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大视场显微镜的设计

2016-05-20技术资料

大视场显微镜的设计

该仪器属于大视场、大孔径的目视光学仪器, 成像系统由物镜、辅助物镜、平面分光镜、球面反射镜和大目镜组成。下面分别说明各组元的设计方法。
1辅助物镜的设计

    从图1 可知, 在物镜和辅助物镜之间是平行光路。物镜和辅助物镜分别单独校正像差。根据仪器的体积要求确定辅助物镜到像点B  或C  的距离后, 就可以确定辅助物镜的焦距。考虑到仪器的工作原理, 辅助物镜至B  或C  的距离在400mm~450mm      之间比较合适。辅助物镜的孔径是由物镜孔径及两者之间的距离确定的。辅助物镜的焦距和孔径确定后, 得到相应   ′值, 根据   ′值确定相应的结构形式。
2物镜的设计

    为了在同一仪器中获得不同的放大倍率以满足不同的观察需要, 设计了多个倍率的物镜, 变换倍率后各物镜仍然齐焦。物镜与辅助物镜组合后的倍率为4 倍、6 倍、8 倍、10 倍, 物像共轭距为无穷远, 相对孔径在 12.5~ 13.5 之间, 焦距在40     ~ 100   之间, 物方视场直径  13      ~ 35    之间。为了使各个倍率物镜齐焦, 必须按同一齐焦距离设计。确定齐焦距离的方法是: 根据辅助物镜的焦距,计算出各倍率物镜的焦距, 根据4 倍物镜的焦距及物镜结构形式即可确定齐焦距离。为了获得更长的工作距离, 在6 倍~ 10 倍物镜中靠近像面的一侧加入厚透镜, 使物方主点向靠近物体的方向移动  , 从而使工作距离大于物镜物方焦距。
3球面反射镜的设计

    从图1 可知, 球面反射镜 和球面反射镜位于辅助物镜的像面位置, 是整个光学系统的视场光阑,其直径大小决定了仪器的视场范围。因为视场范围较大, 物镜所成的像有较大的场曲, 为了使接收面与物镜场曲匹配, 球面的曲率应与物镜场曲相适应。

    从图2 可知, 为了使物镜和辅助物镜所成的像经球面反射镜 和球面反射镜 反射再经平面分光镜后到达大目镜附近时, 形成双光束进入观察者双眼而实现双目观察, 需将球面反射镜 和球面反射镜 分别绕AC   和BD  旋转一角度, 旋转角度的大小应使出射至大目镜附近的两光束水平距离与瞳距相适应。为了使仪器的出射光瞳能够根据使用者瞳距的不同而改变, 需将球面反射镜 设计为可绕BD  轴转动的结构。

4大目镜的设计
    从图2 可知, 观察者是通过大目镜再次放大物镜和辅助物镜所成的一次像而观察到物体像的, 大目镜倍率不高, 相当于一个放大镜。放大镜的物方距离由仪器结构决定, 相当于图1 中BD  距离, 大目镜的焦距必须与BD  距离相适应才能使观察舒适。大目镜水平方向的长度必须大于双目瞳距与物镜的出瞳直径之和才能满足出射光的要求。为了减少高度方向的尺寸, 将大目镜设计为长方形。

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