离轴非球面光学系统的设计

非球面设计提供了更大的自由度，允许更好的像差校正。非球面表面的应用为离轴光学系统增加了许多自由度。然而，与传统光学系统相比，离轴非球面系统的设计更具挑战性。因此，寻找离轴非球面系统的有效设计方法是设计人员关注的重点。

一种离轴非球面光学系统的设计方法，包括以下步骤:

步骤S1: 建立包括多个初始表面的初始系统。该初始系统中的一个初始表面对应于要设计的离轴非球面光学系统中的表面。将在离轴非球面光学系统中待确定的一个非球面定义为非球面a，并且将另一个定义为非球面b。从不同视场和不同孔径选择K条特征射线Ri (i = 1，2，… K)。

步骤S2: 保持多个初始曲面不变。根据物像关系和Snell定律，求解m个特征数据点 (P1，P2，…非球面透镜逐点曲面，其中m < K。拟合这m个特征数据点 (P1，P2，…，Pm) 以获得初始离轴非球面Am。

步骤S3: 基于初始离轴非球面Am，引入中间点Gm求解第 (m + 1) 个特征数据点pm1。拟合m 1特征数据点 (P1，P2，… Pm 1)获得离轴非球面Am 1。基于离轴非球面Am 1，引入一个中间点Gm 1来求解第 (m 2) 个特征数据点Pm 2。拟合m 2特征数据点 (P1，P2，… pm2)获得离轴非球面Am 2。重复这个求解中间点、求解特征数据点、拟合非球面的过程，直到得到第k个特征数据点PK。对K个特征数据点 (P1，P2，… PK) 进行拟合，得到离轴非球面AK，即非球面a。

步骤S4: 保持非球面a和对应于非球面b的初始表面不变。首先，根据物像关系和Snell定律，逐点求解非球面b上的m个特征数据点 (P'1，P'2，…。P'm)，其中m < K。拟合这m个特征数据点 (P'1，P'2，… P'm) 以获得初始离轴非球面A'm。

步骤S5: 基于初始离轴非球面A'm，引入中间点G'm，求解第 (m + 1) 个特征数据点P'm + 1。拟合m 1特征数据点 (P'1，P'2，… P'm 1)获得离轴非球面A'm 1。在离轴非球面A'm 1的基础上，引入一个中间点G'm 1来求解第 (m 2) 个特征数据点P'm 2。拟合m 2特征数据点 (P'1，P'2，… P'm 2)获得离轴非球面A'm 2。重复这个求解中间点、求解特征数据点、拟合非球面的过程，直到获得第k个特征数据点P'K。拟合K个特征数据点 (P'1，P'2，… P'K)，得到离轴非球面A'K，即非球面b。

步骤S6: 重复上述步骤，直到获得离轴非球面光学系统中的所有待判定非球面为止，得到离轴非球面光学系统。

与现有技术相比，非球面的设计方法离轴后视镜本发明提供的基于逐点构造的光学系统适用于通过控制来自多个视场和不同的光圈位置。该系统的视场数和孔径数不受限制，具有广阔的应用前景。