显微镜或者显微系统最重要的性能是分辨率,而分辨率的高低主要是由显微物镜决定。大部分显微物镜的分辨率接近或达到衍射极限,即最小分辨长度:
式中,NA为显微物镜的数值孔径,
其中,n’为被观察标本环境介质的折射率。
由于NA≈1/2F,大数值孔径意味着很大的相对孔径(或很小的F数)。
根据中国国家标准(GB 2609-1981),显微物镜共轭距规定为195mm和无限远两类。第一类物镜的共轭距指的是从目镜焦面到物镜像面(标本面)的距离。
显微镜镜筒的上端面即目镜的定位端面,规定目镜的焦面位于该定位端面以下10mm处,因此从镜筒上端面到转换器端面的长度为160mm,称“机械筒长”。
当共轭距为195mm时,放大率规定为像高与物高的比。由于计算设计物镜时均为“反追”,目镜焦面上视场光阑的半径称为“物高”,记为y;而物镜观察标本平面上的视场的一半称为“像高”,记为y’。放大率则按照物镜标称的值,即
在无限共轭的情况下,放大率则规定如下
式中,f’为物镜的焦距,相当于用一个250mm焦距的辅助物镜对平行光成像。
线视场:
显微物镜目镜的视场通常从15mm到20mm,即
2y>20就称大视场。用y除以物镜的倍率,就得到物镜的像高y’。
盖玻片:
一般生物显微镜的标本都夹在一块薄的“盖玻片”和厚的(1.1mm)“载玻片”之间,盖玻片的厚度为0.17mm,通常使用SCHOTT的K4和K5,或CDGM的H-K51。
案例分享:
40倍显微物镜的技术指标
1.视场25°
2. NA=0.55
3. 8片镜片,不使用非球面
4.保护玻璃(盖玻片)0.17mm
5.雷竞技下载找ray666点vip全长小于46mm
6.波长:可见光
7.工作距离越长越好,下限为2.2mm (镜片到盖玻片的最近距离)
首先根据技术指标计算镜头的外形尺寸。
物镜机械筒长根据国家标准GB/T22057.1—2008规定,为160mm
焦距f’=160/40=4mm
FN=1/(2×NA)=0.91
YMP1=0.5×f’/FN=2.2
设计时倒置设计,物面为目镜所在位置,像面为盖玻片底部待观察物,因此后焦为0
输入的DSEARCH宏来搜索初步符合技术指标的初始结构
运行完成之后显示的十个最好的初始础结构
选择其中一个结构,查看它的技术指标
命令窗口输入SPEC
焦距4.0038,F数0.8995,总长25.9362<46,放大率-0.02474,由于是倒置设计,实际放大率为1/0.02474=40.42。
命令窗口输入TH 16 ? 来查看工作距离
为2.329>2.2。
使用DSEARCH自动生成的优化宏进行优化
优化之后进行模拟退火,模拟退火的参数为50,2,50
优化后的结构
输入SPEC查看参数
依然符合技术要求。
命令窗口输入MRG来使用真实玻璃替换玻璃模型
使用成都光明玻璃库,运行
之后把优化宏里的玻璃模型变量注释掉,继续优化退火(50,2,50)
最终结构的数据
MTF
畸变
纵向球差
以上是我对显微物镜的理解,大家若有其他见解,欢迎在下方补充!