一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法技术

本发明专利技术公开了一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法，主要步骤分为六步：步骤1：分析设计需求；步骤2：建立优化函数；步骤3：进行粗精度优化；步骤4：进行高精度优化；步骤5：得到最优设计参数；步骤6：给出仿真结果，其中步骤2中所述的建立优化函数是创建一个供步骤3和步骤4中所使用的优化目标函数，步骤3和步骤4中所使用的优化方法为蒙特卡洛方法。本发明专利技术的优点在于：实现了一种通用的焦平面成像光学系统的设计方法，这一方法可以通用于可见光、红外、毫米波、太赫兹等各个频段，也可以适用于球面、二次曲面、高次曲面等多种面形。这种方法提升了复杂焦平面成像光学设计的自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法
本专利技术涉及成像
，更具体涉及一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法。
技术介绍
焦平面成像技术在很多领域有着广泛的应用，这些应用覆盖了电磁波谱的各个频段。比如：(1)在可见光波段上，CCD相机和摄像机都运用了多透镜系统实现低像差的高精度光学成像；(2)在红外波段上，红外焦平面阵列通常被用于测量目标区域温度分布的红外热像仪中，这可以用于照明不足条件下的监视；(3)在毫米波太赫兹频段上，焦平面成像可以用于主动和被动的人体安检成像中。目前的在这些焦平面成像系统的设计中，为了易于制造，通常将焦平面探测器阵列的排布方式设置为等间距均匀平面排布。但是这样的设置给光学系统的设计带来了困难。这是因为每一个光学镜面，不论是反射镜面或透镜曲面，都会带来各种像差，即像平面的弯曲、色散、畸变等等。因此仅仅依靠1～2个光学曲面实现对较大视场的低像差成像几乎是不可能的。为了将像差的影响降到最低，就需要引入多个曲面，这样整个光学系统的设计复杂度就大大提升。另一方面，引入多个曲面对于可见光波段还相对容易做到，但对于波长更长的毫米波太赫兹等频段来说，由于光学器件的尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法，其特征在于，主要步骤分为六步：步骤1：分析设计需求；步骤2：建立优化函数；步骤3：进行粗精度优化；步骤4：进行高精度优化；步骤5：得到最优设计参数；步骤6：给出仿真结果，其中步骤2中所述的建立优化函数是创建一个供步骤3和步骤4中所使用的优化目标函数，步骤3和步骤4中所使用的优化方法为蒙特卡洛方法。

【技术特征摘要】
1.一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法，其特征在于，主要步骤分为六步：步骤1：分析设计需求；步骤2：建立优化函数；步骤3：进行粗精度优化；步骤4：进行高精度优化；步骤5：得到最优设计参数；步骤6：给出仿真结果，其中步骤2中所述的建立优化函数是创建一个供步骤3和步骤4中所使用的优化目标函数，步骤3和步骤4中所使用的优化方法为蒙特卡洛方法。2.根据权利要求1所述的一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法，其特征在于，步骤1中分析设计需求中要求给出物平面的位置和尺寸、成像放大比、光学系统最小口径限制、使用曲面的数量。3.根据权利要求1所述的一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法，其特征在于，步骤2中所述的建立优化函数是各个像差函数的加权求和，其表达式如下：Φ＝A1TSC+A2SC+(A3+3A4)CC+A5TAC+A6AC+A7TPC+A8PC+A9DC+A10TAchC+A11LchC+A12TchC(1)其中Φ为优化目标函数，TSC为横向球差，SC为纵向球差，CC为弧矢慧差，TAC为横向像散，AC为纵向像散，TPC为横向场曲，PC为纵向场曲，DC为畸变，TAchC为横向轴向色差，LchC为纵向轴向色差，TchC为垂轴色差，这些色差均是各个曲面的几何参数的函数，A1至A12为不小于零的加权系数，根据步骤1中的设计需求给出各个加权系数的具体数值。4.根据权利要求3所述的一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法，其特征在于，步骤2中，如果有其他的限制条件，在(1)式后面添加新的项予以约束。5.根据权利要求3所述的一种蒙特卡洛焦平面成像光学自动设计方法，其特征在于，步骤3中对(1)式进行计算时运用的是近轴光线几何关系的解析表达式，其步骤是：步骤(1)：生成一个初始光学构型作为当前构型；步骤(2)：计算给出初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂昊，张华坤，武帅，房灿，冯辉，王文静，张军，方财义，孙泽月，朱雨，
申请(专利权)人：安徽博微太赫兹信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34