本案例的公开已征得客户的同意，但关键参数无法公开，且约为90%的设计进程。

一、设计应用

积分球系统应用于光源（卤素灯、LED等）的配光曲线测试。

二、设计步骤及结果

A、成像镜头设计

首先运用code v软件进行镜头设计，保证CCD上的分辨率。

在设计镜头之前，我们首先要选定CCD的尺寸，目前选用2/3英寸，靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm对角线11mm。像素为800*600，因此，我们所要求的镜头分辨率为MTF：中心50lp/mm@0.3，边缘30lp/mm@0.3。由于是鱼眼镜头，在边缘视场产生JI大的畸变，像高与视场角成线性关系。在优化设计时，不要求边缘视场的ZUI大畸变，而是通过实际光线追迹进行约束。

镜头数据如下图：

图1 镜头数据

首先是设置物面，由于实际拍摄物体是成像球，因此在code v中设置物面为球面，半径为254mm。接下来是放置反射镜，要求反射镜的直径约为成像球直径的1/8，即60mm左右。从以上数据表格中，可看出镜片mi的半口径为27.3，直径即为56mm，接近要求。

后继光学系统采用三片式。为了有效消除色差，即使整个仪器适用于不同波长的光源测试，第二片采用胶合镜以消除色差。所以光学透镜材料均采用国内常见材料。中继透镜总长为70mm。

其他系统设置有：F数为2.8，波长为：400~700nm。

下图为成像设计2D图：

图2

下图为光学系统的分辨率图：

图3  MTF图

从图2可以看出，已达到中心50lp/mm@0.45，边缘32p/mm@0.3。超过设计目标。

B、 结构设计

code v仅为镜头设计，无法进行结构件的设计与建模。因此我们利用code v输出igs文件，然后用机械三维软件（catia）进行基本的结构件设计与建模。

图4

半球直径504mm，厚度3mm。

C、光机仿真

用光机仿真软件Lighttools进行模拟仿真：

1.把半球及底部设置为漫反射面，反射系数为20%；

2.把鱼眼镜头的首面反射镜设置为反射镜，反射率为95%；

3.把其余镜片设置为普通玻璃；

4.把镜筒及CCD面设置为机械吸收属性；

5.在CCD面上添加接收器；

6.添加光源，Cree  XR7090WT-CW，白光半角100度，该光源的功率是46lm。