目 录
1.1 显微镜的结构
1.2 显微镜的发展
1.3 光学显微镜的种类
2 光学系统总体方案
2.1 性能参数
2.2 总体结构
2.3 设计方案
3 光学系统初始结构选择
3.1 物镜初始结构
3.2 目镜初始结构
4 光学系统优化
4.1 物镜优化
4.1.1 初始结构优化
4.1.2 优化结果分析
4.2 总体系统拼接与优化
4.2.1 总体系统拼接
4.2.2 总体系统优化
5 结果分析
5.1.1 系统参数要求分析
5.1.2 系统成像质量分析
1．显微镜简介
1.1 显微镜结构
显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。光学显微镜由目镜，物镜，粗准焦螺旋，细准焦螺旋，压片夹，通光孔，遮光器，转换器，反光镜；载物台，镜臂，镜筒，镜座，聚光器，光阑组成。无疑光学部分是最为关键的，它由目镜和物镜组成。
1.2 显微镜发展
最早的显微镜是16世纪末期在荷兰制造出来的。发明者是亚斯·詹森,荷兰眼镜商，或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希，他们用两片透镜制作了简易的显微镜，但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。1931年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。
1.3 光学显微镜的种类
光学显微镜的种类很多，主要有明视野显微镜（普通光学显微镜）、暗视野显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、激光扫描共聚焦显微镜、偏光显微镜、微分干涉差显微镜、倒置显微镜。
2．光学系统总体方案
2.1 性能参数
设计要求：
1）物方分辨距离0.5μm
2）共轭距为180mm
3）人眼分辨率按照1′
4）垂轴放大倍率β≥200
5）出瞳距大于15mm
2.2 总体结构
本高倍显微镜系统由一个目镜组和一个物镜组组成。
2.3 设计方案
本高倍显微镜系统选择放大倍率为五倍的目镜组和四十倍的物镜组。
3．光学系统初始结构选择
3.1 物镜初始结构
本高倍显微镜系统的物镜选用了如下图所示的初始结构。此结构的放大倍率为40倍左右。
3.2 目镜初始结构
本高倍显微镜系统的目镜选用了如下图所示的初始结构。此结构的放大倍率为5倍左右。
4．光学系统优化
4.1 物镜优化
4.1.1 初始结构优化
固定共轭距长度为180mm得到此时透镜单元的有效焦距为4.27mm。固定共轭距长度180mm，透镜单元的有效焦距为4.27mm，对近轴放大率进行优化，优化到40倍，得到如下结构：
4.1.2 优化结果分析
如上图所示，该系统在低频部分曲线围成的面积大。
4.2总体系统拼接与优化
4.2.1总体系统拼接
将优化完的的物镜和目镜拼接起来。
4.2.1总体系统优化
固定焦距，将系统中镜片的半径改为可加工出来的半径（即套玻璃库模板）。
5．结果分析
5.1指标分析
5.1.1系统参数要求分析
出瞳距16mm，放大倍率200倍，NA=0.67满足要求。
5.1.2系统成像质量分析
MTF传递函数
点列图
通过分析传递函数和点列图，可以看出显微系统成像效果很好
设计要求：
1）物方分辨距离0.5μm √
2）共轭距为180mm √
3）人眼分辨率按照1′ √
4）垂轴放大倍率β≥200 √
5）出瞳距大于15mm √
设计结果：
注：有需要源文件及设计文件的朋友可以联系作者，作者创作不易，希望客官们打赏~（作者联系方式见评论区）
