一種計算全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于先進光學(xué)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計算全口徑二次曲面最接近比 較球面曲率半徑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的不斷發(fā)展與進步，先進光學(xué)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的球面、平面光學(xué)元 件已經(jīng)很難滿足系統(tǒng)綜合性能的需求。由于非球面相對于球面可以提供更大的自由度，所 以在光學(xué)系統(tǒng)中使用非球面可以縮小系統(tǒng)整體外形尺寸、減輕系統(tǒng)重量、改善成像質(zhì)量等， 從而提高系統(tǒng)的整體性能。
[0003]受檢測手段和加工水平的限制，在絕大多數(shù)情況下，光學(xué)系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)軸對稱曲 面，旋轉(zhuǎn)軸對稱曲面分為二次曲面以及在此基礎(chǔ)上的高次曲面，實際光學(xué)系統(tǒng)在很多情況 下用二次曲面就夠了。二次曲面有一些有益的光學(xué)性質(zhì)，而且二次曲面在加工和檢測上也 有一些方便之處，所以相對于其他類型的非球面，二次曲面在光學(xué)系統(tǒng)中占據(jù)著特殊位置。
[0004] 通常在加工非球面之前，總是先將材料加工成球面，然后在球面的基礎(chǔ)上加工出 非球面，這個先加工出的球面就稱為比較球面。比較球面一般有三種情況：一、比較球面與 非球面在頂點處相切，比較球面曲率半徑等于非球面頂點曲率半徑；二、比較球面與非球面 在口徑邊緣處相切；三、比較球面與非球面在頂點處相切且在口徑邊緣處相接觸。比較球面 的選擇要有利于非球面的加工，一般是根據(jù)非球面度進行判斷。非球面度是指比較球面與 非球面在沿著光軸或法線方向的偏差，對于同一非球面，當(dāng)最大非球面度較小時，有利于非 球面的加工，而上述的第三種情況與第一、第二種情況相比，最大非球面度最小，因此，通常 稱第三種情況的比較球面為非球面的最接近比較球面。
[0005] 實際應(yīng)用中，在求解比較球面時，通常忽略非球面的高次項，僅按二次曲面進行計 算。
[0006] 最接近比較球面曲率半徑的傳統(tǒng)計算方法是依靠幾何與代數(shù)，其計算過程如下：
[0007] (1)采用子午截線的方程表示非球面的矢高：
【主權(quán)項】
1. 一種計算全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的方法，其特征在于，包括如下 步驟： (1) 計算物體位于全口徑二次曲面頂點曲率中屯、時，物體經(jīng)全口徑二次曲面反射成像 的球差值LA/; (2) 建立全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的表達式： R = R0+LA74 式中，R為全口徑二次曲面最接近比較球面的曲率半徑，R。為全口徑二次曲面的頂點曲 率半徑； (3) 將步驟（1)所得球差值LA/代入步驟（2)的公式，計算得到全口徑二次曲面最接近 比較球面的曲率半徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的方法，其特 征在于，步驟（1)中，物體位于全口徑二次曲面頂點曲率中屯、時，物體經(jīng)全口徑二次曲面反 射成像的球差值按下式計算： LA^= -0. 25XD VR0 式中，D為全口徑二次曲面的最大口徑；K為全口徑二次曲面常數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的方法，其特 征在于，所述全口徑最接近比較球面與全口徑二次曲面頂點相切，且在口徑的邊緣相接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計算全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的方法， 其特征在于，所述全口徑二次曲面為凹面時，R。為負值；所述全口徑二次曲面為凸面時，R。 為正值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計算全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的方法，包括如下步驟：(1)計算物體位于全口徑二次曲面頂點曲率中心時，物體經(jīng)全口徑二次曲面成像的球差值LA/；(2)建立全口徑二次曲面最接近比較球面曲率半徑的表達式；(3)將步驟(1)所得球差值LA/代入步驟(2)的公式，計算得到全口徑二次曲面最接近比較球面的曲率半徑。本發(fā)明克服了比較球面曲率半徑計算量大、計算復(fù)雜的缺點，可直觀、快速地計算出全口徑二次曲面最接近比較球面的曲率半徑，理論可靠，結(jié)果準(zhǔn)確，適用范圍廣，節(jié)省計算時間，提高工作效率。
【IPC分類】G02B27-00
【公開號】CN104678554
【申請?zhí)枴緾N201510108507
【發(fā)明人】潘寶珠, 方靖淮, 湯靖, 李壯, 張嘎, 薛永輝, 劉昊, 花露, 陳誠
【申請人】南通大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月12日