[发明专利]光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法

权利要求书

1.一种光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其包括以下步骤：

S10，建立一自由曲面成像光学系统；

S11，在所述自由曲面成像光学系统中选取多个视场，分别设定每一个视场波像差的最大容限和最小容限，并选定所述自由曲面成像光学系统中任一个自由曲面；

S12，建立一孤点跳离模型，在每一个视场下，将跳离的孤点依次施加在选定的自由曲面不同位置处；

S13，根据设定的波像差的最大容限和最小容限反解出每一个视场对应的局部面形误差极值；

S14，对所述选取的多个视场的自由曲面局部面形公差分布进行整合，得到所述自由曲面的面形公差分布。

2.如权利要求1所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，所述波像差最大容限表达式为波像差最小容限表达式为其中，表示波像差的平均值，λ表示波长。

3.如权利要求1所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，所述孤点跳离模型用于模拟和施加局部面形误差，孤点的位置代表局部面形误差的作用位置，孤点的跳离量代表局部面形误差的大小。

4.如权利要求1所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，利用所述孤点跳离模型求解每一个视场下一个作用位置处的面形误差极值的具体步骤如下：

S20，选取每一个视场内自由曲面上的一个孤点P；

S21，使所述孤点P沿着该P点处的曲面法向跳离至孤点O处；

S22，计算所述孤点P与孤点O之间的距离d，从而得到所述自由曲面每一个作用位置的面形误差极值。

5.如权利要求4所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，在所述孤点P处施加扰动，使孤点P跳离出原自由曲面，该孤点P的跳离影响该视场内恰好通过P点的光线，该光线为误差光线。

6.如权利要求5所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，设定所述误差光线的波像差W_E为波像差最大容限W⁺，则反解得到孤点P跳离量的正向极值，记作d⁺；假设误差光线的波像差W_E为波像差最小容限，则反解得到孤点P跳离量的负向极值，记作d^-。

7.如权利要求6所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，根据所述孤点P的跳离量d与误差光线波像差W_E之间的单调变化关系，采用数学“二分法”反复迭代，反解得到所述孤点P跳离量的正向极值d⁺和负向极值d^-。

8.如权利要求4所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，求解出孤点P处面形误差极值后，不断改变所述视场下自由曲面施加扰动的作用位置，即选取不同的孤点，得到不同作用位置处的面形误差极值，从而得到所述视场下自由曲面的局部面形公差分布。

9.如权利要求4所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，所述孤点P位于成像光束在自由曲面的有效分布范围内。

10.如权利要求1所述的光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，其特征在于，对所述多个视场的自由曲面面形公差分布进行整合的具体方法为：选择最小的正向极值为综合的正向极值，选择绝对值最小的负向极值为综合的负向极值，最终得到整合后自由曲面的面形公差分布。