大視場顯微鏡的設計

該儀器屬于大視場、大孔徑的目視光學儀器, 成像系統由物鏡、輔助物鏡、平面分光鏡、球面反射鏡和大目鏡組成。下面分別說明各組元的設計方法。
1輔助物鏡的設計

??? 從圖1 可知, 在物鏡和輔助物鏡之間是平行光路。物鏡和輔助物鏡分別單獨校正像差。根據儀器的體積要求確定輔助物鏡到像點B? 或C? 的距離后, 就可以確定輔助物鏡的焦距。考慮到儀器的工作原理, 輔助物鏡至B? 或C? 的距離在400mm～450mm????? 之間比較合適。輔助物鏡的孔徑是由物鏡孔徑及兩者之間的距離確定的。輔助物鏡的焦距和孔徑確定后, 得到相應?? ′值, 根據?? ′值確定相應的結構形式。
2物鏡的設計

??? 為了在同一儀器中獲得不同的放大倍率以滿足不同的觀察需要, 設計了多個倍率的物鏡, 變換倍率后各物鏡仍然齊焦。物鏡與輔助物鏡組合后的倍率為4 倍、6 倍、8 倍、10 倍, 物像共軛距為無窮遠, 相對孔徑在 12.5～ 13.5 之間, 焦距在40???? ～ 100?? 之間, 物方視場直徑? 13????? ～ 35??? 之間。為了使各個倍率物鏡齊焦, 必須按同一齊焦距離設計。確定齊焦距離的方法是: 根據輔助物鏡的焦距,計算出各倍率物鏡的焦距, 根據4 倍物鏡的焦距及物鏡結構形式即可確定齊焦距離。為了獲得更長的工作距離, 在6 倍～ 10 倍物鏡中靠近像面的一側加入厚透鏡, 使物方主點向靠近物體的方向移動? , 從而使工作距離大于物鏡物方焦距。
3球面反射鏡的設計

??? 從圖1 可知, 球面反射鏡 和球面反射鏡位于輔助物鏡的像面位置, 是整個光學系統的視場光闌,其直徑大小決定了儀器的視場范圍。因為視場范圍較大, 物鏡所成的像有較大的場曲, 為了使接收面與物鏡場曲匹配, 球面的曲率應與物鏡場曲相適應。

??? 從圖2 可知, 為了使物鏡和輔助物鏡所成的像經球面反射鏡 和球面反射鏡 反射再經平面分光鏡后到達大目鏡附近時, 形成雙光束進入觀察者雙眼而實現雙目觀察, 需將球面反射鏡 和球面反射鏡 分別繞AC?? 和BD? 旋轉一角度, 旋轉角度的大小應使出射至大目鏡附近的兩光束水平距離與瞳距相適應。為了使儀器的出射光瞳能夠根據使用者瞳距的不同而改變, 需將球面反射鏡 設計為可繞BD? 軸轉動的結構。

4大目鏡的設計
??? 從圖2 可知, 觀察者是通過大目鏡再次放大物鏡和輔助物鏡所成的一次像而觀察到物體像的, 大目鏡倍率不高, 相當于一個放大鏡。放大鏡的物方距離由儀器結構決定, 相當于圖1 中BD? 距離, 大目鏡的焦距必須與BD? 距離相適應才能使觀察舒適。大目鏡水平方向的長度必須大于雙目瞳距與物鏡的出瞳直徑之和才能滿足出射光的要求。為了減少高度方向的尺寸, 將大目鏡設計為長方形。