一種中繼分幅光學系統(tǒng)的設計方法研究.pdf

1、一種中繼分幅光學系統(tǒng)的設計方法研究一種中繼分幅光學系統(tǒng)的設計方法研究Thestudyonthedesignofopticalsplittingftherelaysystem學科專業(yè)：光學工程研究生：呂二陽指導教師：謝洪波副教授天津大學精密儀器與光電子學院二零一二年十二月摘要高速相機在自然科學領域，軍事領域，體育競技，藝術攝影等方面有著廣泛的應用。其中超高速數(shù)字分幅相機已成為激光物理學，彈道及射程研究，流體力學，非線性光學，光譜學，材料科

2、學，爆炸過程研究中不可或缺的科研工具。鑒于其重大的實用意義，超高速數(shù)字分幅相機具有重要的研究價值。本文總結了高速相機的發(fā)展歷程，并圍繞超高速數(shù)字分幅相機，介紹了系統(tǒng)構成及各部分工作原理，在此基礎設計一套超高速數(shù)字分幅相機光機系統(tǒng)，完成的主要研究工作及其創(chuàng)新之處如下：1、對系統(tǒng)設計要求進行了詳細的分析，針對分析結果，確定了光學系統(tǒng)空間布局、系統(tǒng)縮放比、入瞳位置、系統(tǒng)后截距、像方數(shù)值孔徑、配套物鏡的焦距等參數(shù)。2、根據(jù)系統(tǒng)空間布局及相關光學

3、參數(shù)，選擇并確定了初始結構，使用CODEV軟件進行系統(tǒng)優(yōu)化設計，得到了一套系統(tǒng)光譜范圍在350nm~800nm，系統(tǒng)總長360mm，系統(tǒng)后截距為155mm，系統(tǒng)縮放比為1.28，物方數(shù)值孔徑為0.125，系統(tǒng)分辨率在50lpmm以上，系統(tǒng)畸變在1%以下的非對稱結構中繼光學系統(tǒng)。通過與不同焦距物鏡配合使用，可以在物距為500mm條件下實現(xiàn)對Ф100mm和Ф200mm范圍的物方線視場進行觀測。3、對系統(tǒng)設計結果進行了像質評價和公差分析，并使

4、用LightTools軟件進行三維建模，分析了系統(tǒng)分幅后像面亮度差異。結果表明系統(tǒng)設計結果符合要求，像面亮度差異在正負4%以內。4、根據(jù)光學系統(tǒng)設計結果和系統(tǒng)的空間布局，對系統(tǒng)封裝所需要的機械系統(tǒng)進行了周密的設計，確定了分幅成像的機械固定方式，并使用三維繪圖軟件對系統(tǒng)的裝配過程進行了模擬驗證。5、按照機械軟件模擬的裝配過程，將加工好的光學系統(tǒng)和機械結構進行裝配調試，保證物體經過系統(tǒng)后能夠同時清晰成像在四幅像面位置，并且四幅像面關于中心對