隨著
光學(xué)系統(tǒng)的不斷發(fā)展,光學(xué)自由曲面在特殊
光學(xué)系統(tǒng)中的作用越發(fā)地凸顯出來(lái),但是自由曲面在面形描述和
光線(xiàn)追跡等基礎(chǔ)理論上的不夠完善,制約了其設(shè)計(jì)、制造及測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,限制了其廣泛應(yīng)用。
sAU%:W{ MzUKp" 本文基于光學(xué)自由曲面面形描述方法和光線(xiàn)追跡模型的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)這兩方面的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了研究:在光學(xué)自由曲面面形描述方面,研究了以高斯函數(shù)為基函數(shù)的徑向基函數(shù)面形描述法,確定基函數(shù)的個(gè)數(shù)和中心分布,通過(guò)曲面擬合求出每個(gè)基函數(shù)的系數(shù),將基函數(shù)和其系數(shù)的乘積疊加起來(lái)得到自由曲面的面形表達(dá)式,
仿真過(guò)程中將所提方法分別用于球面、
非球面和擴(kuò)展多項(xiàng)式曲面,得到了較高的擬合精度;在光線(xiàn)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(xiàn)追跡方法,通過(guò)離散點(diǎn)分割形成子曲面陣列,根據(jù)三角形內(nèi)角和定理確定目標(biāo)子曲面,對(duì)目標(biāo)子曲面進(jìn)行切平面迭代完成光線(xiàn)追跡,仿真過(guò)程中將所提方法分別用于偶次非球面、雙圓錐曲面、擴(kuò)展多項(xiàng)式面和徑向基函數(shù)曲面,并將仿真結(jié)果與
ZEMAX光線(xiàn)追跡結(jié)果進(jìn)行比較,得到光線(xiàn)與曲面交點(diǎn)精度達(dá)到10一3nm量級(jí),折射光線(xiàn)方向余弦精度達(dá)到10一3”(角秒)量級(jí),并且具有很好的通用性和較高的光線(xiàn)追跡效率。
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