宽光谱超高速八分幅相机的光学系统设计

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1、第37卷第2期应用光学VoL37NO．22016年3月JournalofAppliedOpticsMar．2Ol6文章编号：1002—2082(2016)02—0172—05宽光谱超高速八分幅相机的光学系统设计谢洪波，徐萌萌，龚艳霞，方春伦，江敏，孟庆斌(天津大学光电信息科学技术教育部重点实验室，天津300072)摘要：为满足数字超高速成像需求，提高相机的时间分辨率，设计了一种工作于350nm～800nm宽波段的八分幅相机光学系统。该系统采用光阑外置的会聚光分光结构，可同时获得同一物面的八幅相同

2、图像，针对光学系统后截距、像方数值孔径等重要光学参数对像面照度差的影响、宽光谱成像的色差校正等问题进行了分析。在CodeV中对中继镜头进行设计优化，像面大小可达26mm，像方MTF在40lp／mm时对比度达0．5以上，畸变小于1，分幅后系统像面照度差在土1O以内。模拟结果表明：八分幅相机光学系统各幅图像一致性较高。关键词：光学设计；高速成像；分幅相机；八棱锥分光；宽光谱中围分类号：TN202；TH74文献标志码：Adoi：10．5768／JAO201637．0201004Opticalsyste

3、mdesignofwide-spectrumandultrahigh。speed8-frameframingcameraXieHongbo，XuMengmeng，GongYanxia，FangChunlun，JiangMin，MengQingbin(KeyLabofOpto-electronicInformationScience&Technology，MinistryofEducation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Inord

4、ertosatisfytheneedofdigitalultrahigh—speedimagingandimprovethetimeresolutionofthecamera，anoptica1systemof8-framegatedcameraappliedto350nm~800amwavebandwasdesigned．Thestructureofthesystemwasbasedonsplittingthefocusedima—ginglightbeamwiththeapertureloc

5、atedexternally．Itcouldcapture8ofthesameobjectima—ges．Theinfluenceofsomesignificantopticalparameters，suchasimagedistanceandimagesidenumericalapertureonilluminationdifferencebetweenmulti—frameframingsystemimages，thecorrectionofchromaticaberrationinwide

6、spectralimagingsystemandotherproblemswereanalyzed．Moreover，therelaylenswasdesignedandoptimizedwithCodeV．Theeffectiveim—agesizeisep26mm，themodulationtransferfuntion(MTF)ofimagespaceisbetterthan0．5at40lp／mm，thedistortionislessthan19，6，andtheilluminatio

7、ndifferenceof8一frameimagesiswithin±10．Theresultsshowthatthepracticalsystemhasgoodimagingqualityandeachsplitimagehashighconsistency．Keywords：opticaldesign；high—speedimaging；framingcamera；octagonalpyramidsplitting；widespectrum引言结合变像管门选通技术，将入射图像分别成像在多个接

8、收系统上，按照设定的时序进行拍照嘲，数字高速分幅相机是一种用于研究高速瞬态从而实现时间放大作用，达到高速成像功能Ⅲ。变化过程的高速成像设备，利用光学分幅系统收稿日期：2015—11-10；修回日期：2015—11-26基金项目：国防支撑项目作者简介：谢洪波(1969一)，男，湖南石门人，博士，副教授，主要从事光学设计与光显示技术方面的研究。E-mail：hbxie@tju．edu．cn应用光学2016，37(2)谢洪波，等：宽光谱超高速八分幅相机的光学系统设计·173·目前德、美、英在数字高速分