中倍平场显微物镜设计

《中倍平场显微物镜设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、燕山大学课程设计说明书目录第一章摘要………………………………………………………………2第二章ZEMAX介绍………………………………………………………3第三章中倍平视场显微物镜设计（PW法）…………………………4第四章优化过程…………………………………………………………17第五章心得体会…………………………………………………………24参考文献……………………………………………………………………2525燕山大学课程设计说明书第一章摘要本课程的任务是在学习工程光学、光学设计的基础课程基础上，进行光学仪器的设计，目的是让学生了解光学设计中主要的环节，掌握光学仪器设计，开发的基本方法，一

2、遍今后能从事光学仪器的设计，研发工作。本课程主要用PW法设计各种镜头的初始结构，并学会用ZEMAX软件优化象差。要考虑物象位置关系、系统放大倍数、系统分辨率、象差等。光学设计过程分为四个阶段：外型尺寸计算、出事结构计算、象差校正和平衡以及像质评价。了解光学系统的光学特性、光学系统的设计过程。初级象差理论与象差的校正和平衡方法，像质评价与象差公差，光学系统结构参数的求解方法。关键词：光学系统、成像质量、象差、优化25燕山大学课程设计说明书第二章ZEMAX介绍ZEMAX提供了十分强大的优化功能，它有能力去改善那些给出一个合理的起始点和一系列的镜头设计。参变量可以是曲率，厚度，玻璃，

3、圆锥系数，参数数据，特殊数据，和一些多种结构的数值数据。ZEMAX使用了活动的阻尼最小二乘法，这个运算则能够优化有加了权重的目标组成的评价函数，这些目标被称为“操作数”。ZEMAX有一些不同的默认评价函数，在评价函数编辑界面中可以很容易的改变这些评价函数。 优化需要三个步骤：1）一个可以进行光线追迹的合理光学系统；2）变量的设定；3）评价函数的设定。合理的光学系统是个比较模糊的概念，它仅仅意味着通过优化运算则将一个缺乏考虑的设计方案转化成一个特殊的方案是不可能的。变量和那些为了优化运算则能去的一些进展而至少有一个的因素。 25燕山大学课程设计说明书第三章中倍平视场显微物镜设计（

4、，，，）（一）设计原则为有效控制物像共轭距离，显微镜物镜需倒追光线。（二）参数设定数值孔径输入：波段输入：D、F、C光，即普通白光入射视场输入：物在有限距离，输入线视场（单位：mm），物像颠倒，故（三）PW法设计过程（1）结构选型由上述技术要求知，当即,相应的象方孔径角,物镜的总偏角。考虑偏角和匹兹万和数最终的结构如下：图（1）（2）系统的高斯光学计算一、偏角分配物镜总偏角25燕山大学课程设计说明书=0.416，取负透镜偏角为-0.1，正透镜偏角为0.18，双胶合透镜偏角为0.13，厚透镜偏角为0.206.并取物距mm，透镜之间空间间隔如图。孔径光阑暂放在负透镜上。以上数据的选

5、取要使各透镜不致有过大的值；也不应使后透镜有过小的工作距离，否则，需重新分配偏角。二、高斯光学计算有几何光学可知，透镜组偏角和光线在透镜上高度可由如下二式求得（1）1、求各薄透镜的光焦度及第一近轴光线在各薄透镜组上的高度。如下图：图（2）由式（1）得25燕山大学课程设计说明书同理可得1、求主光线在各薄透镜组上的高度。由图（2）可求得物方半视场角同理可得（四）、列出系统的初级相差方程组为了计算方便，将上述计算结果列成表（1）如下所示25燕山大学课程设计说明书1-0.10.01-0.0012.6720020.180.03240.3.2520.0.30.130.01690.00219

6、2.2281.240461.拉式不变量由单色初级象差系数公式可得(2)式中、、分别为厚透镜的象差系数。将表16-1诸值代入上式得(3)（五）、对各透镜组PW规化1、第一块负透镜由规化公式得25燕山大学课程设计说明书为了减小高级象差，其材料取高折射绿的ZF7，即经计算求得(4)(5)2、第二块正透镜正透镜取重冕玻璃ZF3，其则(6)（7）1、双胶合透镜组由归化条件下的、求得（8）25燕山大学课程设计说明书（9）式中取0.65（六）、厚透镜参数的确定有几何关系可知（10）图（3）如图（3）所示，厚透镜第一面曲率为，第一近轴光线在厚透镜第一面上高度为，厚透镜第二面曲率为，第一近轴光线

7、在厚透镜第二面上的高度为。厚透镜的折射率和厚度分别为n和d，则由式（10）可得厚透镜的偏角(11)由象差理论可知，厚透镜和、值分别为25燕山大学课程设计说明书（12）（13）（14）由式（11）、式（12）式（13）、式（14）知，厚透镜的n越大，它所负担的偏角也越大。厚透镜的v值越大，其位置色差和倍率色差越小。综上所述厚透镜的材料取重ZBaF3，即n=1.6568，v=51.1.为求出厚透镜的，首先要求出诸薄透镜的，它可由下式求得式中双胶合薄透镜的，n为双胶合薄透镜的等效折射率。为了使得加