光学系统敏感度分析方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光学系统敏感度分析方法，包括：获取待分析的光学系统文档，并通过ZEMAX软件读取光学系统文档；获取像质评价分析图表调制传递函数和离焦调制传递函数曲线的考核标准参数；确定光学系统的视场信息；通过自动对焦算法，对光学系统进行初始化自动对焦，以确定初始最佳像平面位置，仿真并存储第一像质评价分析图表；确定光学系统中各个透镜组的类型，确定表面镜片厚度和表面空气间隔，通过自动对焦算法对光学系统进行自动对焦，确定当前最佳像平面位置，仿真并存储第二像质评价分析图表；至少根据第一像质评价分析图表和第二像质评价分析图表，得到光学系统的敏感度信息。由此，通过自动对焦的方式找到最佳像平面，提高分析效率和准确性。高分析效率和准确性。高分析效率和准确性。

【技术实现步骤摘要】
光学系统敏感度分析方法


[0001]本专利技术涉及光学分析领域，具体地，涉及一种光学系统敏感度分析方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，对光学系统敏感度的分析，有基于概率论与数理统计学的蒙特卡罗敏感度分析方法，该方法预先设定公差范围，按照正态分布概率统计模拟可能存在的参数公差，组合仿真光学系统，根据一定数量的仿真样本，统计光学系统良率情况，但是该方法无法直观明了的展现光学系统在公差极端情况下的像质变化情况。相关技术中的做法是采用逐个手动设置敏感度参数模拟主要的像质评价参数，输出并由人工一一将参数贴入文档进行对比分析。相关技术中的方法主要存在以下不足：1、蒙特卡罗敏感度分析法不直观，基于数据量化，仅限于良率统计；2、手动敏感度分析方法需手动设置参数公差范围，同时需要手动重复对焦，操作繁琐，效率极低且易出错，耗时长，导致对光学系统敏感度的分析不够准确。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种光学系统敏感度分析方法，以提高对光学系统敏感度的分析效率和准确性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种光学系统敏感度分析方法，所述方法包括：S1、获取待分析的光学系统文档，并通过ZEMAX软件读取所述光学系统文档，其中，所述光学系统文档包括待分析的所述光学系统的相关数据；S2、获取像质评价分析图表调制传递函数（MTF）和离焦调制传递函数（Through Focus MTF）曲线的考核标准参数，其中，所述考核标准参数是技术人员预先设置的；S3、确定所述光学系统的视场信息；S4、通过自动对焦算法，对所述光学系统进行初始化自动对焦，以确定初始最佳像平面位置，以及，仿真并存储第一像质评价分析图表，其中，所述第一像质评价分析图表作为参考对照组；S5、确定所述光学系统中各个透镜组的类型，并根据所述透镜组的类型确定表面镜片厚度和表面空气间隔，通过所述自动对焦算法对所述光学系统进行自动对焦，确定当前最佳像平面位置，以及，仿真并存储第二像质评价分析图表，其中，所述第二像质评价分析图表用于表征光学系统厚度间隔敏感度；S6、至少根据所述第一像质评价分析图表和所述第二像质评价分析图表，对所述光学系统进行自动分析，得到所述光学系统的敏感度信息，其中，所述敏感度信息包括所述光学系统中各个透镜各自的敏感度，该敏感度用于表征改变该透镜的参数对所述光学系统成像效果影响的大小。
[0005]可选地，所述方法还包括：S7、对所述光学系统进行重置，并将最佳像平面位置设置为所述初始最佳像平面
位置；S8、根据所述光学系统的透镜组的折射率特征，分别对各个透镜组进行识别，并通过标识符变量分别标识所述各个透镜组的起始表面和终止表面；S9、分别确定所述光学系统中各个透镜组的轴偏公差，仿真并存储第三像质评价分析图表，以及，分别确定所述光学系统中各个透镜组的面偏公差，仿真并存储第四像质评价分析图表，所述第三像质评价分析图表用于表征光学系统轴偏敏感度，所述第四像质评价分析图表用于表征光学系统面偏敏感度；相应地，S6包括：S10、根据所述第一像质评价分析图表、所述第二像质评价分析图表、所述第三像质评价分析图表和所述第四像质评价分析图表，得到所述光学系统的敏感度信息。
