带校正环的物镜光学设计.pdf

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1、第38卷第3期2016年6月光学仪器V01．38，No．3OPTICALINSTRUMENTSJune，2016文章编号：1005—5630(2016)03—0233—05带校正环的物镜光学设计陈新锦(麦克奥迪实业集团有限公司，福建厦门361006)摘要：利用软件Zemax设计一款可用于盖玻片校正的显微物镜，该物镜采用逆向光路设计，无限远校正系统，其放大倍数为40X，可见光波段，数值孔径为o．6，校正的盖玻片厚度范围为o～1．5n21n，管镜配合能满足讹ointn视场。从镜头专利库殂B怂、E中选择合适的镜头作为初始结构，通过设定合理的优化函数优化该镜头，对最后的结果进行成像

2、指标分析，该款物镜能满足使用要求。关键词：光学设计；盖玻片校正；无限远校正系统中图分类号：TH742文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2016．03．008OpticaldesignofobjectivewithcorrectioncollarCHENXi力in(MoticGroupCo．，Ltd．，Xiamen361006，China)Abstract：AmicroscopeobjectiveisdesignedtocorrectthecoverslipbyZemax．Theobjectiveisoptimizedtoinfinity

3、-correctedsystembyusingthemethodofinvertedopticalpathwithvisiblewave-band．Thisobjectivewithnumericalapertureof0．6andmagnificationof40timescanmeetthefieldof(P20mmwithtube1ens．Theobjectivecansatisfytheapplicationwithcoverslipthicknessvariatefrom0mmto1．5mm．Theappropriateinitialstructurecanget

4、fromlenspatentsOfZEBASE．Thesystemisoptimizedbysettingreasonableoptimizationoperand．Itsatisfiesrequirements．Keywords·opticaldesign；coverslipcorrect；infinity-correctedsystem引言由于盖玻片的制造误差使其厚度不一，而高数值孔径的显微物镜对盖玻片厚度要求较高，因此导致成像质量下降，对应的性能下降数值叫如表1所示。另外由于所观察标本覆盖的盖玻片厚度规格不同(例如应用在工业观察导电粒子时，玻璃盖板厚度不均)，就需要更

5、换不同规格的物镜使用，会造成客户生产成本的增加和管理的混乱。所以基于上述的需求出发，本文设计一款带校正环的物镜，在物镜的中部装有环状的调节环，当转动调节环时，可调节物镜内透镜组之间的距离，从而校正由盖玻片厚度不标准引起的像差。1设计参数四大品牌(Zeiss／Leica／Olympus／Nikon)对应的物镜参数如表2所示，综合考虑客户的需求和市场定位，设定此设计目标为：数值孔径为0．6，最大工作距离为3．3mm，焦距为4．5ram(与焦距为180mm的收稿日期：2015—08—31作者简介：陈新锦(1979一)，男，工程师，主要从事光学设计方面的研究。E-mail：gjsc

6、xj@163．corn·234·光学仪器第38卷管镜配合)，校正的盖玻片厚度范围为o～1．5mm，满足①20mm视场。表1盖玻片厚度变化的性能下降Tab．1Performancedeteriorationwithcoverslipthicknessvariation2光学设计2．1初始结构的选择对于光学设计者来说，最好最快的方法是直接从专利中选取一个适当的结构作为初始结构嘲。选择初始结构的原则是数值孔径和视场与设计的要求相掣3

7、，通过对主要的参数指标分析计算，然后从镜头专利库ZEBASE中选择一个NA=O．65的40倍镜头作为初始结构。2．2设计思路此物镜属于高倍物镜，相对

8、孑L径较大，那么在系统像差校正时困难较大，若在系统的前部放一齐明透镜，则对轴上点不引进像差，这样大大减少了后面系统的孔径角负担，系统的残余像差不大[4]。为不失一般性，设前组为一弯月透镜，如图1所示，其玻璃折射率为咒。设前组透镜第二面符合齐明条件，其角放大率y为y一丝一生丝一孕』(1)“1U2l1n由阿贝不变量公式由此求出第一面曲率半径要求第二面满足齐明条件，则由此得到第二面的曲率半径1挖(1一去)一1甲1rlrl挖￡1一!≥岩一安卺一缶去易一r2(1+土)一南一警图1齐明透镜Fig．1Aplanaticlens(