40倍显微物镜光学系统的设计(6)

2025-04-28

图5-3 初始结构各参数仿真图 图5-4自动优化后各参数仿真图

5.3 物镜的光线像差(Ray Aberration)分析

通过光线特性曲线来分析光线像差,以显示关于入瞳坐标函数的光线像差。本次设计的40X显微物镜系统的光线特性曲线如图5-5所示。

图5-5 物镜的光线特性曲线图

5.5 物镜的光学传递函数(MTF)分析

光是一种线性变化的波长,只要给定相应的条件,光就可以保持它的线性不变性,所以我们就可以引用高等数学的方法来分析它的性能。FFTMTF是用快速傅立叶变化算法计算的MTF是最基本的成像光学系统的评价方式,它能靠数学的自有的严谨性提供精准的数

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据此时的传递函数接近于衍射极限,成像质量好。图5-5为照相物镜的光学传递函数图。

图4-5 照相物镜的MTF图

由以上几个参数分析可知,这次设计的物镜比较成功。

5.6 最终仿真参数分析

原始物高设定如下:

最终仿真参数如下:

由图可看出:

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(1)物方数值孔径NA= ,与要求的0.65很接近;

(2)初始设定的物高为12.5,仿真所得像高为0.31,则放大倍数m=1.25/0.497=25.1,与要求的放大倍数40倍十分接近。

最终的仿真参数基本符合设计的要求。

6心得体会

在设计初期,我对于光学系统和ZEMAX仿真软件都是盲目一无所知的,因为所学知识有限,我手上又没有相关的文献和书籍,就只有去图书馆查资料,去网上学习软件的应用以及咨询指导老师来获取相关知识,所幸天道酬勤,我不仅学会了ZEMAX的设计过程和仿真,还对光学系统的设计有所研究,在每一次的自我挑战与完善的过程中,我不断的成长,自学的能力也有所提升。

这次实验我不仅学到了ZEMAX软件的使用方法,会计算参数,会仿真,会模拟光迹,会模拟实物。还对光学系统的设计流程有所了解,掌握了光学系统的基本设计思路和步骤,最重要的是对自我的锻炼,提升了我找资料浏览书籍和沟通的自学能力。虽然整个过程很困难,阻碍重重,但在圆满完成任务之后,我还是很有成就感的,令我感到很欣慰。 40倍物镜的光学系统设计终于顺利结束,在此也感谢那些给与我帮助的老师和同学,没有你们我是不可能完成这个任务的,非常的谢谢你们。

7参考文献

[1]袁旭沧,现代光学设计方法,北京:北京理工大学出版社,1995. [2]胡家升,光学工程导论,大连:大连理工大学出版社,2005.

[3]华家宁,现代光学技术及应用,江苏: 江苏科学与技术出版社,2005. [4]朱自强,现代光学教程,四川:四川大学出版社,1990. [5]谢建平,近代光学基础,北京:中国科学技术出版社,2006.

[6]王志坚,郑建平等. 变焦光学系统设计[J ] . 长春光学院精密机械学院学报,1992. [7]李林,安连生. 计算机辅助光学设计的理论和应用[M] . 北京:国防工业出版社,2002. [8]陶纯堪. 变焦距光学系统设计[M] . 北京:国防工业出版社,1988. [9]R. Kinslake, Lens design Fundamentals, 1978, Academic Press.

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[10]R. Kinslake, Optical system design, 1983, Academic Press. [11]M. Laikin, Lens design, 1991, Marchl Dekker.

[12]R. E. Fischer, Optical system design, 2000, McGraw Hill. [13]张以谟,应用光学,1982,机械工业出版社。 [14]王之江,光学设计理论基础,1985,科学出版社。 [15]袁旭沧,光学设计,1983,科学出版社。

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