小飛 |
2013-05-10 14:52 |
光學自由曲面面形描述方法和光線追跡模型的研究
隨著光學系統的不斷發(fā)展,光學自由曲面在特殊光學系統中的作用越發(fā)地凸顯出來,但是自由曲面在面形描述和光線追跡等基礎理論上的不夠完善,制約了其設計、制造及測量技術的發(fā)展,限制了其廣泛應用。 +hE',i. V]79vC 本文基于光學自由曲面面形描述方法和光線追跡模型的發(fā)展現狀,對這兩方面的基礎理論進行了研究:在光學自由曲面面形描述方面,研究了以高斯函數為基函數的徑向基函數面形描述法,確定基函數的個數和中心分布,通過曲面擬合求出每個基函數的系數,將基函數和其系數的乘積疊加起來得到自由曲面的面形表達式,仿真過程中將所提方法分別用于球面、非球面和擴展多項式曲面,得到了較高的擬合精度;在光線追跡模型方面,提出了基于子曲面分割和迭代的自由曲面光線追跡方法,通過離散點分割形成子曲面陣列,根據三角形內角和定理確定目標子曲面,對目標子曲面進行切平面迭代完成光線追跡,仿真過程中將所提方法分別用于偶次非球面、雙圓錐曲面、擴展多項式面和徑向基函數曲面,并將仿真結果與ZEMAX光線追跡結果進行比較,得到光線與曲面交點精度達到10一3nm量級,折射光線方向余弦精度達到10一3”(角秒)量級,并且具有很好的通用性和較高的光線追跡效率。 2
;JQX! di~]HUZh) 文章的第五章提出了一種軸外點消像差的自由曲面設計方法,并將上述兩種理論用于所設計的自由曲面光學系統,驗證了這兩種理論的實用性。并且所設計的系統相對于用球面透鏡設計的系統,點列圖直徑和波像差PV值都減小了幾十倍,在成像質量上有很大提高。 +c^_^Z$_4o Iz
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