光学设计报告显微镜.doc

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 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： 放大率为-5，接近目标值-6。 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： 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。 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 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。 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 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 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，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。