技术特征：
1.一种光学系统最佳焦面位置的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、构建当光学系统像面引入倾斜量和离焦量时的波像差模型；s2、根据光学系统焦深δ设定光学系统像面离焦量的截断误差δ0：δ0＝c
·
δ(4)其中，c为比例因子；s3、计算光学系统波像差方差并建立光学系统波像差均方根值的数学模型；s4、构建光学系统关于所述波像差方差一阶偏导数等于零的方程组并计算像面离焦量δ
z
；s5、根据所述像面离焦量δ
z
计算所述光学系统的最佳焦面位置。2.根据权利要求1所述的光学系统最佳焦面位置的确定方法，其特征在于，所述光学系统波像差计算模型为：其中，w(x，y)为所述光学系统引入倾斜量和离焦量时光学系统的波像差；w0(x，y)为所述光学系统的原始波像差；x，y，z分别为所述光学系统中光线在出瞳面的坐标；r为出瞳球面的半径；δ
x
，δ
y
分别为所述像面沿x轴和y轴方向的倾斜量；δ
z
为所述像面沿z轴方向的离焦量；λ为波长；根据所述波像差w(x，y)计算波像差均方根值rms：其中，n为所述光线的数量；根据所述波像差均方根值rms计算波像差方差h：h＝(rms)2(3)。3.根据权利要求2所述的光学系统最佳焦面位置的确定方法，其特征在于，所述光线数量n的范围为：400～16000；所述比例因子c的取值范围优选为：0.01～1。4.根据权利要求2所述的光学系统最佳焦面位置的确定方法，其特征在于，所述步骤s3包括以下子步骤：s31、计算波长权重μ
i
和视场权重k
j
；所述波长权重μ
i
的计算公式为：
其中，i＝1
…
m；μ
i
为第i个波长的权重；λ
i
为第i个波长；为第i个波长的权重因子；所述视场权重k
j
的计算公式为：其中，j＝1
…
n；k
j
为视场权重；为第j个视场的权重因子；n
j
为第j个视场的追迹光线数量；第j个视场追迹的光线数量n
j
为：其中，n
i
为第j个视场，第i个波长追迹的光线数量；m为光学系统的波长总数；s32、根据波长权重μ
i
和视场权重k
j
计算光学系统波像差均方根值的模型。5.根据权利要求4所述的光学系统最佳焦面位置的确定方法，其特征在于，所述步骤s32包括以下子步骤：s321、计算单个视场的波像差方差v
j
：其中，v
j
为所述光学系统第j个视场的波像差方差；j＝1
…
n，n为所述光学系统的视场总数；h
i
为波长λ
i
的波像差方差；μ
i
为波长λ
i
的权重；i＝1
…
m，m所述光学系统的波长总数；s322、建立所述光学系统单个视场下的波像差方差与n个视场波像差方差的函数关系：
s323、计算所述光学系统波像差均方根值：6.根据权利要求5所述的光学系统最佳焦面位置的确定方法，其特征在于，所述像面离焦量δ
z
的计算过程为：s41、构建光学系统波像差方差一阶偏导数等于零的方程组；所述光学系统波像差方差可表示成n个视场对应的像面x方向倾斜量、像面y方向倾斜量、像面z方向离焦量的多元函数：其中，为第j个视场像面沿x轴方向的倾斜量；是第j个视场像面y轴方向的倾斜量；δ
z
是像面沿z轴方向的离焦量；s42、将所述波像差方差对所有变量分别求一阶偏导数，并令其值分别等于0；从而建立所述光学系统波像差方差一阶偏导数等于零的方程组：s43、通过最小二乘法计算像面离焦量δ
z
。7.根据权利要求6所述的光学系统最佳焦面位置的确定方法，其特征在于，所述步骤s5包括以下子步骤：s51、若所述像面离焦量δ
z
小于或等于所述像面离焦量的截断误差δ0，则进入步骤s52；δ
z
≤δ0(13)若所述像面离焦量δ
z
大于所述像面离焦量的截断误差δ0，则重复所述步骤3和步骤4，直至所述像面离焦量δ
z
小于或等于像面离焦量的截断误差δ0时，进入步骤s52；s52、计算所述光学系统的最佳焦面位置；计算所述光学系统最佳焦面位置：
其中，是获得所述最佳焦面位置需引入的离焦量；是第k次求解所述公式(12)所得的像面离焦量；k＝1
…
s，s是所述公式(13)成立时所述公式(12)的求解次数。
技术总结
本发明提供一种光学系统最佳焦面位置的确定方法，包括以下步骤：S1、构建当光学系统像面引入倾斜量和离焦量时的波像差模型；S2、根据光学系统焦深δ设定光学系统像面离焦量的截断误差δ0；S3、计算光学系统波像差方差并建立光学系统波像差均方根值的数学模型；S4、构建光学系统关于波像差方差一阶偏导数等于零的方程组并计算像面离焦量δ
技术研发人员：王灵杰 于亚琼 张新 张纪鹏 赵尚男
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2022/12/1