长工作距变焦显微系统物镜设计

长工作距变焦显微系统物镜设计

激光内雕机在进行激光内雕时,经常会存在激光“炸点”不均匀的情况,需要对其进行放大分析,从而更好地控制激光束的能量。本文根据企业激光内雕“炸点”观察需求,设计了一款长工作距变焦显微物镜。

玻璃内部的“炸点”观察范围为9mm~32mm,系统采用光学变焦方式,分辨率小于5μm,变焦范围为6mm~24mm,放大倍率为4~×~16~×,变倍比为4倍。探测器采用了一款型号为VA-1MG2的1/2英寸CCD,其像元大小为5.5μm。

利用Zemax进行光学系统设计优化,在截止频率91lp/mm处,各组态下各视场的MTF值均大于0.4,在中心视场和0.7视场处均接近衍射极限。点列图的RMS 半径也均小于艾里斑半径,满足长工作距变焦显微系统的各项指标需求。

长工作距变焦显微系统在变焦显微镜的基础上增加了工作距较长的优点。因此,如何设计一款具有长工作距离的变焦显微系统成了一个研究的重要方向。

本文完成的长工作距变焦显微物镜设计主要为:首先对变焦光学系统的国内外研究现状进行介绍;其次对激光“炸点”观测的工作原理进行了阐述;然后对变焦光学系统原理及其补偿方式介绍;根据设计参数指标选取了合适的长工作距变焦显微系统的初始结构并对其进行优化设计;最后进行了长工作距变焦显微系统的像差分析、公差分析以及机械结构设计。