光学设计课程设计说明书

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1、中北大学光学设计课程设计说明书下达任务书日期:2017年6月5日课程设计任务书1．设计目的：本设计目的是设计显微镜，利用ZEMAX软件设计系统，掌握显微镜的设计方法，完成系统设计。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1、设计内容:学习显微镜的工作原理，掌握显微镜的特性，并根据其特性在zemax中构建显微物镜的初始模型，根据参数要求进行光路仿真和性能优化。设计一种李斯特型显微物镜，采用两个相距较远的双胶合透镜，进行优化，使像质评价达到衍射极限。2、技术指标:(1)物镜放大倍

2、率为5，10,12任选一个；(2)数值孔径NA为0.25；(3)物到像总距离为195mm；(4)有效焦距为16.25mm；(5)物体直径为1.8mm；(6)波长0.51um,0.55um,0.61um；(7)初始胶合玻璃为K5和F2；(8)玻璃厚度最小值2mm，最大值12mm，边缘最小厚度2mm。（9）选用合适的10倍放大倍率目镜，完成显微镜系统设计和优化。3、设计要求：(1)要求掌握显微物镜的工作原理和设计方法，学习zemax软件的使用；(2)进行光路仿真优化，进行像质评价分析,撰写设计总结报告。

3、3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1显微镜相关参数设置；2zemax光路仿真程序，仿真结果；3课程设计说明书。课程设计任务书4．主要参考文献格式：1林晓阳编著.ZEMAX光学设计超级学习手册.北京：人民邮电出版社,2014.04.2张国顺．光纤传感技术．北京：水利电力出版社．19883李泽民．光纤通信．北京：科学技术文献出版社．19924华家宁．现代光学技术及应用．南京：江苏科学技术出版社．19945陈军．现代光学及技术．杭州：浙江大学出版社．199

4、66苏显渝．信息光学．成都：四川大学出版社．19957胡鸿章．应用光学原理．北京：机械工业出版社．19938[日]内顺平．光学概论．北京．朝仓书社．19875．设计成果形式及要求：1zemax光路仿真图；2课程设计说明书。6．工作计划及进度：2017年06月05日—2017年06月9日下达设计任务书，学生熟悉设计内容；2017年06月10日—2017年06月12日查阅参考资料，确定基本设计方案；2017年06月13日—2017年06月16日基本参数计算，仿真设计；2017年06月17日—2017年0

5、6月20日系统优化设计；2017年06月21日—2017年06月22日完成课程设计报告；2017年06月23日课程设计答辩。学科部副主任审查意见：签字：年月日设计说明书应包括以下主要内容：  （1）封面：课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间  （2）设计任务书  （3）目录  （4）设计方案简介  （5）设计条件及主要参数表  （6）设计主要参数计算（7）主要设计过程及设计结果分析  （8）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会  （9）参考文献具体要求：1、全部宋体，正文小四，标题

6、四号加粗，1.5倍行距；2、课程设计材料纸幅大小为A4，装订顺序为：课程设计说明书（或论文）封面、课程设计任务书、目录、正文、参考文献（资料）；3、设计说明书要求图文并茂，条理清晰，分析详实；3、图表都要有图标，且用5号宋体；4、参考文献根据任务书给出的范例格式写，同时要附在任务书参考文献中；5、每组同学都要有自己独特的地方，杜绝一组同学完全相同！目录第一章绪论11.1显微镜物镜系统的特点11.2物镜基本类型11.3初级像差理论2第二章显微物镜设计及相关参数32.1所采用的设计方案32.2系统的特点

7、及主要像差42.3初始结构参数确定51、计算外部尺寸52、确定像差校正方程63、确定第二块透镜的结构7第三章ZEMAX优化设计83.1初始结构的像质分析83.2优化设计93.3像差分析101、设置评价函数102、开始优化113、继续优化11第四章系统装配图及镜片工程图12第五章心得体会13摘要：显微镜是有着漫长发展史的经典光学仪器之一，它的性能在不断提高，但显微物镜工作距离短在很大程度上限制了其应用。随着市场对长工作距离显微镜的迫切需求，其研发将具有重要意义。本文根据设计要求，初定物镜结构，然后利用

8、ZEMAX进行设计、优化，给出了一工作距离150mm、线视场0.8、放大倍率5倍、分辨力6μm的折射式以及折反射式显微物镜的设计结果，并对比了二者的优缺点。关键词：显微物镜，优化第一章绪论1.1显微镜物镜系统的特点显微物镜光学特性的特点是：焦距短、视场小，相对孔径大。因此设计显微物镜主要校正轴上点和小视场像差：球差、轴向色差和正弦差。对于较高倍率的显微物镜，由于数值孔径加大，除了校正上述三种像差的边缘像差外，还必须同时校正孔径高级像差，如孔径高级球差、色球差、高级正弦