1.一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,先根据镜面面型要求获得离轴角;然后构造出过子镜xy坐标面任意点、且平行于离轴非球面坐标系z轴的直线,通过求解此直线与非球面的交点,获得离轴非球面坐标系xy平面内点在离轴非球面上的投影;再通过求解此交点与xy平面对应点的距离或坐标变换方法,获得离轴非球面坐标系内面型点特征;在母镜坐标系中,利用交点坐标获得该点处的法向,而后利用坐标变换将法向转换到离轴非球面坐标系中,最后获得离轴非球面面型法向特征;给出等高离轴非球面离轴角迭代计算方法,并更新获得离轴非球面面型特征。
2.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,包括:
步骤1:非球面参数输入;
步骤2:离轴非球面离轴角常规表示如下:
以离轴中心点t为坐标原点,以矢量[cosα0sinα]为x向,以矢量[010]为y向,建立离轴非球面坐标系t-xyz;
步骤3:母镜坐标系与离轴非球面坐标系之间转换;
步骤4:获得任一平行于离轴非球面z轴直线与母镜交点;
步骤5:获得离轴非球面面型点信息;
步骤6:获得离轴非球面任意点法向;
步骤7:获得等高离轴非球面离轴角;在步骤2离轴角的基础上,通过迭代方法使离轴高点和离轴低点等高,从而使环带近似相等;
根据步骤7中的离轴角,利用步骤3~6,获得等高离轴非球面面型特征。
3.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤1中,当所述非球面为二次圆锥非球面时,在母镜坐标系o-xyz中此类非球面表示为:
k=-e2为曲面常数,
4.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤3中:
设离轴非球面坐标系初始位置与母镜坐标系重合,先将离轴非球面离轴点沿着离轴非球面坐标系坐标轴平移到离轴非球面坐标系坐标原点处,然后再将非球面整体绕离轴非球面y轴旋转α;根据坐标变换理论,获得母镜坐标系向离轴非球面坐标转换的齐次变换矩阵tm2s;
设母镜坐标系与离轴非球面坐标系重合,将离轴非球面先绕母镜y轴旋转-α,然后沿着母镜坐标系将离轴非球面坐标系的原点平移到母镜中的离轴点处,根据坐标变换理论,获得离轴非球面坐标系向母镜坐标转换的齐次变换矩阵ts2m。
5.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤4包括:
步骤4-1:如图2,过离轴非球面坐标系t-xyz中xy平面内任意点p(x,y,0)、平行于离轴非球面坐标系z轴,且与母镜坐标系x轴交于点s,与非球面交于点q,则在母镜坐标系中,直线sp为:
y=y
步骤4-2:将直线sp方程代入步骤1中的非球面母镜关系式中,交点x坐标满足:
a1x2+a2x+a3=0
步骤4-3:求解步骤4-2获得的关系式,得到直线sp与非球面交点q在母镜坐标系中的x坐标为:
步骤4-4:交点q在母镜坐标系o-xyz中的z、y坐标由步骤4-1获得。
6.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤5中获得点信息特征的方法为,在离轴非球面坐标系中,离轴非球面坐标系xy平面内任意点p(xp,yp,0)对应的镜面上的点即为p沿着离轴镜坐标系z轴在镜面上投影点q(xp,yp,zq),通过步骤4即得到q(xp,yp,zq)在母镜坐标系中的坐标q(xq,yq,zq);通过求解pq之间的距离、或利用步骤3中坐标变换,获得q点在离轴镜坐标系中的坐标q(xp,yp,zq)。
7.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型法向特征的方法,其特征在于,步骤6中,利用步骤4求解出q点在母镜坐标系中的坐标q(xq,yq,zq),根据步骤1中非球面的表达求解出该点处外法向n在母镜坐标系中的表达[xnynzn],然后利用步骤3中的变换矩阵求解出离轴非球面内的表达[xnynzn]为:
8.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤7中,离轴非球面高点和低点的高差小于δ,从而使离轴镜离轴低点处压边和离轴高点处压边相等。
9.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤7的具体步骤如下:
步骤7-1:根据步骤2求解离轴角度α;
步骤7-2:设离轴非球面离轴方向上低点m(-d/2,0,hl)和高点n(-d/2,0,hr),其中hl和hr根据步骤5求解;
步骤7-3:若|hr-hl|>δ,则令