20倍物面到出瞳距离400MM显微镜设计

摘要：一个完整的显微镜系统设计是十分复杂的，涉及到光学设计、机械设计、电路设计等多方面知识；现代显微镜大多数与计算机技术和自动控制技术相结合，是光机电算相结合的高科技产品。本课程设计为工厂设计一有效视放大率为20的显微镜。在设计过程要根据显微镜的使用要求来进行显微镜选型设计，选好形式之后，初步选择它的外形尺寸和放大倍率、分辨率等主要参数，基于理想光学系统的有关计算公式，例如高斯公式、牛顿公式，对显微镜的初始外形尺寸的计算，得到所需的物镜、目镜和有关的各种参数；详细设计物镜、目镜以及其它附属结构的光学系统；软件设计，在ZEMAX软件中进行优化，得到符合要求的物镜、目镜和有关的像质评判图，组装显微镜系统，并进行优化；接着，又对显微镜进行了简单的照明系统，对照明系统的选用提出了技术方面的要求;设计中充分考虑到了经济性。
1概述
显微镜是指为提高人们获得微笑细节信息能力的光学仪器，显微镜由物镜和目镜组合而成的，其作用是把被观察的物体放大为一个实象位在目镜的焦面上，然后通过目镜成像在无限远供人观察。只有当物体对人眼的张角不小于某一值时，肉眼才能区别其各个细部，该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下，即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时，可达到1'。为易于观测，一般将该量加大到2'，并取此为平均目镜分辨率。物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着，在没有仪器的条件下，目视分辨率ε=2'的眼睛，能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。
Z1.1 放大镜的成像原理`Gc
　　表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光路图如图-1所示。位于物方焦点F以内的物AB，其大小为y，它被放大镜成一大小为y'的虚像A'B'。放大镜的放大率WΓ=250/f' 式中250--明视距离，单位为mm，f'为放大镜焦距，单位为mm该放大率是指在250mm的距离内用放大镜观察到的物体像的视角同没有放大镜观察到的物体视角的比值。
1.2 显微镜的成像原理sW
　　 图1.1被显微镜成像的原理图。图中为方便计，把物镜L1和目镜L2均以单块透镜表示。物体AB位于物镜前方，离开物镜的距离大于物镜的焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，它经物镜以后，必然形成一个倒立的放大的实像A'B'。 A'B'位于目镜的物方焦点F2上，或者在很*近F2的位置上。再经目镜放大为虚像A''B''后供眼睛观察。虚像A''B''的位置取决于F2和A'B'之间的距离，可以在无限远处（当A'B'位于F2上时），也可以在观察者的明视距离处（当A'B'在图中焦点F2之右边时）。
1.3显微镜的重要光学技术参数W
　　　显微镜的光学技术参数包括：数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好，它们之间是相互联系又相互制约的，在使用时，应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系，但应以保证分辨率为准。8©
1.3.1 数值孔径*XQ
数值孔径简写NA，数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数，是判断两者（尤其对物镜而言）性能高低的重要标志。其数值的大小，分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。*
　　数值孔径（NA）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n）和孔径角（u）半数的正弦之乘积。用公式表示如下：NA=nsinu/2|<
1.3.2 分辨率OO