中倍平场显微物镜的设计

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1、电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：光学仪器基础课程设计基层教学单位：指导教师：学号学生姓名（专业）班级08级仪表2班设计题目中倍平场显微物镜的设计设计技术参数放大率β=-25×，数值孔径NA=0.4，共轭距离L=195㎜，物方线视场y=1㎜，工作距离大于1㎜设计要求计算显微物镜的各个参数；上机用软件进行优化，确定最后的设计结构，满足像差要求参考资料1、刘钧，高明编著，《光学设计》，2006，西安电子科技大学出版社，西安2、《光学仪器设计手册》，1971，国防科技出版社，北京3、光学设计软件ZE

2、MAX应完成内容对系统结构参数的确定；对各种象差的分析；利用软件上机调试优化；比较优化前后的不同指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。电气工程学院教务科目录第一章摘要……………………………………………………………4第二章系统结构参数的设计…………………………………………5第三章像质分析………………………………………………………17第四章系统的优化……………………………………………………21第五章总结……

3、………………………………………………………25参考文献…………………………………………………………………26第一章摘要显微镜系统是用来帮助人眼观察近距离物体微小细节的一种光学系统。尤其构成的目视光学仪器称为显微镜，它是由物镜和目镜组合而成的。显微镜和放大镜的作用相同，都是把近处的微小物体通过光学系统后成一放大的像，以供人眼观察。由于显微镜物镜决定了物点能够进入系统成像的光束大小，因此显微镜的光学特性主要是由它的物镜决定的。显微镜物镜根据它们的性能及用途不同，可分为消色差物镜、复消色差物镜、平像场物镜

4、、反射式物镜和折射式物镜。对于某些特殊用途的显微系统，如显微投影等，除了要求校正轴上点像差（球差、轴向色差、正弦差）以及二级光谱外，还必须严格较正场曲，以获得较大的清晰视场，因此，为了满足实际使用的要求，出现了校正场曲的平像场物镜，本设计即为设计中倍平场显微物镜的设计。表征显微物镜性能主要有三个参数：数值孔径、放大率和线视场。放大率越高，数值孔径（NA）越大，分辨率也越高，其结构也就越复杂。本次设计采用Zemax软件进行仿真，ZEMAX能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。ZEMAX的

5、界面简单易用，只需稍加练习，就能够实现互动设计。但由于本人新学现用，肯定有不足之处，望老师指正。关键词：显微镜物镜；场曲；Zemax第二章用法进行显微物镜结构参数的设计显微镜物镜参数技术要求：放大率=-25，数值孔径=0.4，共轭距离=195mm，物方线视场=1mm，工作距离大于1该系统的设计步骤如下：（尺寸单位均为mm）（一）按设计的技术要求选取合适的结构形式由于上述要求知，当=-25，NA=0.4，即物方孔径角近似为-0.4，=-0.4，相应的象方孔径角=-0.016，物镜的总偏角=-=0.41

6、6。通常消色差的双胶合物镜能负担的偏角小于0.15，单透镜所能负担的偏角小于0.20，否则，将引入大量高级像差。同时为了矫正系统的匹兹伐和数，系统中引入能产生负值S的弯月形厚透镜，同时要求它能负担一定的正偏角；为了获得较大的工作距离，因此透镜系统结构设计如图（一）：图（一）（二）系统的高斯光学计算为了便于控制共轭距离的改变，进行设计时把象方作为物方，如图（二），它是图（一）的简化表示。图（二）1、偏角分配如下表总偏角0.416负透镜偏角-0.1正透镜偏角0.18双胶合透镜偏角0.13厚透镜偏角0.2

7、062、高斯光学计算有几何光学知识，透镜组偏角和光线在透镜上高度可由如下二式求得：(1)（1）求个薄透镜的光焦度及第一近轴光线在各薄透镜组上的高度=-167mm（-0.016）=2.672mm同理可得（2）求主光线在各薄透镜组上的高度。由图（二）可求得物方半视场高度同理可得：厚透镜参数的确定在后面专门叙述。（一）列出系统的初级像差方程组为了计算方便，将上述计算结果列成表，如下表1-0.10.01-0.0012.6720020.180.03240.3.2520.0.30.130.01690.00219

8、2.2281.240461.拉式不变量厚透镜的像差系数如下：(2)将上表诸值代入上式得：(3)（一）对各透镜组规化1．第一块负透镜为减小高级象差，材料取高折射率的，其折射率=1.8060，阿贝常数=25.4(4)(5)1．第二块正透镜正透镜取重冕玻璃，其=1.5891，，则(6)(7)3.双胶合透镜(8)(9)其中，（五）厚透镜参数的确定图（三）（10）(11)由像差理论可知，厚透镜（12）（13）（14）由位置色差系数、倍率色差系数可知，厚透镜折射率n越大，所担负偏