[发明专利]一种多面共体成像系统的设计方法

说明书

本发明公开了一种多面共体成像系统的设计方法，所述方法包括由若干待集成的镜面构成所述多面共体成像系统初始结构中的部分元件；获取所述多面共体成像系统对应的多面共体高斯基自由曲面的矢高残差与法向残差；确定高斯径向基函数的分布方式，进而确定基于高斯径向基函数的自由曲面对应的各项参数；基于所述基于高斯径向基函数的自由曲面对应的各项参数确定所述多面共体成像系统的结构；将所述多面共体高斯基自由曲面的各个参数作为优化变量，调整所述多面共体成像系统中各个镜面参数，使集成后的多面共体成像系统的系统参数及成像性能均达到预设目标。

技术领域

本发明涉及光学设计技术领域，具体涉及一种多面共体成像系统的设计方法。

背景技术

光学反射系统具有无色差、重量轻、透射率高、抗辐射等优点。传统的共轴反射系统存在中心遮蔽，限制了输入能量和分辨率。因此，需要将光学反射系统离轴，以消除光的遮蔽。然而，反射镜偏心和倾斜会引起具有特殊场依赖性的非常规像差，这是传统旋转对称光学表面(如球面和非球面)难以纠正的，因此，非旋转对称自由曲面可用于离轴反射成像系统的设计。

自由曲面相对于传统的球面或非球面，能够为光学设计提供更多的自由度。此外，自由曲面引起的像差能够与曲面偏心、以及倾斜引起的像差匹配良好，目前已成功应用于光学反射成像系统的设计中。然而，自由曲面反射成像系统的成功开发依赖于精准、误差低的系统设计、制造、测试和系统组装。在常规系统装配时，自由曲面反射成像系统的系统结构和表面形状都是非对称的，装配过程非常困难，需要精确的定位，花费大量的人力和时间成本，但依然存在定位复杂、准确率低的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多面共体成像系统的设计方法，能够解决自由曲面反射成像系统装配过程非常困难，需要精确的定位过程，花费大量的人力和时间成本，但依然存在定位复杂、准确率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种多面共体成像系统的设计方法，包括：

步骤S1：由若干待集成的镜面构成所述多面共体成像系统初始结构中的部分元件；获取所述初始结构中待集成的镜面的位置分布；

步骤S2：对所述待集成的镜面选取多个采样点并进行采样，获取所述多个采样点的坐标与法向；获取所述多面共体成像系统对应的多面共体高斯基自由曲面的矢高残差与法向残差；

步骤S3：基于所述多面共体高斯基自由曲面的矢高残差与法向残差，确定高斯径向基函数的分布方式，进而确定基于高斯径向基函数的自由曲面对应的各项参数；基于所述基于高斯径向基函数的自由曲面对应的各项参数确定所述多面共体成像系统的结构；所述基于高斯径向基函数的自由曲面是一种自由曲面面形，利用该面形将多个镜面集成，集成后的面即为多面共体高斯基自由曲面；

步骤S4：将所述多面共体高斯基自由曲面的各个参数作为优化变量，调整所述多面共体成像系统中各个镜面参数，使集成后的多面共体成像系统的系统参数及成像性能均达到预设目标。

优选地，所述步骤S1，其中：由若干待集成的镜面构成所述多面共体成像系统初始结构中的部分元件，所述初始结构还包括未参与集成的其它镜面元件。

优选地，所述步骤S2：对所述待集成的镜面选取多个采样点并进行采样，获取所述多个采样点的坐标与法向；获取所述多面共体成像系统对应的多面共体高斯基自由曲面的矢高残差与法向残差，包括：