顯微鏡高倍物鏡的設計方案

高倍物鏡的設計方案

由于高倍顯微鏡物鏡的光學特性變化范圍廣，相對孔徑的數值較高，需要校正的球差和慧差也大大增加，它的設計比中、低倍物鏡的設計要困難得多。本小節將對顯微鏡物鏡設計中有普遍性的問題作一些分析和說明。

初始系統的選定是計算機輔助光學設計的基礎和關鍵。顯微鏡物鏡中高級像差比較大，結構也比較復雜。因此，顯微鏡物鏡設計的初始結構一般都是根據要求的光學特性和成像質量，從手冊、資料或專利文獻中找出—個和設計要求比較接近的結構作為初始結構。

在初始結構確定以后，就需要矯正的像差。我們必須通過像差計算來確定。為此我們把顯微鏡物鏡的像差校正大體分成三個階段來進行。

在顯微鏡物鏡設計中，基本像差就是那些全視場和全孔徑的像差，如：

(1)軸上點孔徑邊緣光線的球差δL′m和正弦差SC′m 。

(2)邊緣視場像點的細光束子午場曲x′tm和弧矢場曲x′sm。

(3)軸上點的軸向色差△L′gc和全視場的垂軸色差△y′gc。在顯微鏡物鏡中—般對 g(435．83nm)和C(656．28nm)這兩種波長的光線消色差，而不像目視光學儀器那樣對F光、C光消色差。因為感光材料對短波比人眼敏感。

(4)畸變只對那些特殊用途的顯微鏡物鏡(如用于攝影測量的物鏡)，才將畸變作為基本像差一開始就加以校正，一般顯微鏡物鏡中不加以校正。由于顯微鏡物鏡的結構比較復雜，校正上面這些基本像差并不困難。

在完成第一階段像差的校正之后，開始進入最關鍵的第二階段的校正。在全面分析完系統像差的校正狀況后，找出最重要的高級像差作為校正對象。在第一階段校正過的像差也必須參與高級像差的校正，因為校正工作是逐步收縮公差的，只有在基本的像差得到校正的前提下，校正高級像差才有意義。在校正過程中，某些不大的像差可能會增加，這時也必須把它們記入校正，如果不能同時校正，就采取折中的辦法是每個高級像差都得到兼顧。如果系統無法使每個高級像差都減小到允許的公差范圍內，那就只能放棄原來所選的原始結構重新選擇一個高級像差較小較完整的結構繼續重復第一階段的工作，知道各個高級像差都降到我們的要求為止。

在使各高級像差達到要求之后，就要開始進行“像差平衡”了。根據系統在全視場和全孔徑內的像差排布規律，自身調整基本像差的數值，再重新進行基本像差的校正，是全視場和全孔徑內可以獲得最佳的成像品質。

其總設計圖如下：

文章來源于：http://www.2340x.cn/item_99_57_0.shtml