基于Zemax的简单连续变倍显微物镜设计

针对目前工业检测用的连续变倍显微物镜分辨率低的问题,结合机械补偿结构的变焦原理,实现了基于Zemax的简单连续变倍显微物镜设计。该物镜由6片材料为F1、K9、ZF3组合的双胶合组构成,结构简洁成像质量接近衍射极限,可以0.7×⁴.5×连续变倍,能与1/3英寸CCD匹配。利用MATLAB对变倍组和补偿组的运动轨迹进行拟合,验证了其可行性,结果表明整个连续变倍显微物镜满足工业视频检测的使用要求。     

六倍连续变倍双目立体显微物镜的光学设计

概要叙述了6x连续变倍双目立体显微镜光学系统的设计思想,包括光学系统参数的确定,显微物镜光学系统的结构形式的分析与选择,确定变倍部分的变倍与补偿方式及具体结构形式的考虑。     

用于MEMS振镜激光扫描的显微物镜设计

为满足微机电系统（micro-electro-mechanical system,MEMS）二维激光扫描系统对显微物镜小入瞳直径、大入射角度、大视场的要求,利用光学设计软件Zemax设计了一款入瞳直径为1.1 mm,可匹配MEMS二维振镜±18°大扫描角度的近红外无限共轭微型显微物镜。该物镜总长小于23 mm,数值孔径为0.4,分辨率为1.26μm,工作距为900μm,各项像差校正良好,满足使用需求。设计结果表明,该微型显微物镜可满足便携式皮肤检测仪器的MEMS二维振镜激光扫描系统的应用要求。     

共聚焦激光扫描显微系统光学设计

为了实现非接触式、快速高精度的光学检测,设计了一种共聚焦激光扫描显微光学系统。在保证设计指标的前提下,简化了各光组的结构,采用7片球面透镜并以K9玻璃作为透镜材料。使用Zemax软件对光学系统进行了设计和仿真。结果表明:物镜的数值孔径为0.49;系统的径向和轴向光学分辨率分别为0.400μm和0.772μm;显微聚焦系统聚焦弥散斑直径小于2μm;照明系统聚焦弥散斑直径小于10μm;探测系统的聚焦光斑直径小于20μm;根据仿真结果确定了针孔1和针孔2的尺寸均为20μm,且厚度不超过0.1mm;各子系统的MTF曲线均接近衍射极限,具有很高的光学传输效率。     

四组元连续变倍显微物镜的光学系统

本文介绍一种新型的机械补偿，非物象交换原则和物象交换原则共存的四组元连续变倍显微物镜的变倍原理，理想光学系统的有关计算公式，补偿组凸轮曲线计算公式。结合变倍显微物镜光学系统，说明在进行光学时如何运用这些公式等。     

一种长工作距视频显微镜光学系统设计

视频显微镜随着CCD探测器的发展得到了广泛应用。但其工作距离受以往折射式光学系统的限制,工作距离较短,影响了其应用范围。分析了长工作距视频显微镜的像差特点,并结合其长工作距离,利用光学设计软件Zemax进行光学成像效果的仿真,给出了工作距84.5mm,数值孔径0.16,光学放大倍率5倍,物方线视场1.2mm,分辨率7.7μm的折反射式显微镜光学系统的设计结果。     

生物显微镜变倍物镜的光学设计

生物显微镜也可以像体视显微镜一样进行连续变倍观察,提出了生物显微镜变倍物镜的光学设计方法,介绍了设计前要求考虑的各项技术指标,以解决物镜像质和结构紧凑之间的矛盾,最终给出了一个变倍比达到10:1的生物显微镜变倍物镜的设计实例.     

高分辨宽光谱微型拉曼光谱仪的设计

为了同时满足光谱分辨率、光谱范围、探测器(CCD)上光谱信号覆盖区域要求,提出一种基于Czerny-Turner(CT)结构拉曼光谱仪的综合设计方法,通过Zemax软件采用逐步手动调节光栅倾斜,自动优化聚焦镜、柱面镜以及CCD间倾角和距离的方式,设计出全波段光谱分辨率优于4cm-1,光谱波数范围为80~3 967cm~(-1),光学结构尺寸为90mm×130mm×40mm的微型拉曼光谱仪。     

Probe design optimization for a high-resolution scattering-type scanning near-field optical microscope

The scattering-type scanning near-field optical microscope (SNOM) has a probe with a sharp tip for use in high resolution imaging. As sharp a tip as possible is generally considered ideal for the observations, but actually, a sharp tip does not always provide a high resolution SNOM image. We numerically examined the scattering property of the SNOM probe by the three dimensional finite difference time domain method. In this paper, we show the criterion for the ideal scattering probe which satisfies the simple relation between radius and taper angle of the tip.     

A method for evaluating microscope objectives to optimize performance of confocal systems

A method for evaluating the performance of microscope objectives on two types of confocal scanning optical microscope is presented. Of these two confocal microscope types, off-axis beam-scanning systems are found to require microscope objectives which have been corrected for flatness of field as well as for spherical aberration and astigmatism in order to obtain maximum axial and laterial resolution. In the case of on-axis specimen-scanning microscopes, less highly corrected objective lenses (not corrected for flatness of field) may in practice prove to have superior resolving properties.     

光谱共焦显微镜的线性色散物镜设计

由于色散物镜轴向色散与波长间的非线性会导致仪器整体性能下降,本文研究了光学系统轴向色散与透镜组之间的关系,推导了轴向色散的传递公式.为得到较大的线性轴向色散,根据轴向色散的传递公式提出了一种正负透镜组均采用线性色散光焦度组合且正负透镜组分离的镜头结构.光学优化设计表明,具有正负透镜分离结构的色散物镜可以得到低的球差和大的轴向色散,而且具有较大的工作距离.设计的色散物镜在430～710 nm得到了1 mm的轴向色散,轴向色散与波长之间的相对非线性度为4.6％,灵敏度的波动量小于整体的1/3,优于之前的研究.采用所设计的色散物镜,光谱共焦显微镜能够得到优于0.3 μm的轴向分辨率和优于5 μm的横向分辨率,满足精密测量的需求.     

用于电晕检测的日盲紫外光学系统设计

日盲紫外光学探测器可以精准的接收到电晕放电产生的紫外辐射。利用Zemax软件设计了一款定焦日盲紫外光学系统,该系统由五片球面透镜构成,工作波段240 ~280 nm,匹配靶面直径18 mm的紫外像增强器,F数为2.5,焦距为50 mm,视场角为20.4°,光学总长为72 mm。调制传递函数在空间频率20 lp/mm处全视场均大于0.8,最大畸变小于0.5％。分析了系统在-20 ~60 ℃的离焦现象,计算了各温度下的热离焦量,采用被动式机械补偿的方法校正了由温度变化产生的热差。最后,通过蒙特卡洛分析模拟,对系统给出了合理的公差分配,分析结果表示系统加工装配后仍具有较好的成像质量。     

适用显微镜质量测试的高分辨率测量镜头设计

利用Zemax光学设计软件设计了一款适用于光学成像尺寸为38mm的互补金属氧化物半导体(CMOS)型工业相机的高分辨率测量镜头,该工业相机用于自动化定量分析检测显微镜像差。通过数码图像处理的方式去评判显微镜物镜性能的好坏。在满足性能要求基础上,对普通的测量镜头结构加以优化,使得测量镜头拥有非常高的分辨率。该镜头焦距为36mm,后工作距约为32mm,视场像面高度为36mm,在90lp/mm处,中心视场调制传递函数(MTF)值大于0.45,边缘视场MTF值大于0.25。