显微镜结构设计分析

摘 要：随着科学技术的不断进步与现代社会的不断发展，人们对显微镜的要求也越来越高。显微镜帮助人类认识微观世界，在人类自然观的形成和发展过程中有特殊作用。本文分析显微系统的光学特性和性能指标，研究了光学系统的设计过程及步骤，实现显微镜机械设计的全面进行。

关键词：显微镜;机械;设计

引言：进行显微镜机械设计研究新型显微镜的设计和应用系统更加具备便捷性，在显微物镜的设计过程中，影像讯号可以在进行观察检测的过程中有效的显现出与目标具有关联性的一系列信息。实现了流程的设计的便捷性的进一步的有效提升。

显微镜机械设计

进行显微镜机械结构设计过程中，线条相继为透光和不透光。网络板后适当位置上与光轴对称地放置两个受光元件。网络板在与光轴垂直方向上往复振动。当聚焦面与网络板重合时，通过网格板透光线条的光同时到达其后面的两个受光元件。而当离焦时，光束只能先后到达两个受光元件，于是它们的输出信号之间有相位差。有相位差的两个信号经电路处理后即可控制执行机构来调节物镜的位置，使聚焦面与网格板的平面重合。

分析零件各种信息，其中显式信息，如尺寸、精度等，由零件经验设计公式确定，形状、材料、技术要求等作为图形模板由零件尺寸驱动;隐式信息如结构形状的选择和装配基准的定义等，由程序做好规定，用来为装配镜头做准备。最终系统借助于程序接口函数把数据转换成AutoCAD所能接受的DXF图形格式文件。

用写DXF文件的数据格式开发和编制了一个符合国家标准的尺寸、符号标注函数库。

首先建立轮廓边界线方程，将剖面图形转化为单一的类型，以便采用统一的描述处理方式，然后根据所设剖面线纵向间隔及剖面图形纵向两极端点的距离，求出剖面线的总条数，再逐条剖面线进行处理，以减少占用的内存，其处理的步骤是：

a.取出一条剖面线，求出它与轮廓线全部实交点的坐标，存于数组中。

b.奇（偶）数剖面线按两端点横向坐标的升（降）序排序，以便来回画线，提高绘图效率。

折反射式显微镜顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统，光线先透一片透镜产生曲折，再经一面反射镜将光反射聚焦，这种结合折射与反射的光学系统就称为折反射式显微镜。 它的物镜既包含透镜又包含反射镜，观察物体的光线要同时受到折射和反射。这种系统的特点是便于校正轴外像差。开普勒式显微系统和伽利略式显微系两种显微系统相互比较可知，伽利略式显微系的应用可以实现所观测出的影像的整体清晰度的有效提升，与此同时，其成像模式较为便捷，不需要进行倒像装置的辅助应用来完成成像，并且其结构的紧密性较为理想，但是其应用过程的开展无法实现分划板的有效安置，同时由于伽利略式显微系的物镜和目镜之间存在像差互补问题，因此在进行化板的化分时，与开普勒式显微系统的应用相比，伽利略式显微系应用下的观测系统的清晰度相对较低。

显微镜的设计模式中的折射设计系统以及反射设计系统的有效运作，都需要保障显微镜与折反射式显微目镜的应用的配合的理想性，同时在开展划分版的应用工作的过程中，需要明确系统中的实像面的应用流程，进而实现物像的划分工作的清晰度的有效保障，此时显微系统的整体放大倍数为：

Β =f / f o = D / d

以球面镜为基础，加入适当的折射元件，用以校正球差，得以取得良好的光学质量。折反射式显微镜有以下两种形式：

施密特折反射式显微镜基本上是卡赛格林式，在球面反射镜的球心上，所以要用特殊盘式底片，放在筒内的焦点处曝光。

马克斯托夫反射式显微镜与施密特式类似，但修正透镜形状不同。由两个球面构成的弯月形透镜，也能校正球面反射镜产生的球差和彗差。这种校正透镜称作马克斯托夫弯月镜，这种系统不能校正整个光束的球差，只能校正边缘球差。

在进行显微镜的matlab的整体机械设计过程中，同每个组元之间的焦点距离的运算，可以实现多倍数值的运动的影响下该组织结构的倍率参数的精确性的有效保障，进行实现多倍数值的运动的影响下该组织结构的倍率参数的计算，同时在进行数显微结构分类选择的过程中，为了确保所观测到的影像的质量的稳定性，需要开展物镜成像的色差的降低工作。