[0006]可选地，S8包括：若X表面的折射率不等于1，且X+1表面的折射率等于1，则识别透镜组为单透镜组元，并标识X表面为单透镜组元的起始表面，X+1表面为单透镜组元的终止表面，其中，X大于或等于1；若X表面和X+1表面的折射率均不等于1，且X+2表面的折射率等于1，则识别透镜组为双胶合组元，并标识X表面为双胶合组元的起始表面，X+2表面为双胶合组元的终止表面；若X表面、X+1表面和X+2表面的折射率均不等于1，且X+3表面的折射率等于1，则识别透镜组为三胶合组元，并标识X表面为三胶合组元的起始表面，X+3表面为三胶合组元的终止表面；若X表面、X+1表面、X+2表面和X+3表面的折射率均不等于1，且X+4表面的折射率等于1，则识别透镜组为四胶合组元，并标识X表面为四胶合组元的起始表面，X+4表面为四胶合组元的终止表面。
[0007]可选地，S9中分别确定所述光学系统中各个透镜组的轴偏公差，仿真并存储第三像质评价分析图表，包括：S91、针对每一所述透镜组，确定该透镜组的起始表面的当前正向轴偏和该透镜组的终止表面的当前负向轴偏，其中，所述当前正向轴偏和所述当前负向轴偏数值相同、符号相反；S92、根据所述当前正向轴偏和所述当前负向轴偏，对光学系统进行仿真像质评价分析图表，得到并存储所述第三像质评价分析图表；S93、根据第一预设步长，迭代更新所述当前正向轴偏和所述当前负向轴偏，并重新执行S91和S92，直至满足迭代停止条件；S94、对透镜组的起始表面和终止表面进行无轴偏还原初始化设定；S9中分别确定所述光学系统中各个透镜组的面偏公差，仿真并存储第四像质评价分析图表，包括：S95、针对每一所述透镜组，确定该透镜组的起始表面的当前正向面偏和该透镜组的终止表面的当前负向面偏，其中，所述当前正向面偏和所述当前负向面偏数值相同、符号相反；S96、根据所述当前正向面偏和所述当前负向面偏，对光学系统进行仿真像质评价分析图表，得到并存储所述第四像质评价分析图表；
S97、根据预设面偏公差，迭代更新所述当前正向面偏和所述当前负向面偏，并重新执行S94和S95，直至满足迭代停止条件；S98、对透镜组的起始表面和终止表面进行无面偏还原初始化设定。
[0008]可选地，S3包括：根据光学系统当前的敏感度分析类型，确定视场数值，其中，所述敏感度分析类型包括厚度间隔、轴偏、面偏，在所述敏感度分析类型为厚度间隔的情况下，若视场个数为1，则视场数值为0，若视场个数为2，则视场数值分别为0、f2，若视场个数为3，则视场数值分别为0、f2、f3，在所述敏感度分析类型为轴偏或面偏的情况下，若视场个数为1，则视场数值为0，若视场个数为3，则视场数值分别为0、f2、
‑
f2，若视场个数为5，则视场数值分别为0、f2、
‑
f2、f3、
‑
f3，其中，0为检测评价分析第一个中心视场数值，f2为检测评价分析第二个视场参数值，f3为检测评价分析第三个视场参数值；获取所述光学系统的视场渐晕因子参数。
[0009]可选地，所述自动对焦算法包括：获取所述光学系统的离焦调制传递函数曲线对焦频率类型，其中，所述对焦频率类型包括低频宽景深和高频浅景深；根据所述对焦频率类型，确定最佳像平面位置。
[0010]可选地，所述根据所述对焦频率类型，确定最佳像平面位置，包括：若所述对焦频率类型为低频宽景深，则通过RMS几何均方根波前差对焦像面；扫描离焦调制函数曲线，确定所述离焦调制函数曲线的最高点位置所在的范围；对所述最高点位置所在的范围进行扫描，得到所述离焦调制函数曲线的最高点位置，并将该最高点位置作为所述光学系统的最佳像平面位置。
