摘 要：物镜是显微镜中较重要的光学元器件之一,其内部由一组或多组胶合透镜组成。本 课题设计了一个 10 倍显微镜物镜，设计出了相对完整的光学系统，且较好解决了系统像 差问题，用到的是 ZEMAX 光学设计软件。在设计显微物镜光学系统的过程中不断的优化且 完善，经过 ZEMAX 软件初步优化、分析、调整参数，改变参数变量后再优化，最后分析光 线像差和波像均方差等重要参数，设计出了符合要求的显微物镜。72651

毕业论文关 键 词：显微物镜，ZEMAX，优化，光学系统

Abstract ： Objective lens is one of the important optical components in the microscope。 Its interior is composed of one or more sets agglutination lens。 The subject designed a 10 x microscope objective lens。 The optical design software ZEMAX was used to relatively design of the optical system and solve the problem of system aberration 。 The process of designing the optical system of the micro objective lens was continuously optimized and improved。I should

use the ZEMAX software to optimize, analyse,adjust parameters and change the parameter variable。Finally,i analyzed the ray aberration and the other important parameters 。 The designed microscope objectives designed met the requirements。

Keywords：microscope objectives, ZEMAX, optimization, optical system

目 录

1 显微镜国内外发展情况 3

2 物镜介绍 3

2。1 物镜的分类 3

2。2 物镜的设计方案 4

3 物镜设计参数 5

3。1 物镜的数值孔径 5

3。2 物镜的分辨率 5

3。3 物镜的有效放大倍数 5

4 10 倍显微镜物镜 ZEMAX 设计 6

4。1 ZEMAX 简介 6

4。2 参数确定 7

4。3 数值孔径、视场角度、波长的设定 7

4。4 初始分析 9

4。5 自动优化 10

4。6 物镜的光学传递函数(MTF)分析 11

4。7 物镜的波像均方差(OPD)分析 12

4。8 物镜的光线像差(RayAberration)分析 12

4。9 物镜的几何点列图(Stop Diagrams)分析 13

4。10 最终优化后参数及讨论 13

4。11 2D 草图及 ISO 图 13

总 结 15

参 考 文 献 16

致 谢 17

1 显微镜国内外发展情况

显微镜是用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的一种光学仪器。最早的显微镜是 16 世纪末期在荷兰制造出来的。发明者可能是一个叫做詹森的荷兰眼镜商。詹森制作的第 一台复合式显微镜是使用两个凸透镜，一个凸透镜用来放大另一个的像。在接下来的两个 世纪中，复合式显微镜得到了充分的完善，人们发明了能够消除色差和其他光学误差的透 镜组。

我国制造光学显微镜的历史已有近 70 年了，最早生产显微镜是在抗战时期。现在国

内显微镜的产量每年在 15 亿元左右，其中约一半出口，在世界显微镜市场的中低端我们 占有一席之地。显微镜制造是一个门槛比较高行业，主要核心部件是物镜的设计与加工， 有十几道工艺，其中一道工艺控制不好，都会很大影响最后成品的质量，而每道工艺的技 术人员国内又比较少，故显微镜行业在中国发展几十年，能做好显微物镜的的也就是那几 家，像浙江舜宇，北京泰克以及重庆奥特这些老一批研究光学材料加工的企业[1]。论文网