光学设计报告——显微镜

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1、光学课程设计报告姓名：学号：学院：仪器科学光电信息工程学院 班级：光信2班指导老师：设计任务要求设计题目：显微镜设计要求：目镜:放大率19 倍物镜： 放大率 6 倍共轭距 150mm中间像直径大于 6mm课程要求熟悉ZEMAX的基本操作完成ZEMAX练习内容.docx内容按照给定参数，设计显微目镜、物镜，并组合 完成课程设计报告物镜、物镜系统选择按照参数，从光学仪器设计手册-显微物镜.doc中选取编号4-03号物镜。 该结构有如下特征：1、 放大率为-5，接近目标值-6。2、 采用对称结构，可以有效降低加工难度和成本。物镜镜头如图：P -5X芯厂沾江铝AJ-=0.1E工惟雀祷L6,0G 共范距

2、斋”札為 埶視渤S+81丁11如v:fVII.7IM*111 桁上1堺 -Lfi.US：41耳址3Ml15,21*4L.5弘9黑用一？九打X?机2 070DloJin0旳訪将该物镜的镜头数据输入到新建LDE表格中。根据条件，系统物面空间NA设为0.26，便于目镜的选择制作。视场数据选用如图所示:14.-2B.In$熬图臓VH VCY 加一u L3 .V L0|：.00002.1|：.00003：.0000|0.0)000|0.0000)|o. 0)000|o.oooo)0.030000.0000VDY|o. 00000lo.oocoo|o. 000000.00000lo.oocooo.ooco

3、o.00000|, 00000|. 00000二、物镜优化分析先把各个面曲率半径设为可变，确定默认优化函数PMAG为6倍后开始优化。物镜镜头共轭距改为150mm，要进行镜头缩放。1、优化结果分析镜头结构：物镜数据优化表格:辎砂旧彌飼陶 MCptions）（C：勵H）Smf;TypeIhAt吐弗Lla田SEiUi 迎洼 Er:g35JStandardl.n2rff：眨Z.000G0standardBlL.SSM1!S3.U20El.OOOGDfl2Standard2?. MB 35?Ig.437774U-LASWS3.77L2ESl.OOMDa5:Land=rd-r.mEisrVCD765372

4、.0000D04Etandzrd3E.K34QEf.1.MD2HH-Lk?31AS5.9111Z.OOOCJOstandard11.5527B?2.KBUBN-；SK5TSB.EZBligl.OOOGDfl6ztanrizrd-mCSl 詁 6llB.7FDLfiB;B.7BBEEEz.ooono他:Land=rdInfinity3.47513L2.0000D0该物镜镜头同时替换了玻璃，进行了锤形优化使镜头SPT图显示更好。SPT 图：+ B .HB61 :0 .506日卍阳3M： B.ElUIN： 2JBEI mIHi rtiLLFRI FUL Z6 2DL3 UNIF3 HRE 血FIEL

5、D:123RMS RAOEUS !11.259lfi.37612.630CED RADrUE： !2G.97G!?. 422H3.0B1RIRf DIF1M :Lt. HE：ES=S&IZE : LHIB= RAYP . ZMXCONF 匚 GUEFIT 匚口卜1 L 口尸 1SLRFREE； IHRSPOT DIHGRRM通过数据可以看出，优化结果还可以。我们还可以从多个图分析该镜头的优化程度，接下来呈现多个优化结果。MTF 图：系统信息图:Sizr faces饭怪L J 2 : 述 网点占alF/面甘址盘 -区尸 率 皿 焦需QC谡网作F/SPN轻高大轻城径轻m场妖位大 空 的的F轨空一面

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7、483145，这就是所需匹配目镜的 物间空间NA，目镜一、目镜系统选择1、目镜要求：放大率 19物空间 NA0.04483145目镜焦距13.158mm根据目镜目标参数，选择镜头型号规格如图所示:r1-CC21必U.I5,t+U :Hus4占1.1:艸-:7000I-OT00.70-峙一并 月& I w ； w上山屮!畸砧.ill im : DI.U5IMHs.wrL33!e oh输入到ZEMAX表格中。2、优化过程注意PARAXIAL的最后要设为23mm，眼睛镜头到像面（视网膜面）的最适距离。 各曲率半径设为变量，玻璃镜头设为替换（进行自动优化和锤形优化）。默认目标 函数改为EFFL（13.

