本文结合“自行XX动态试验模拟目标”研究课题,设计了一款大口径、长焦距离轴三反射式平行光管,结合DMD(数字微镜器件)目标生成器,可为大型装甲车辆承载的被测光电设备的标校提供静、动态模拟目标,多适用于一定距离或无穷远目标的静、动态模拟。在光学系统设计时考虑杂散光对成像质量的影响,当杂散光进入光学系统,即会降低像面对比度、系统信噪比等。因为考虑到实际情况,被检设备距模拟设备间具有10m以上的距离,杂散光严重时会使被检测光电设备无法探测到模拟目标,因此杂散光抑制机构设计是必不可少的重要环节。另外,在光学系统装调环节中,需考虑既降低装调难度,又能保证装调精度在设计允许范围内等问题。基于以上考虑,本文开展了离轴三反光学系统的理论研究,光机结构设计,杂散光抑制结构设计及计算机模拟辅助装调研究,主要完成了以下几项研究工作。(1)平行光管光学系统的设计。通过各类光学系统结构的对比,并结合课题大视场、长焦距且结构紧凑的要求,选择离轴三反光学系统展开研究。根据课题指标,进行了光学系统相关参数的计算,利用软件设计了一个入瞳直径为350mm、焦距为2800mm和全视场为2o的离轴三反光学系统,并对其进行了像质评价和公差分析,得到合理的公差分配结果。(2)平行光管光机结构设计。在光学设计的基础上进行了机械结构设计,结合结构设计软件,运用有限元法分析了主镜及主镜组件分别在自身重力作用下的面形变化,运用MATLAB软件对形变数据进行分析,计算出面型变化的PV值和RMS值,并对主镜进行了参数化设计及优化,改进了主镜固定孔的相关结构参数,使其在自身重力作用下的面型形变降低。(3)系统的杂散光分析与抑制结构设计。本文详细了介绍杂散光的来源、能量传输机理和抑制性能的分析方法、评价指标。采用几何作图法和计算机编程相结合,完成等高型和梯度型挡光环的位置确定,并基于本文的光学系统设计出两款合适的杂散光抑制结构模型,分别是锥形等高遮光罩和圆柱梯度遮光罩。(4)计算机辅助装调技术。采用灵敏度矩阵法和逆向优化法对本文光学系统进行模拟辅助装调,并通过MZDDE软件包将MATLAB和ZEMAX软件相关联,模拟光学元件装调过程中的失调量对系统像质的影响,同时将每一种模拟装调结果与理想设计结果进行比对,该方法对光学系统的实际装调具有指导意义。