传统球面以及非球面可供光学系统设计使用的自由度较少。自由曲面打破了旋转对称以及平移对称的几何约束,特别适用于校正非旋转对称系统的像差,同时可以减少系统中元件的数量,减小系统的体积与质量,实现传统光学系统难以实现的系统参数、结构与功能。自由曲面为光学设计的发展注入了巨大潜力,但同时也带来了全新的困难与挑战。概括性地总结了自由曲面成像系统设计的研究现状。简要介绍了自由曲面的常用数学描述与自由曲面成像系统的像差理论,总结了自由曲面成像系统的设计方法,并对自由曲面在各类成像系统中的应用进行概述。最后,对自由曲面成像光学设计的未来发展方向进行了讨论与展望。
基本信息
| 题目 | 自由曲面成像光学系统设计：理论、发展与应用 |
| 文献类型 | 期刊论文 |
| 作者 | 杨通,段璎哲,程德文,王涌天 |
| 作者单位 | 北京理工大学光电学院,北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心 |
| 文献来源 | 光学学报 2021年01期 |
| 发表年份 | 2021 |
| 学科分类 | 基础科学,工程科技Ⅱ辑 |
| 专业分类 | 仪器仪表工业 |
| 基金 | 国家重点研发计划(2017YFA0701200),国家自然科学基金(61805012),中国科协青年人才托举工程项目(2019QNRC001) |
| 分类号 | TH74 |
| 关键词 | 几何光学,自由曲面,成像系统,初始结构,系统优化 |
| 页码： | 115-143 |
| 总页数： | 29 |
| 文件大小： | 8224K |
论文目录
| 1 引 言 |
| 2 光学自由曲面的数学描述与像差理论 |
| 2.1 光学自由曲面的面型描述 |
| 2.2 自由曲面成像系统的像差理论 |
| 3 自由曲面成像系统设计方法 |
| 3.1 初始结构生成方法 |
| 1) 基于光线逐点直接调控的数值求解方法 |
| （1） 微分方程法 |
| （2） 多曲面同步设计方法 |
| （3） 基于逐点构建与迭代的设计方法 |
| 2) 基于像差理论的设计方法 |
| 3) 基于机器学习的设计方法 |
| 3.2 优化设计方法 |
| 4 自由曲面成像系统的应用 |
| 4.1 自由曲面离轴反射式成像系统 |
| 4.2 自由曲面目视成像系统 |
| 4.3 自由曲面在其他类型成像系统中的应用 |
| 5 结束语 |
参考文献
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