光学设计报告显微镜

光学课程设计报告姓名：徐涛学号：20110259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ImageSpaceNA是0.04483145，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：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backfoallength，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，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。