中高频加工面形的误差仿真模型；

步骤三、将低频和中高频加工面形误差仿真数据融合，建立全频段光学元件加工面形误差仿真模型；

步骤四、检测步骤三所述的全频段光学元件加工面形误差仿真模型的准确性，完成数据准确性检验；

具体检测过程为：将采用Zernike多项式拟合得到的低频加工面形误差仿真数据与中高频加工面形误差仿真数据进行数据融合，获得全频段加工面形误差实测数据功率谱密度函数；复算全频段加工面形误差仿真数据的功率谱密度函数，将复算结果与全频段的实测数据功率谱密度函数比较，若两功率谱密度函数在相同的范围内近似成线性递减，则为正确；

步骤五、将低频和中高频误差数据分别加载至步骤一的光学系统链路模型，实现频段误差对光学系统成像质量影响的分析。

2.根据权利要求1所述的基于全频段光学加工面形误差系统链路像质仿真分析方法，其特征在于：步骤二中，建立低频加工面形误差仿真模型具体为：

根据光学元件加工面形数据，对加工面形数据进行仿真模拟，低频加工面形误差数据通过前37项Zernike多项式拟合得到。

3.根据权利要求2所述的基于全频段光学加工面形误差系统链路像质仿真分析方法，其特征在于：步骤二中，建立中高频加工面形误差仿真模型的具体过程为：

根据面形误差函数分布特性可知，中高频加工面形误差满足正态分布模型，

首先，采样函数模拟器生成具有正态分布的随机矩阵q，矩阵q期望为0，标准差为1；

然后通过滤波函数对所述随机矩阵q进行滤波，获得中高频加工面形误差分布函数，用下式表示为：

式中，p(x,y)为滤波函数，q(x,y)为随机矩阵，D(x,y)为中高频加工面形误差分布函数；所述滤波函数p(x,y)通过自相关函数计算获得：

式中，A(x,y)为表面自相关函数，所述误差模拟表面的功率谱密度函数与自相关函数满足傅里叶变换关系，用下式表示为：

A(x,y)＝∫∫PSD(X,Y)e^-i(Xx+Yy)dXdY ⑶

式中，PSD(X,Y)为功率谱密度函数；中高频误差表面功率谱密度函数通过标准差以及相关长度的函数关系表示，用下式表示为：

式中，σ为面形仿真数据标准差，l_x、l_y分别为面形仿真数据在x、y方向上的相关长度；设定标准差和相关长度参数，根据(1)-(4)计算，获得中高频加工面形误差数据。

4.根据权利要求3所述的基于全频段光学加工面形误差系统链路像质仿真分析方法，其特征在于：步骤五中，将低频和中高频误差数据分别加载至步骤一的光学系统链路模型之前，需要设定输入误差数据的采样数量。