[0011]可选地，所述根据所述对焦频率类型，确定最佳像平面位置，包括：若所述对焦频率类型为高频浅景深，则通过几何弥散斑星点半径尺寸对焦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统敏感度分析方法，其特征在于，所述方法包括：S1、获取待分析的光学系统文档，并通过ZEMAX软件读取所述光学系统文档，其中，所述光学系统文档包括待分析的所述光学系统的相关数据；S2、获取像质评价分析图表调制传递函数（MTF）和离焦调制传递函数（Through Focus MTF）曲线的考核标准参数，其中，所述考核标准参数是技术人员预先设置的；S3、确定所述光学系统的视场信息；S4、通过自动对焦算法，对所述光学系统进行初始化自动对焦，以确定初始最佳像平面位置，以及，仿真并存储第一像质评价分析图表，其中，所述第一像质评价分析图表作为参考对照组；S5、确定所述光学系统中各个透镜组的类型，并根据所述透镜组的类型确定表面镜片厚度和表面空气间隔，通过所述自动对焦算法对所述光学系统进行自动对焦，确定当前最佳像平面位置，以及，仿真并存储第二像质评价分析图表，其中，所述第二像质评价分析图表用于表征光学系统厚度间隔敏感度；S6、至少根据所述第一像质评价分析图表和所述第二像质评价分析图表，对所述光学系统进行自动分析，得到所述光学系统的敏感度信息，其中，所述敏感度信息包括所述光学系统中各个透镜各自的敏感度，该敏感度用于表征改变该透镜的参数对所述光学系统成像效果影响的大小。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：S7、对所述光学系统进行重置，并将最佳像平面位置设置为所述初始最佳像平面位置；S8、根据所述光学系统的透镜组的折射率特征，分别对各个透镜组进行识别，并通过标识符变量分别标识所述各个透镜组的起始表面和终止表面；S9、分别确定所述光学系统中各个透镜组的轴偏公差，仿真并存储第三像质评价分析图表，以及，分别确定所述光学系统中各个透镜组的面偏公差，仿真并存储第四像质评价分析图表，所述第三像质评价分析图表用于表征光学系统轴偏敏感度，所述第四像质评价分析图表用于表征光学系统面偏敏感度；相应地，S6包括：S10、根据所述第一像质评价分析图表、所述第二像质评价分析图表、所述第三像质评价分析图表和所述第四像质评价分析图表，得到所述光学系统的敏感度信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S8包括：若X表面的折射率不等于1，且X+1表面的折射率等于1，则识别透镜组为单透镜组元，并标识X表面为单透镜组元的起始表面，X+1表面为单透镜组元的终止表面，其中，X大于或等于1；若X表面和X+1表面的折射率均不等于1，且X+2表面的折射率等于1，则识别透镜组为双胶合组元，并标识X表面为双胶合组元的起始表面，X+2表面为双胶合组元的终止表面；若X表面、X+1表面和X+2表面的折射率均不等于1，且X+3表面的折射率等于1，则识别透镜组为三胶合组元，并标识X表面为三胶合组元的起始表面，X+3表面为三胶合组元的终止表面；若X表面、X+1表面、X+2表面和X+3表面的折射率均不等于1，且X+4表面的折射率等于1，则识别透镜组为四胶合组元，并标识X表面为四胶合组元的起始表面，X+4表面为四胶合组
元的终止表面。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S9中分别确定所述光学系统中各个透镜组的轴偏公差，仿真并存储第三像质评价分析图表，包括：S91、针对每一所述透镜组，确定该透镜组的起始表面的当前正向轴偏和该透镜组的终止表面的当前负向轴偏，其中，所述当前正向轴偏和所述当前负向轴偏数值相同、符号相反；S92、根据所述当前正向轴偏和所述当前负向轴偏，对光学系统进行仿真像质评价分析图表，得到并存储所述第三像质评价分析图表；S93、根据第一预设步长，迭代更新所述当前正向轴偏和所述当前负向轴偏，并重新执行S91和S92，直至满足迭代停止条件；S94、对透镜组的起始表面和终止表面进行无轴偏还原初始化设定；S9中分别确定所述光学系统中各个透镜组的面偏公差，仿真并存储第四像质评价分析图表，包括：S95、针对每一所述透镜组，确定该透镜组的起始表面的当前正向面偏和该透镜组的终...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴锦昇，张军光，曹来书，徐金龙，潘锐乔，
申请(专利权)人：厦门力鼎光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：