8、158）。优化过程中镜头要反转，反复的调节back foal length， 使它接近目镜的EFFL.、目镜优化分析优化后的目镜结构:SPT 图:DQhIffi! B.MD mIffl! L.9 fflITIRi 2.7 HHSFUT DIRGRHMFEE JUL 2& 2013 UNITS AREFIELDL2aRMS RHDdLJS:L .2991.0991. B8BGECI RfldUS；3.3163.3353.0*15RKI OfflM；29.57RB=EEENCE:CHIEF RHT1 A t-i -ZMXCONPLGI IRATZON 1 OP :MTF 图:TS 2.7=179

9、MM3 0. B03Q r-T-1TS L.95S MN.B2 -7山 t.工.31Ei.iSiZiHEi 孕孕99.97总匸口TTAL FPEaUEMCY IN CYCLES PER MILLIMETERE3丄口wm _l_QOZ组合一、组合状态合并后数据如下:銅三擱Sd嘟）帥剛删5uif：rjpE!TTV-t8U.diuE血沁史5aii-Eiai:&rConicin Olimnigdl臼T I toussilOBJJ.uiEil二5咖SI：Stamkid361.18DEZ3:-LawnsEH?=3.43L96ED.OflOiJM2Stamkid27.048352V2.437T74tf-LK

10、fUE3.7RS1ED.OflOiJM-治血曲17.13EME:出口;画gStamkid3i.ES34DE:LawnsM-LSSRU=时脚D.OflOiJML壮朗仙14.KI78SY2.98S32BK-O&?L549139D0倔cStajukmd-2i.aiETfE?73V乂卿7遇迥8. =.391923.024720g壮朗仙-2L.-GT479SYLM7397GF13.E37S9DD0倔DEtsiukrd3.973:-G.?J2HGn n r-iwir J. i-E-XMd:砸IDE仙血工d-9.fi394E9Tf0.17404.03=396D.0HTO11Stinikid12.32&947

11、Y2.1147943CTn ni rjiTirid. jltf-：:D.0HW3uEtsmkrdl.-QOUlQL沐!斑二omw13Pa:szialilMODDDjs.DOfla-ioStaiukdQ的咖:腮EGEtaiukd上生i匪-:腮光路结构图如下：调节物像高度使中间像高直径大于6mm二、像质评价组合镜头SPT图:+ UHB6D.ti563Glaaa Ciatalcgs Say Aiming肴敲的燼点绘废 有效的踪点隹度Back Focal Length 统计轨遊 圏像空叵空半离抽二作面E7#:二诈 F/t=13.79188-53720.290B5Z423.6407421.400225U

12、B=ffi：Ei 工HFlSPOT IACRAMFI?I ILL Th 2313 UNITS HIT 血FI 口1l-pz；RMS RPDIUS i21.B19.92219.239GEO FJCIUE :H7. H97強9226：3-19!E：filPY DIRH !：HS. t.BR&SIENCE ! CHIEF RAYpH. ZHXCN F Z Q U R ATT U N 1 OF 1对SPT图数据分析：73*近轴放大率(12.7) / (30.68/2)八2+(21.468+19.932+19.239)/32大约 等于37。该显微镜总放大率是6* 19=114.艾里斑满足要求。组合系统信

13、息:15Surfaces日匸口 p:SCHOII:Dzz:均衡统一的，区子=O-OOOOOE+OOO -1.SS34OS I靈纯温良和压力在竺气 -1.993403 E在懐空叵)linage Space ITA 物空叵倔光闽半轻离抽慷高 近轴散大宰 入瞪宾径: 入瞪区裁:入暄宜轻：入瞳宜径区或Field. Type呈大视场主光滋世菴头单位第岌放大率 :-S.305927=0.0Z11432二 026:3.428383SS1L12.73102.3537501.086862二-ZZ.20828二 Qisj e ct heig-ht Hci 亳兴:0.S:0.5875618z垂米心得体会通过ZEMAX的学习，觉得这款软件挺难学的，操作比较复杂。单个镜头设 计或许还好，但是组合起来挺麻烦的，同时考虑 2个镜头数值孔径匹配。还有数 据分析计算，什么样的优化结果才符合要求。我不知道我的显微镜实际做出来效 果怎么样。2 个星期的学习，我真的花了很长时间去做，牺牲了很多休息时间， 但我觉得还是值得的，同时我也得到老师和同学的帮助，我要感谢他们的帮助和 指导。通过这次设计，还是收获颇多的。我体会到设计者的艰辛，也体会到最后 成功的喜悦。