制造约束下自由曲面离轴多反光学系统设计方法

作     者：孙艺玮 魏阳杰 陈思轲 赵继 Sun Yiwei;Wei Yangjie;Chen Sike;Zhao Ji

作者机构：东北大学计算机科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第3期

页      面：226-237页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFA0701200) 国家自然科学基金(61973059) 

主　　题：制造约束 离轴多反 设计起点 自由曲面 

摘      要：在离轴多反光学系统的装调过程中,光学对准工作成本高、操作复杂。光学系统的一体化加工制造方法通过在设计过程中加入制造约束避免了离轴多反系统的反复装调。然而,现有自由曲面离轴多反系统的设计方法很少考虑制造约束,设计的光学系统无法满足一体化加工制造的要求。针对这一问题,提出了一种符合制造约束的离轴多反系统自动生成方法。首先,提出了由共圆程度函数和遮拦评估函数构成的制造约束模块,对初始结构的合理性进行判断;其次,通过对离轴多反系统的光路结构进行光线追迹,构建了光学系统初始结构的综合目标搜索函数;然后,以搜索获取的初始结构参数为输入,结合改进的Wassermann-Wolf(W-W)法,提出了制造约束下自由曲面离轴多反系统的设计方法。实验结果表明,所提方法可以在保证较高成像质量的前提下,快速、准确地设计出符合制造约束的自由曲面离轴多反系统。