[发明专利]区域化自由曲面消像散渐变镜及设计方法

权利要求书

1.区域化自由曲面消像散设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1,计算初始自由曲面的主曲率，获取球镜屈光力分布和像散分布，以像散轴向变化轨迹作为子区域划分的参考中心线，对连续光滑的初始自由曲面进行子区域面型分割，子区域划分至少要涵盖自由曲面的像差分布区；

S2,根据初始自由曲面主曲率的差异对子区域面型进行二次优化，具体为：保持像散轴向变化轨迹线上的面型矢高和法线方向不变，在像散轴向变化轨迹线的正交方向上进行截面曲率和截面曲线的优化----使新的截面曲率更加接近或者等于像散轴向方向上的最小曲率，缩小主曲率之间的差异；

S3,根据初始像散轴向变化轨迹的空间位置分布，将优化后的各个子区域面型拼接组合，在拼接处采用插值过渡来消除面型的局部微小跳变，获得连续光滑的区域化自由曲面。

2.根据权利要求1所述的区域化自由曲面消像散设计方法，其特征在于：S1中所述的球镜屈光力分布是指曲面主曲率对应的表面屈光力，公式为：

P_i(x,y)＝(n-1)κ_i(x,y),i＝1,2，其中，n为镜片折射率，其中κ_i代表主曲率。

3.根据权利要求1所述的区域化自由曲面消像散设计方法，其特征在于：S1中所述像散分布Astig(x,y)是指曲面最大屈光力与最小屈光力之差，公式为：

Astig(x,y)＝|P₁(x,y)-P₂(x,y)|。

4.根据权利要求1所述的区域化自由曲面消像散设计方法，其特征在于：S2中在像散轴向变化轨迹线的正交方向上进行截面曲率和截面曲线的优化，当选择圆弧曲线，且截面曲率优化选用最小曲率时，已知曲率中心坐标为C_T(x_T,y_T,z_T)，则优化后的截面曲线与优化前的截面曲线之间存在矢高差：

其中，Δz(x_i,y_i)代表截面曲线在优化前后发生在坐标点(x_i,y_i)上的矢高变化，κ1为最小曲率和κ2为最大曲率。

5.区域化自由曲面消像散渐变镜，包括镜片，其特征在于：所述镜片由权利要求1-4任意一项所述的区域化自由曲面消像散设计方法设计得到。

6.根据权利要求5所述的区域化自由曲面消像散渐变镜，其特征在于：子区域面型的划分与优化作用于镜片的前表面和/或后表面。

7.根据权利要求6所述的区域化自由曲面消像散渐变镜，其特征在于：像散轴向变化轨迹可涵盖镜片整个自由曲面或涵盖镜片渐变通道两侧的像差分布区域。