O projeto de sistemas ópticos asféricos fora do eixo

O design asférico oferece maiores graus de liberdade, permitindo uma melhor correção de aberração. A aplicação de superfícies asféricas adiciona muitos graus de liberdade a sistemas ópticos fora do eixo. No entanto, em comparação com os sistemas ópticos tradicionais, o design de sistemas asféricos fora do eixo é muito mais desafiador. Portanto, encontrar métodos de design eficazes para sistemas asféricos fora do eixo é uma preocupação fundamental para os projetistas.

Um método de design para um sistema óptico asférico fora do eixo inclui as seguintes etapas:

Etapa S1: estabeleça um sistema inicial que inclua várias superfícies iniciais. Uma superfície inicial neste sistema inicial corresponde a uma superfície no sistema óptico asférico fora do eixo a ser projetada. Defina uma superfície asférica a ser determinada no sistema óptico asférico fora do eixo como superfície asférica a e outra como superfície asférica b. Selecione K raios característicos Ri (i = 1, 2, … K) de diferentes campos de visão e diferentes aberturas.

Passo S2: Mantenha as múltiplas superfícies iniciais inalteradas. De acordo com a relação objeto-imagem e a lei de Snell, resolva para m pontos de dados característicos (P1, P2, … Pm) na superfície asférica um ponto a ponto, onde m < K. Ajuste esses m pontos de dados característicos (P1, P2, … Pm) para obter a superfície asférica inicial fora do eixo Am.

Etapa S3: Com base na superfície asférica fora do eixo inicial Am, introduza um ponto intermediário Gm para resolver para o (m 1) ésimo ponto de dados característico Pm 1. Ajuste os pontos de dados característicos m 1 (P1, P2, … Pm 1) Para obter a superfície asférica fora do eixo Am 1. Com base na superfície asférica fora do eixo Am 1, introduza um ponto intermediário Gm 1 para resolver para o (m 2) ésimo ponto de dados característico Pm 2. Ajuste os pontos de dados característicos m 2 (P1, P2, … Pm 2) Para obter a superfície asférica fora do eixo Am 2. Repita este processo de solução para pontos intermediários, resolvendo pontos de dados característicos e ajustando a superfície asférica até que o ponto de dados característico Kth PK seja obtido. Ajuste os pontos de dados característicos K (P1, P2, … PK) para obter a superfície asférica fora do eixo AK, que é a superfície asférica a.

Etapa S4: Mantenha a superfície asférica a e as superfícies iniciais diferentes daquelas correspondentes à superfície asférica b inalteradas. Primeiro, de acordo com a relação objeto-imagem e a lei de Snell, resolva para m pontos de dados característicos (P'1, P'2, … P'm) na superfície asférica b ponto por ponto, onde m < K. Ajuste esses m pontos de dados característicos (P'1, P'2,... P'm) para obter a superfície asférica inicial fora do eixo A'm.

Etapa S5: Com base na superfície asférica fora do eixo inicial A'm, introduza um ponto intermediário G'm para resolver para o (m 1) ésimo ponto de dados característico P'm 1. Ajuste os pontos de dados característicos m 1 (P'1, P'2, … P'm 1) Para obter a superfície asférica fora do eixo A'm 1. Com base na superfície asférica fora do eixo A'm 1, introduza um ponto intermediário G'm 1 para resolver o (m 2) ésimo ponto de dados característico P'm 2. Ajuste os pontos de dados característicos m 2 (P'1, P'2, … P'm 2) Para obter a superfície asférica fora do eixo A'm 2. Repita este processo de solução para pontos intermediários, resolvendo pontos de dados característicos e ajustando a superfície asférica até que o ponto de dados característico Kth P'K seja obtido. Ajuste os pontos de dados característicos K (P'1, P'2, … P'K) para obter a superfície asférica fora do eixo A'K, que é a superfície asférica b.

Etapa S6: Repita as etapas acima até que todas as superfícies asféricas a serem determinadas no sistema óptico asférico fora do eixo sejam obtidas, resultando no sistema óptico asférico fora do eixo.

Comparado às tecnologias existentes, o método de projeto para sistemas ópticos asféricos fora do eixo com base na construção ponto a ponto fornecido por esta invenção é adequado para o projeto de sistemas ópticos asféricos fora do eixo com múltiplos campos de visão e certos tamanhos de abertura controlando raios característicos de vários campos de visão e diferentes posições de abertura. O número de campos de visão e aberturas no sistema não é limitado, oferecendo amplas perspectivas de aplicação.