显微镜系统设计实验报告

光学系统设计实验报告 设计题目：测量显微镜光学系统 专业班级：光信息 08-1班 学生姓名： 学号： 指导老师： 一实验目的 1. 了解光学系统设计的基本步骤，学会基本外形尺寸的计算。 2. 熟悉 ZEMAX 软件的操作，了解操作要领，学会应用基本的相差评价函数并进行优化。 二、实验器材 ZEMAX软件、相关实验指导书 三、设计要求 1）设计说明书和镜头文件。镜头文件包括物镜镜头文件、目镜镜头文件和光学系统镜头文件。 2）部分技术参数选择： ①目镜放大率 10 ②沿光轴,目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离 280毫米 ③对工件实边缘的对准精度为 2.2微米 ④其它参数自定 3）其他要求 ①视场大小自定，尽可能大些，一般达到商用仪器的一半。 ②可以不加棱镜。如加棱镜，折转角大小自定。棱镜可以按照等效玻璃板处理。 ③可以对物镜和目镜进行整体优化或独立优化。 ④可以加上 CCD。 四、具体设计 1.系统结构设计思路 1)系统结构框图 物体经物镜所成的放大的实像与分划板重合，两者一同经目镜成一放大的虚像。棱镜的型式为斯米特屋脊棱镜，它能使系统成正像，并且使光路转折45°角，以便于观察和瞄准（此处可以不加设计）。为避免景深影响瞄准精度，物镜系统采用物方远心光路，即孔径光阑位于物镜像方焦面上。 （图 1 显微镜系统结构图） 2)等效光路原理图 （图2 显微镜无光轴偏转的等效光路图） 2.外形尺寸计算 1)首先绘出光学系统的等效光路原理图。如图所示，首先将棱镜作为等效空气平板处理。 2)求实际放大率。系统的有效放大率由系统的瞄准精度决定。用米字形虚线瞄准被测件轮廓，得系统有效放大率 由于工具显微镜一般要求有较大的工作距和物方线视场，又要求共轭距不能太长，因而工具显微镜的实际放大率和物镜的放大率均不宜过大。取实际放大率为 3)求数值孔径 4)求物镜和目镜的放大率 目镜的放大率 物镜的放大率 5)求目镜的焦距 30102.02.21.500055.061.061.0 nsinUkNA3e10emmfee25250222.21.55.725.72k6)求视场光阑（分划板）的直径D，考虑到像质及物方线视场的大小，取视场光阑的直径 7)求物方线视场的大小 8)求共轭距(存在等效空气平板) 且有 9)求物镜的焦距 由高斯公式 10)求物镜的通光口径D物和孔径光阑直径D孔 11)求斯米特屋脊棱镜的各尺寸(此次不设计) 3.光学部件的结构形式 1）显微镜物镜的光学性能参数 ...