[发明专利]一种自由曲面成像系统面形公差分析方法

权利要求书

1.一种自由曲面成像系统面形公差分析方法，其特征在于，用于针对光学成像系统中的自由曲面进行面形公差分析，包括：

S1、设置最大可接受公差值；

S2、在待分析曲面上划分均匀网格；

S3、在所述均匀网格上，计算所有网格点的高斯基函数出现概率，并根据所述高斯基函数出现概率进行不等概率抽样获得设定数量点的坐标作为高斯基函数的中心位置，根据所述中心位置处的高斯基函数出现概率，计算对应的权重系数，同时设定高斯基函数的标准差，获得一个高斯基函数组；

S4、对所述高斯基函数组中各高斯基函数进行加权求和得到面形误差公式；

S5、在所述待分析曲面上重新采样，获得新采样网格点，依据所述面形误差公式计算所述新采样网格点的面形误差值，组成面形误差分布矩阵，对所述面形误差分布矩阵进行线性缩放后获得所述待分析曲面的面形误差矩阵；

S6、重复所述S3～S5获得设定数量的所述待分析曲面的面形误差矩阵；所述设定数量依据经验进行设定；

选取针对所述光学成像系统的像质评价指标，利用设定数量的所述待分析曲面的面形误差分布矩阵进行蒙特卡洛分析，对应设定的像质评价指标的初始值获得不同累积概率值下像质评价指标的变化量，并计算实际系统的像质评价指标的预测值，按需求选取设定累积概率之下的将像质评价指标的预测值作为分析量；

S7、对所述分析量进行判断：

若所述分析量不满足设定要求，则对所述最大可接受公差值进行改变，重新执行步骤S1～S6，直至获得满足所述设定要求的分析量；

若所述分析量满足设定要求，则以所述最大可接受公差值为合理公差值，并将该合理公差值应用于自由曲面的加工过程；

所述设定要求依据经验进行设定；所述对所述最大可接受公差值进行改变，改变的方向是使得重新执行步骤S1～S6之后得到的所述分析量满足所述设定要求。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2、在待分析曲面上划分均匀网格，之后，还包括：获取待分析曲面上网格点的坐标值和梯度模值；

所述网格点的坐标值为以所述均匀网格横、纵方向分别作为x、y坐标轴。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中还包括对所述待分析曲面进行扩展，具体为：

对所述待分析曲面的x、y半径在+x、+y、-x、-y方向上放大τ倍得到除原待分析曲面之外的扩展区域；其中，所述τ值为设定的曲面扩展系数；

对所述扩展区域进行均匀网格的划分；扩展区域网格点的间隔和所述待分析曲面内网格点的间隔相同；

每个扩展区域网格点梯度模值等于与所述扩展区域网格点距离最近的所述待分析曲面网格点的梯度模值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述曲面扩展系数τ的取值范围为[1.2,1.5]。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述待分析曲面上网格点的梯度模值采用二维形式的模值矩阵G表示

m为x方向网格点的数量，n为y方向网格点的数量，G_m,n为第m行、第n列网格点的梯度模值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所有网格点的高斯基函数出现概率为二维形式的概率矩阵P_e：

其中，G_etotal是所述待分析曲面上所有网格点的梯度模值之和。