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仿生复眼作为一种新型的光学成像系统，具有成像视场角大、体积小、重量轻、灵敏度高等特点。随着超精密加工工艺的不断发展，设计合理的仿生复眼结构对于仿生复眼系统的加工以及应用至关重要。本文设计了三种不同结构的仿生复眼成像系统，详细的探讨了这三种结构的成像原理以及光学特性，给出三种仿生复眼系统各自的优缺点。通过光学软件对所设计的复眼结构进行模拟仿真，验证了其成像特性。本文的主要工作：1、对平面型仿生复眼系统进行了详细的分析与探讨，通过分析与计算，得到了整体厚度为2.4mm的平面型仿生复眼系统。通过加入孔径光阑与视场光阑的方式消除了串扰的产生，利用非球面透镜代替球面透镜来提高子眼的成像质量。最后利用光学软件进行光线追迹来验证平面仿生复眼的成像原理与特性。2、针对平面复眼视场角较小的缺点，提出了一种曲面仿生复眼结构。设计了一套外侧曲面复眼系统，通过软件模拟以及实验分析，得到这种系统的视场角可达到60°。为了进一步扩大视场角，提出了内侧曲面复眼透镜，详细的分析了其成像原理，通过光线追迹证明内侧曲面复眼的视场角明显大于外侧曲面复眼的视场角，视场角增大了近50%左右。3、提出了一种多层曲面复眼系统，通过七个子眼通道实现了180°的大视场成像，并且改善了曲面复眼由于增大视场而带来的成像质量下降的问题。详细的分析了子眼视场角与子眼间光轴夹角对系统成像盲区与视场利用率的影响。通过分析对比，得到了当子眼视场角为68.5°，相邻子眼光轴间夹角为63.8°时，整个系统的盲区降到1%以下，而视场的利用率达到了80%。通过光学设计软件给出了单个子眼系统的设计并进行了像差校正，最后通过总体建模与仿真来验证这种结构形式下复眼系统的成像特性。