光学设计之显微镜.docx

课程设计 设计题目显微镜学生姓名Xxx学号 专业班级指导教师竺2009年1月8日 设计题目 显微镜光学设计 成绩 课程设计主要内容 1、本设计的任务是设计显微光学系统。每位同学可根据指导教师所指定的不同技术参数值自行确定具体的设计题目、系统的用途和要求。 2、你所设计的显微光学系统的技术参数如下： （1）视觉放大率：12 （2）出瞳到物面距离（沿光轴）：240mm （3）光轴折转角：60° 3、设计要求：一份设计说明书、一张手工绘制的光学系统图图纸和两张手工绘制的光学零件图图纸。 4、说明书的正文不少于十页；书写格式参照“本科生毕业设计论文书写格式”。 5、按以下顺序装订毕业设计说明书：封面、任务书、目录、中文摘要（含关键词）、正文、参考文献、封底。 指导教师评语 2 签名： 目录44455 561313-图■-路■-光- 想 □ub 理 的路路镜思骤程尺设思微计步过形路计显设计计外光缺计设12设设12优设:算-■:计-■ 的 寸计施-措-进改-及相心点感111233345 摘要：光学显微镜在当今的科研、生产、医疗等众多方面都有着越来越广泛的应用，已成为基础科研、生产工具。在诸多专业领域众多需要特定的专用显微镜。本次设计的是放大率为120x的显微镜。 关键字：目镜物镜视场角分辨率zmax软件 显微镜设计 1一、显微镜成像原理 显微镜(microscope)是为提高人们获得微小信息能力的光学仪器。往往把将近处物体进行放大的光学系统称为显微镜系统。显微镜系统通常由物镜和目镜两部分组成，实质上是利用一个物镜和一个目镜产生两级放大的复式显微镜(需要光路对准时往往会加场镜)。 目镜 B图1是显微镜成像的光路图，图中的物镜和目镜均用薄透镜表示。显微镜的物镜AB处于物镜的两倍焦距之内一倍焦距之外，它首先经过物镜将一放大的倒立实像AB成像于目镜的物方焦平面上或焦平面以内很靠近的地方，然后目镜将这一实像再次放大成一放大的正立虚像A”B”，且成像于无穷远或人眼的明视距离以外，以供眼睛观察。显微镜对物体进行两次放大，因此与放大镜相比，具有更大的放大率，能观察到肉眼所不能直接观察的微小物体，分辨更细小的细节。在这里目镜相当于放大镜，只不过这时放大镜的物是物镜所成的像而已。 2设计思路 用户提了三个方面的要求：光轴的转折角为60°，出瞳到物面的几何距离(沿光轴)为240mm，视觉放大率为12倍。 根据用户所提出的要求，我做了如下的考虑：由于用户所要求的12X的显微镜属于低倍光学显微镜，故其主要用途是用于观察生物细胞，细菌，植物的表皮结构等。首先我考虑了转折角度的问题，转折角为60°，可以选择用等腰棱镜，使光线转折60°。因此我选择了等腰棱镜。其次我考虑了分辨率。人眼的最小分辨角为1，但一般为了让人眼看的舒服一点，可以将角度放大到2-4。12倍的放大率理论上是可以分辨6um的物体，但那样人眼会长时间处于疲劳状态。 设计步骤 系统结构框图 分划板 显微物镜物面 设计过程3.1外形尺寸的计算 放大倍率为12x。选择物镜跟目镜的放大率，我设计的显微镜分辨率为。=1.5um计算物镜的数值孔径0.61X…。 根据式NA=，入取550nm，则NA=0.06b分配物镜和目镜的放大率根据数值孔径NA=0.06，可选择B=3x物镜，则目镜的放大率4x由于12x的惠更斯目镜跟平场目镜相比较，平场目镜的视场较大，象质较好，所以我选择了12.5乂的平场目镜代替了12x的惠更斯目镜 ⑶计算物镜和目镜的焦距匕和f/=F%=36.37mm\A~P}费鲁=20?02mmLs计算显微镜的总焦距f了二竺二20.81mmr计算目镜的线视场。 2jf=隹fxtanof计算物镜的线视场2y2y=^-=fi 3.2光路设计 3.2.1物镜的设计表3.1 Surf:Type Gcimrent Radius Thickness DEJ Standarl Inziciity 4.000000 3T0* Standard 100.477242 ■/ 1.500000 Standard. -3.559346 ■/ 1.200000 3人 Standard. -10.436713 ■/ 14^.000000 IMA Standard Infinity 图3.1 图3.1为本次实验的物镜的二维图，我采用的是正向光路，优化以后，各镜头参数如表3.1所示。 点列图■+0.HBtl*u.lj.l. -0.65S3 T、F-r， S=jDZACRFk 二FT7RM马?7G1 二FT7RM马?7G1= UNITSFP=MICRObE. FIEI■:: - ；■ RMSRADIUS: 11,皈口 13.751 -^nniii： n.nii 10.6B2 况W 土L=Jk! ]UZ LIL5L !LILlk-n _E\S