开展显微镜设计的研究可知，在进行数显微结构的应用的过程中，可以通过提升显微的距离长度实现显微物体对于人的视觉的角度的变化实现自身的分辨率的有方向性的调整。在所需要观察的影像的大小一定时，人眼所能够观测的距离与人的视觉张角成反比，折反射式显微镜顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统，光线先透一片透镜产生曲折，再经一面反射镜将光反射聚焦，这种结合折射与反射的光学系统就称为折反射式显微镜。 就光学系统存在的差异来说，其主要有两种，一种为光学镜片所存在的误差，其中包括厚度误差，曲率中心误差和曲率半径误差等，而另一种则为镜片之间所存在的误差，主要包括了光轴同轴度误差和镜片误差等。叠加系统中不存在移动组元，需要保证其安装方法和物镜安装方法的相同性，受到其光阑在系统内部的影响，所以其光阑位置为分界，其左右两端均需使用一个独立的镜筒，并在随后将其固定在一起，使得其左右两端通过阶梯型结构将其镜片固定在镜筒中，并将隔圈进行应用，对其透镜和镜组之间的空气间隔进行固定，并用压圈进行紧固，而左端套筒中需要加入镜孔光阑，并对成像光束进行限制。在开展设计的过程中，还需要将左右套筒的安装问题进行考虑，其中的左端套筒在设计的过程中，需要给予其一个带有内螺纹的套筒，并通过螺纹将其两部分进行固定.右向左促进镜片的放入，会受到其最右面镜片表示为尖角形式的接触，而这一镜片所对应的曲率半径是相对较大的，使得其能够在收到隔圈压力的情况下实现自动定心。而中间的负透镜则在经过磨边的情况下，保证其外径和右面的镜片相同，而对应的负透镜边缘需要与光轴的平面相互垂直，从而实现其与隔圈的配合，并且需要将其误差转化为边缘和光轴的角度误差。就左面的镜片来说，其所对应的外径相对较大，需要将其固定在镜筒中。其中的左面正透镜和负透镜中间所对应的隔圈仅仅起到的是固定作用，能够针对其隔圈对透镜产生挤压，从而导致其隔圈所产生一定的压力，并将其进行固定。其应用好处主要是将其受到的加工差异而导致的内应力进行减少，避免光学系统出现变质。 它的物鏡既包含透镜又包含反射镜，观察物体的光线要同时受到折射和反射。这种系统的特点是便于校正轴外像差。现代显微系的应用可以实现所观测出的影像的整体清晰度的有效提升，与此同时，其成像模式较为便捷，不需要进行倒像装置的辅助应用来完成成像，显微镜的设计模式中的折射设计系统以及反射设计系统的有效运作，都需要保障折反射式显微物镜与折反射式显微目镜的应用的配合的理想性，当下在进行显微镜的成像色差的消除工作的过程中，主要应用的设计方法为对称式设计方法。开展显微镜设计的研究，实现显微镜设计理念的引用的先进性在显微镜设计工作开展进程中的真正有效发挥，可以确保显微镜设计工作开展的科学性和稳定性。

参考文献：

[1]范应娟. 基于ZEMAX的折反射式显微物镜的设计[J]. 陕西科技大学学报（自然科学版），2013，31（02）：146-149.

[2]姚波，袁立银，亓洪兴，舒嵘. 双通道成像光谱仪共用离轴三反射光学系统的设计[J]. 红外技术，2013，35（07）：419-424.

[3]袁立银，何志平，舒嵘，王建宇. 短波红外棱镜-光栅-棱镜成像光谱仪光学系统设计[J]. 光子学报，2011，40（06）：831-834.

[4]张永生，赵军，马连英，易爱平，刘晶儒. 高功率准分子激光系统光学设计[J]. 强激光与粒子束，2011，23（07）：1857-1860.

作者简介：

姓名：许亚利 （性别：女出生年月：1982年3月6日）籍贯：陕西西安民族：汉  单位：宁波永新光学股份有限公司学历：本科职称：中级工程师研究方向：  显微镜机械设计及测量。

（宁波永新光学股份有限公司  浙江 宁波   315040）