[发明专利]一种多反离轴光学系统初始结构一体化建模方法

权利要求书

1.一种多反离轴光学系统初始结构一体化建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立空间直角坐标系，使主镜的中心在坐标原点处，即主镜中心距坐标原点的距离d_c0的值设为0；

步骤2：根据设计要求，基于近轴光学理论得到同轴结构，并为每一个反射镜建立统一的面型表达；

步骤3：根据每一反射镜的倾斜角度得到对应的旋转矩阵C_n，根据每一反射镜中心点的位移情况得到对应的位移矩阵，结合旋转矩阵和位移矩阵得到旋转和位移后的离轴结构的镜面统一表达；

步骤4：根据中心光路，得到像点的坐标(x_Io,y_Io)，计算公式为：

其中，x_ko为系统中最后一面反射镜的中心点x坐标，y_ko为系统中最后一面反射镜的中心点y坐标，l’_ck为最后一面反射镜到像点间的距离，a_i为第i面反射镜的倾斜角度；

步骤5：构建以任意镜为基准的镜间关系表达模型；

步骤6：对离轴反射系统的成像光路进行建模；

步骤7：选择m条入射光线重复执行步骤6，m≥k，得到相应的出射光线与像面的交点：

以出射光线与像面交点的高度差为约束建立目标函数，得到k面反射镜的面形系数，计算公式为：

其中，为第i条光线与像面交点的高度；为第k面反射镜离心率的平方，面形系数为离心率平方的负数；为第i+n条光线与像面交点的高度；为目标函数。

2.根据权利要求1所述的多反离轴光学系统初始结构一体化建模方法，其特征在于：步骤2所述的面型表达如下：

A＝[x y 1]

其中，d_c(n-1)为第n-1面反射镜中心和第n面反射镜中心之间的距离；R_n为第n面反射镜的中心点曲率半径；e_n为第n面反射镜的偏心率；k为反射镜总数；A为坐标点矩阵；B_n为面型描述矩阵；表示同轴结构时反射镜的面型表达式；x为反射镜上任意点的x坐标；y为反射镜上任意点的y坐标。

3.根据权利要求2所述的多反离轴光学系统初始结构一体化建模方法，其特征在于：所述根据每一反射镜的倾斜角度得到对应的旋转矩阵C_n的方法如下：

其中，其中α_n为第n面反射镜的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的多反离轴光学系统初始结构一体化建模方法，其特征在于：步骤3所述的离轴结构的镜面统一表达如下：

其中，C_n为旋转矩阵，[-x_no,-y_no,0]为第n面反射镜的位移矩阵，其中x_no和y_no分别为第n面反射镜中心点的x坐标和y坐标，d_cj为第j面反射镜中心点到第j+1面反射镜中心点间的距离；α_i为第i面反射镜的倾斜角度；表示离轴结构时反射镜的面型表达式。

5.根据权利要求4所述的多反离轴光学系统初始结构一体化建模方法，其特征在于：所述根据每一反射镜中心点的位移情况得到对应的位移矩阵的方法如下：

其中，DM为位移矩阵，Δx和Δy分别为反射镜沿x轴和y轴的位移量。