【摘 要】
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由于可对目标进行瞬时成像,条纹相机已成为当前光学诊断领域最具前途的装置。而作为条纹相机支撑模块的前端光学系统更是条纹相机在完成光学诊断过程中必不可少的一部分,因此对其进行研究显得极为有意义。本文主要工作内容如下:（1）对条纹相机光学系统结构及应用进行系列调研,明确本文中条纹相机光学系统设计采用折/衍混合式,并对设计中所使用的衍射光学元件（DOE）各不同发展阶段优缺点进行分析。（2）基于标量衍射理论
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由于可对目标进行瞬时成像,条纹相机已成为当前光学诊断领域最具前途的装置。而作为条纹相机支撑模块的前端光学系统更是条纹相机在完成光学诊断过程中必不可少的一部分,因此对其进行研究显得极为有意义。本文主要工作内容如下:（1）对条纹相机光学系统结构及应用进行系列调研,明确本文中条纹相机光学系统设计采用折/衍混合式,并对设计中所使用的衍射光学元件（DOE）各不同发展阶段优缺点进行分析。（2）基于标量衍射理论,在230-800nm分别分析单层DOE、双层衍射光学元件（DOEs）波长对衍射效率影响,通过matlab仿真完成双层DOEs基底材料选取和优化设计并分析入射角度对双层DOEs衍射效率影响。（3）在230-800nm紫外宽波段范围,半视场15mm,物方孔径0.1,放大倍率为1情况下,分别设计了折射式条纹相机光学系统和引入前面设计完成的双层DOEs的折/衍混合条纹相机光学系统。与折射式系统相比,折/衍混合条纹相机光学系统采用7片透镜完成设计,MTF在30 lp/mm处大于0.3,拥有更小的畸变（小于1%）和更好的色差校正效果;在不考虑衍射效率时系统总体透过率达到71.56%,考虑衍射效率时系统总体透过率达到57.63%,经设计结果对比分析,各项性能均优于折射式条纹相机光学系统。（4）对折/衍混合光学系统中引入的双层DOEs分别基于衍射效率和成像质量进行公差分析,提出融合各项装配误差的综合装配误差与衍射效率关系表达式。结果表明,基于衍射效率的公差分析和基于成像质量的公差分析均对偏心误差较为敏感,并且这两种方法误差允许量级相同。
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