自由曲面AR技术，【沂普光电供应资源丰富】
2020-09-03 16:03 来源：中国网自由曲面光学系统
从20世纪50年代起，随着国防和民用光电技术的不断发展，各种复杂的光学和机械结构开始出现，这对现代成像系统的性能、像质、体积和重量等指标都提出了更高的要求。如航空航天领域所采用的离轴折反式光路中，系统的非对称性带来了更多的非对称和更高层级像差，光学系统需要向超薄、超简的方向发展，这些仅靠传统的球面和对称非球面已难以满足。此时，非球面系统的更高层级阶段——自由曲面开始登上历史舞台。
我们通常所说的自由曲面一般指没有旋转对称轴的复杂非常规连续曲面，或者说，可以是任何形状的表面。显然，不论是在初始结构计算、面型描述、系统优化还是制作加工上，自由曲面都面临着相当大的难以把握性。
1 自由曲面的初始结构获得
自由曲面初始结构的获得可以从球面或非球面逐步逼近而来，或通过光线追迹得到点云再进行曲面拟合。对于前者，通常先设计低阶曲面，以满足系统的光学特性参数和结构要求，如焦距和数值孔径。在之后的优化过程中，再逐步加入其他参数，使其向着更复杂的面型发展，以满足像质要求。对于后者而言，点云通常基于费马原理直接获得，即对于共轭的一对物像点，沿不同路径传播的光线具有相同的光程。得到点云之后，再选择合适的数学方式对其进行拟合和描述。
2 自由曲面的面型描述方法
自由曲面的的面型描述方法非常丰富，其遵循的原则是灵活多变、能描述多种复杂面型、像差校正能力强、光线追迹和优化收敛速度快。按照面型控制方式，这些描述方法大致可以分为两类：全局控制曲面和局部控制曲面。对于前者而言，每个参数都会对表面的全局形状产生影响，因此我们只改变其中一个参数，曲面各处的矢高和斜率都会发生改变。此类描述方法包括各种多项式定义的方法。而对于后者而言，每个参数对曲面面型变化的作用范围有限，因此可以通过改变某个或某几个参数来调整局部面型。此类描述方法包括三次样条曲面、非均匀有理样条曲面以及高斯基函数组合曲面等等。
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