N.A.0.75平场复消色差显微物镜光学设计

薛金来; 巩岩; 李佃蒙

doi:10.3788/CO.20150806.0957

N.A.0.75平场复消色差显微物镜光学设计

doi: 10.3788/CO.20150806.0957

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林长春 130033

基金项目: 吉林省重大科技攻关专项资助项目(No.20140203001GX)

详细信息

通讯作者:
薛金来(1986—)，男，黑龙江哈尔滨人，硕士，研究实习员，主要从事光学设计及检测等方面的研究。E-mail:xuejinlaihrbeu@126.com

巩岩(1968—)，男，吉林梅河口人，博士，研究员，主要从事短波光学、光机系统集成等方面的研究。E-mail:gongy@sklao.ac.cn

李佃蒙(1988—)，男，山东德州人，硕士，研究实习员，主要从事结构设计和系统装调等方面的研究。E-mail:dmli1988@163.com

中图分类号: O439
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出版历程
- 收稿日期: 2015-06-10
- 录用日期: 2015-07-22
- 刊出日期: 2015-01-25

Optical design of the N.A. 0.75 plan-apochromatic microscope objective

State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China

摘要

摘要: 为解决普通生物显微物镜视场小、场曲和色差严重的问题,本文利用光学软件Code V设计了一款20×平场复消色差显微物镜,通过合理的结构优化、光焦度分配及材料选择,使该物镜具有大视场、高数值孔径、平场复消色差的特点。设计分析结果表明,该物镜平场数为0.11 μm,最大焦移量为0.5 μm,满足显微物镜国际标准的规定;光学传递函数(MTF)曲线与理论衍射极限接近,达到指标要求,该物镜在可见光范围内实现了平场复消色差设计。公差分析结果表明RMS波前差劣化至0.24λ,能够满足加工和实际应用要求。
- 光学设计 /
- 显微物镜 /
- 平场复消色差 /
- 大视场
Abstract: To improve the common microscope objective with small field of view, poor field curve and chromatic aberration correction, A 20× plan-apochromatic microscope objective is designed in this paper by Code V software. This objective has a large field of view, high N.A., and plan-apochromatic characteristic designed by reasonable structure optimization, focal power distribution and material selection. The result shows that the objective is a plan-apochromatic lens in visible wide band. The plan field number is 0.11 μm and the largest focal shift is 0.5 μm, which meet the specification of the international standard for microscope objectives. The MTF curve is closed to the diffraction limit. The tolerance analysis shows that RMS wavefront error gets worse to 0.24λ and the objective lens can be applied and manufactured actually.
- optical design /
- microscope objective /
- plan-apochromatic /
- large field of view

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图 1 光学系统结构图

Figure 1. Structural diagram of optical system

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图 2 光学传递曲线

Figure 2. Curves of modulation transfer function

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图 3 色球差、像散、场曲及畸变曲线

Figure 3. Spherochromatic,astigmatic,field curves and distortion curves

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图 4 像差曲线

Figure 4. Ray aberration curves

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图 5 衍射能量分布

Figure 5. Distribution of diffraction energy

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图 6 公差分析曲线

Figure 6. Curves of tolerance analysis

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表 1 物镜的设计指标

Table 1. Design index of the objective

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表 2 玻璃参数对比表

Table 2. Parameters comparison of the glasses

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表 3 波前分析表

Table 3. Wavefront analysis

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表 4 公差分配表

Table 4. Tolerance distribution

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