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高速分幅相机广泛应用于科学研究、武器探测、医学检验和体育竞技等多个领域。随着应用领域越加广泛,人们对分幅相机空间分辨率和时间分辨率等光学性能的要求逐渐提高,因此,研制高速分幅相机具有很重要的意义。光学分幅成像系统是高速分幅相机的核心组成部分,本文的工作围绕着分幅成像系统的设计展开,主要研究内容如下:1、完成了分幅成像系统方案的制定。超高速分幅相机由光学分幅成像系统、快门控制系统、图像处理系统三部分组成,成像系统可分为物镜、中继镜头和分幅结构三部分。在分析了几种分光元件的工作原理与特点的基础上,结合设计要求,确定采用棱镜作为分光元件,并采用会聚光分光方式,同时确定系统光谱范围为380nm-800nm。2、完成光学分幅系统设计与像质评价。根据分幅成像系统方案和设计要求,完成中继镜头和分幅结构设计。中继镜头物空间与物镜配合,像空间使用棱镜分幅结构实现六分幅成像,分幅结构中使用反射镜转折光路,在系统同一侧获得六幅相同的像面。在CodeV和ZEMAX两款光学软件中对光学系统像质评价,在LightTools软件中对六幅像面照度进行分析,以验证系统方案的可行性。3、设计机械结构并建立三维立体模型。结合光学系统,使用机械软件AutoCAD绘制中继镜头二维结构,确定各零件尺寸,在SolidWorks软件中绘制光学分幅结构三维模型,确保系统中各部分之间不存在干涉现象。绘制零件加工图纸,根据光学系统公差分析的结果给出零件尺寸的公差范围。4、完成系统装配及性能测试。加工完光学元件与机械零件后进行合理装配。对分幅成像系统的主要光学性能如空间分辨率、畸变、能量透过率、像面一致性和像面照度差等进行测试,结果表明,空间分辨率优于40lp/mm,畸变小于1%,能量透过率大于61%,像面照度差小于±7%,满足系统需要,具有良好的实用性。