オフアクシスの球面光学システムの設計

非球面設計はより大きな自由度を提供し、より良い収差補正を可能にします。 非球面の適用は、軸外光学システムに多くの自由度を追加します。 ただし、従来の光学システムと比較して、軸外非球面システムの設計ははるかに困難です。 したがって、軸外非球面システムの効果的な設計方法を見つけることは、設計者にとって重要な関心事です。

軸外非球面光学システムの設計方法には、次のステップが含まれます。

ステップS1: 複数の初期表面を含む初期システムを確立する。 この初期システムにおける1つの初期表面は、設計されるべき軸外非球面光学システムにおける表面に対応する。 軸外非球面光学系で決定される1つの非球面面を非球面面aとして定義し、別の面を非球面面bとして定義します。異なる視野と異なる開口部からK個の特性光線Ri (i = 1、2、… K) を選択します。

ステップS2: 複数の初期表面を不変に保つ。 オブジェクトとイメージの関係とスネルの法則に従って、m個の特性データポイント (P1、P2、… Pm) を非球面レンズ1点ごとに表面化します。ここで、m < Kです。 これらのm個の特性データポイント (P1、P2、… Pm) をフィットさせて、最初の軸外非球面Amを取得します。

ステップS3: 最初の軸外非球面Amに基づいて、中間点Gmを導入して、 (m 1) 番目の特性データ点Pm1を解きます。m 1の特性データポイント (P1, P2, … Pm 1) にフィットします。 軸外非球面Am1を取得します。軸外非球面Am 1に基づいて、中間点Gm 1を導入して、 (m 2) 番目の特性データ点Pm2を解きます。m 2特性データポイント (P1, P2, … Pm 2) にフィット 軸外非球面Am2を取得します。中間点の解法、特性データ点の解法、およびK番目の特性データ点PKが取得されるまで非球面のフィッティングのこのプロセスを繰り返します。 K特性データポイント (P1、P2、… PK) をフィットさせて、非球面面aである軸外非球面AKを取得します。

ステップS4: 非球面表面aおよび非球面表面bに対応するもの以外の初期表面を不変に保つ。 まず、オブジェクトとイメージの関係とスネルの法則に従って、非球面bのm個の特性データ点 (P'1、P'2、… P'm) を1点ずつ解きます。ここでm < K. これらのm個の特性データポイント (P'1、P'2、… P m) をフィットさせて、最初の軸外非球面A mを取得します。

ステップS5: 最初の軸外非球面A'mに基づいて、中間点G'mを導入して、 (m 1) 番目の特性データ点P'm 1を解きます。フィットm 1特性データポイント (P'1、P'2、… P'm 1) 軸外非球面A'm 1を取得します。軸外非球面A'm 1に基づいて、中間点G'm 1を導入して、 (m 2) 番目の特性データ点P'm 2を解きます。m 2の特性データポイント (P'1、P'2、… P'm 2) にフィットします。 軸外非球面A'm 2を取得します。中間点の解法、特性データ点の解法、およびK番目の特性データ点P'Kが取得されるまで非球面のフィッティングのこのプロセスを繰り返します。 K特性データポイント (P'1、P'2、… P'K) をフィットさせて、軸外非球面A'K (非球面b) を取得します。

ステップS6: 軸外非球面光学系において決定される全ての非球面が得られ、軸外非球面光学系が得られるまで、上記のステップを繰り返す。

既存の技術と比較して、非球面の設計方法オフアクシスミラー本発明によって提供される点ごとの構造に基づく光学システムは、からの特性光線を制御することによって、複数の視野と特定の開口サイズを持つ軸外非球面光学システムの設計に適しています。複数の視野と異なる開口部の位置。 システム内の視野と開口部の数は制限されておらず、幅広いアプリケーションの見通しを提供しています。