40倍顯微鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)仿真流程

顯微鏡物鏡的初始結(jié)構(gòu)選擇如下：

根據(jù)圖片我們不難發(fā)現(xiàn)，初始的鏡片成像的質(zhì)量并不理想，這是ZEMAX軟件的特性所致，我們進(jìn)行一下步驟，也就是軟件的自動(dòng)優(yōu)化校正。

首先，建立自動(dòng)優(yōu)化函數(shù)。具體過(guò)程如下：選擇Editors>>  Merit Function，彈出 Merit Function Editor  對(duì)話框，在Type欄中輸入EFFL，并將Target定為6.930840， Weight值取1.0； 其次，選擇Merit Function Editor對(duì)話框工具欄中的Tools>>Default Merit Function， 設(shè)置Optimization and Reference為RMS～Wavefront～Centroid；

最后，進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。顯微鏡物鏡結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如下：

 

經(jīng)過(guò)自動(dòng)優(yōu)化后的顯微物鏡的結(jié)構(gòu)、傳函以及像差如圖所示。此時(shí)，傳遞函數(shù)接近于衍射極限，成像質(zhì)量較好，基本上達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

 

通過(guò)光線特性曲線來(lái)分析光線像差，以顯示關(guān)于入瞳坐標(biāo)函數(shù)的光線像差。本次設(shè)計(jì)的40X顯微物鏡系統(tǒng)的光線特性曲線如圖所示。

 

光是一種線性變化的波長(zhǎng)，只要給定相應(yīng)的條件，光就可以保持它的線性不變性，所以我們就可以引用高等數(shù)學(xué)的方法來(lái)分析它的性能。FFTMTF是用快速傅立葉變化算法計(jì)算的MTF是最基本的成像光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式，它能靠數(shù)學(xué)的自有的嚴(yán)謹(jǐn)性提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)此時(shí)的傳遞函數(shù)接近于衍射極限，成像質(zhì)量好。下圖為照相物鏡的光學(xué)傳遞函數(shù)圖

 

5、最終仿真參數(shù)分析 原始物高設(shè)定如下：

由圖可看出：

(1)物方數(shù)值孔徑NA與要求的0.65很接近；(2)初始設(shè)定的物高為12.5，仿真所得像高為0.31，則放大倍數(shù)m=1.25/0.497=25.1，與要求的放大倍數(shù)40倍十分接近。

最終的仿真參數(shù)基本符合設(shè)計(jì)的要求。

 

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