25×显微镜物镜设计(终)

25×显微镜物镜设计
设计要求：
1. 显微物镜放大倍率为25×；
2. 物方数值孔径NA=0.4；
3. 物高为1mm；
4. 物方工作距不能太小。

设计过程：
第一步：选择初始结构，根据题目要求设置参数显微镜物镜的初始结构选择如下：
在用ZEMAX软件进行设计时，将显微镜倒置设计。

设置参数如下：垂直放大率为0.04，物方数值孔径为0.016，物高为25mm，物方半视场高度为12.5mm。

此时该系统的结构、传函以及像差如图1所示。

从MTF图和像差图可以看出该显微物镜的成像质量还不是很好，需要对其进行校正。

第二步：手动校正
使用ZEMAX软件进行手动校正，手动校正主要是通过改变曲率半径使成像质量逐渐得到优化。

手动校正后，显微镜物镜结构的数据如下：
手动校正后该系统的结构、传函以及像差如图2所示。

第三步：自动优化
首先，建立自动优化函数。

具体过程如下：选择Editors>> Merit Function，弹出Merit Function Editor 对话框，在Type栏中输入EFFL，并将Target定为6.930840，Weight值取1.0；
其次，选择Merit Function Editor对话框工具栏中的Tools>>Default Merit Function,设置Optimization and Reference为RMS～Wavefront～Centroid；
最后，选择“opt”按钮进行自动优化。

自动优化后，显微镜物镜结构的数据如下：
图1 显微物镜初始结构系统报告图
图2 显微物镜手校后系统报告图
图3 显微物镜自动优化后系统报告图
经过自动优化后的显微物镜的结构、传函以及像差如图3所示。

此时，像方数值孔径NA=0.3731118,传递函数接近于衍射极限，成像质量较好，设计完成。

图6 显微物镜自动优化后波相差图。