一种新型的底部对准光学系统设计

介绍了一种新型的底部对准系统,倍率的变化不是靠换不同物镜,而是靠变换辅助物镜焦距来变换倍率。x、y向工作台带动整支光路运动,不会给光路带来光轴偏离误差,z向调焦则通过前后移动物镜观察成像。     

红外显微物镜设计

对红外显微光学系统进行了研究.根据光学系统设计指标,应用无限远校正方法和反向追迹的方法设计两款不同放大倍率的红外显微物镜.并给出了两款工作波段在8～12 μm,放大倍率为1×和3×,工作距离均为25mm,物方线视场为20 mm的透射式红外显微物镜的设计结果和公差分析.     

带对准光路的激光细胞穿孔显微物镜设计

针对近红外光谱可对活体组织进行无损伤穿孔,并解决在穿孔中需要重新对焦的问题,通过Zemax软件对7片式前置光阑显微物镜结构在0.48～1.48mm波长范围内进行了宽光谱消色差的优化设计。设计实现了像距为无限远的多光谱共焦成像,其放大倍率为40,数值孔径0.5,最大焦面漂移量仅为27mm,可见光波段在空间频率为350 lp/mm时,0.7视场的MTF＞0.5,具有较高的分辨力。并且在波长1480 nm处,MTF值接近衍射极限,具有较高的能量,满足细胞穿孔的要求。文中还给出了实验结果,并预测其应用前景。     

共轭距可变的光刻投影物镜光学设计

一种用于印刷电路板(PCB)的激光直接成像(LDI)光刻设备,需要加工高密度互连(HDI)基板的厚度变化范围为0.025~3mm,为此设计了一种共轭距可变的光刻投影物镜。采用双远心光路结构,通过压缩物方和像方远心度误差的办法,可以有效地实现共轭距变化范围达3mm。采用正负光焦度合理匹配,可以有效地在共轭距变化范围内很好地校正波像差、畸变等像差,实现良好的成像质量。以光刻投影物镜光学设计的具体实例,证实了通过压缩物方和像方远心度误差的办法,可以有效地获得共轭距变化一定范围的光刻投影物镜,并在该变化范围内保证实际光刻设备所要求投影物镜的成像质量。     

大倍率干涉显微物镜的光学系统设计北大核心CSCD

干涉显微物镜是干涉测量显微镜的关键部件,在微纳表面三维形貌测量中应用广泛。设计了一款无限远共轭大倍率Mirau干涉显微物镜,其放大倍率为50×,数值孔径为0.5。基于系统长工作距的特性,干涉物镜采用反远距物镜结构。根据二级光谱理论,分析了干涉物镜的二级色差校正,合理选择了玻璃材料和初始结构。利用光学设计软件Code-V进行系统优化设计,设计结果表明,光学系统全视场范围内在800lp/mm处的调制传递函数大于0.3,其他各项指标满足设计要求。通过非序列模式建模对所设计的干涉物镜进行光线追迹,仿真分析得到清晰的牛顿环干涉图,结果验证了设计的合理性。     

20×Mirau型白光干涉显微物镜的设计

对于具有动态特性的MEMS陀螺仪表面形貌的检测,采用传统接触式检测方式难以实现。本文设计一款无限远场校正的20× Mirau型白光干涉显微物镜成像系统,实现对MEMS陀螺仪无接触式的表面缺陷检测。系统工作于可见光波段,数值孔径NA=03,放大倍率为20倍,工作距离31mm,总体长度为4585mm。系统包含光学成像部分和Mirau型干涉部分,光学成像部分的成像质量接近衍射极限,各项设计指标均满足要求;通过VirtualLab软件对干涉物镜进行光路的干涉仿真并得到清晰的干涉条纹,验证了设计的合理性。     

近红外大数值孔径平场显微物镜设计

为满足飞秒激光微纳加工系统对高加工精度和大加工范围的需求,首先确定了该系统的重要组成部分-无限共轭距显微物镜所需具备的特性及设计指标。依据薄透镜组的初级像差理论,针对飞秒激光波长推导出光学系统为校正匹兹凡场曲和二级光谱所需满足的条件。该镜头由11片球面透镜构成,所选用材料皆为国产玻璃,同时避免三胶合结构的使用。设计了一套工作波长为785~815 nm,数值孔径为0.9,像方视场为22.5 mm,放大倍率为40的近红外平场复消色差显微物镜。设计结果表明:该镜头的MTF良好,全视场波像差均小于0.08,各种几何像差均远小于公差且满足平场和复消色差条件,能量集中度高。使用补偿器放松材料公差、加工公差和装调公差,公差分配后全视场RMS波像差小于0.09,满足实际应用要求。     

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。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9~32 mm,系统采用光学变焦方式,变焦范围为6~24 mm,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 in（1 in=2.54 cm）CCD,其像元大小为5.5 m。利用Zemax进行光学系统设计优化,在截止频率91 lp/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。     

“细胞工厂”显微监测装置的光学设计

基于目前国内对于细胞工厂(1~40层培养皿)监测观察方法的局限性,为了方便观察,节省时间,提高工作效率,设计出一款用于监测"细胞工厂"中培养细胞的长工作距离的视频显微物镜。设计利用卡塞格林反射系统,放大倍率为5×,工作距离85mm,数值孔径(NA)达到0.3,根据培养皿中的细胞大小,经过计算,运用ZEMAX软件进行模拟,配以维视图像生产的MV-200UC 1/3″电荷耦合器件(CCD)进行观察,接以视频显示器二次放大,总放大倍率M在200倍左右,系统分辨的最小距离在1.1μm左右,满足分辨培养皿细胞的要求。     

含高次塑料非球面的头盔微光夜视物镜设计

为使头盔微光夜视镜的重量更轻,同时保证其较好的成像性能,分析了光学塑料的特性及其加工,通过引入高次塑料非球面,设计了含有3个高次塑料非球面的6片式微光夜视物镜.该物镜具有大视场(40°、小F数(F/1.25)、小畸变(1%)的特点,光学传递函数在空间频率40lp/mm时,轴上传函≥0.6,轴外传函≥0.4,满足微光夜视物镜成像要求.相对具有同样性能的传统物镜系统,总长41 mm,为传统物镜的82.6%,重量13.3 g,仅为传统物镜的32.7%.为头盔式微光夜视系统减重设计提供了一个新的参考思路.