光学设计报告——显微镜.pdf

光学课程设计报告 姓名：徐涛 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：刘志建 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 一、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： 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： 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： 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： 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： 通过该系统信息图可知 Image Space NA 是 0，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 NA 0 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： 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（13.158 ）。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. 二、目镜优化分析 优化后的目镜结构： SPT图： MTF图： 组合 一、组合状态 合并后数据如下： 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： 对 SPT图数据分析： 73* 近轴放大率（ 12.7 ）/{ （30.68/2 ）^2+[(21.468+19.932+19.239)/3]^2} 大约 等于 37 。该显微镜总放大率是 6*19=114. 艾里斑满足要求。 组合系统信息： 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，