【摘 要】
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在工业检测中运用宽光谱成像能够提升系统的检测能力,获得更丰富的成像信息,然而目前还没有检索到一款工业镜头产品能够同时满足宽工作波段、短物像共轭距、高放大倍率、小焦移范围的要求。本文创新性地将折反式结构运用在工业宽光谱测量相机光学系统的设计中,得到了一款结构简单、消色差性能良好的定焦工业宽光谱镜头,工作波段420～1200nm,共轭距147.5mm,F数9.08,焦移范围154μm,远心度小于0.1
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在工业检测中运用宽光谱成像能够提升系统的检测能力,获得更丰富的成像信息,然而目前还没有检索到一款工业镜头产品能够同时满足宽工作波段、短物像共轭距、高放大倍率、小焦移范围的要求。本文创新性地将折反式结构运用在工业宽光谱测量相机光学系统的设计中,得到了一款结构简单、消色差性能良好的定焦工业宽光谱镜头,工作波段420～1200nm,共轭距147.5mm,F数9.08,焦移范围154μm,远心度小于0.1°,畸变小于0.08%,并进行了杂散光分析和公差分析,满足设计要求。主要工作如下:1.基于三种宽光谱成像系统设计方案给出三个设计实例,对比分析成像质量、系统复杂度、焦移范围等指标。折射式方案无法良好地校正工作波段内的色差,且系统总长超出要求,折衍式方案的衍射效率无法在工作波段内达到使用要求,而折反式方案则满足各项设计指标,故综合考虑后决定选取折反式方案技术路线。2.针对折反式设计方案的漏光杂散光问题给出添加遮光筒的解决方案,推导确定该类型系统遮光镜筒尺寸的普适性公式,并仿真验证抑制效率达到99.5%以上。简单建立部分系统机械结构模型,对成像杂散光进行仿真分析后,给出需要对特定光学表面重点进行镀膜或提升光洁度处理的加工建议。3.提出一种针对包含二次曲面反射结构成像光学系统的基于光焦度分配的公差敏感度分析方法,运用此方法指导设计方案的降低公差敏感度设计优化工作,并仿真验证方法的有效性。
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