光学系统设计作业

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1、显微物镜光学参数要求为：β=2，NA=0.1，共轭距离为195mm。1）根据几何光学计算相应参数；2）运用初级像差理论进行光学系统初始结构计算；3）使用光学设计软件对初始结构进行优化，要求视场角；4）根据系统的特点列出优化后结构的主要像差分析；5）计算优化后结构的二级光谱色差。一、显微物镜的基本参数计算为有效控制显微镜的共轭距离，显微镜设计时，一般总是逆光路设计，即按进行设计。该显微物镜视场小，孔径不大，只需要校正球差、正弦差和位置色差。因此，采用双胶合物镜。解，得正向光路根据在近轴情况下由此可求解由此可知逆向光路的数值孔径综上，该显

2、微物镜的基本参数为二、求解初始基本结构1）确定基本像差参量根据校正要求，令、、，即，即解，得将其规化到无穷远，则，规化孔径角为由公式可求得规化后的基本像差参量代入可得2）选择玻璃组合取冕牌玻璃在前得根据和，查表选取相近的玻璃组合为BaK7-ZF3，其参数为Bak7:ZF3:，3）求形状系数Q解得，取两个相近结果的平均值4）求各球面的曲率半径在规化条件下由公式可得则焦距时对应的曲率半径为5）对薄透镜加厚采用压圈法固定，查表得则透镜的全直径故该显微物镜的外径透镜的中心厚度公式其中代入、、数值可得查表知正透镜边缘最小厚度负透镜中心最小厚度代

3、入可得可取该物镜的参数为三．光学系统初始结构优化利用Zemax软件的自动优化功能进行像差优化设计初始参数录入如图自变量选取各球面的曲率半径对共轭距进行缩放缩放值为缩放后得此时保留物距不变其余设为变量进行优化。在评价函数中加入的操作数有焦距EFFL,目标值为43.33，垂轴放大率PMAG，目标值为-0.5，操作数TOTR，目标值为71，控制色差加入操作数AXCL,目标值为0。最终优化后的光学系统参数如下图，共轭距为195.00011mm。四、光学系统的主要像差分析该光学系统的像差结果（赛的和数）如下所示：该光学系统的点列图及传递函数曲线

4、如下图所示：对传递函数曲线选取主频率为80Hz五．光学系统的色差分析光学系统的色差曲线如下图所示：优化后的焦距43.33272mm则二级光谱色差为光学系统设计专业：光学工程姓名：马芬