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显微镜照明光学系统设计案例分享

显微镜照明光学系统设计简介以下介绍显微镜的照明光学系统设计。显微镜的规格如下所示:放大倍率:10倍NA:0.2(CCD对角的1/2)视场数:8无限远校正系统(infinity corrected ): 12mm成像镜头焦点距离:200mm工作距离:45mm使用的光源:2mm NA=0.25光学系统的设计分为2类:成像系统 照明系统这里介绍的是照明系统的设计。暗场反射式照明用的非球面聚光镜设计作为暗场照明,为设置上一例中显微镜(成像系统)设计中的物镜,需要使用中心半径为8.5mm的中心遮蔽。最终的镜头数据以及布局图如下所示。在STOP表面上设置中心遮挡半径为8.5mm的孔径。这一部分是对暗场照明物镜的预设。在优化向导中,输入0.57遮蔽因子。表示中心遮蔽比例。本例中设置为中心遮蔽半径为8.5mm / 镜头半径15mm = 0.57 。所使用的评价函数如下所示。第1行 _  EFLY焦点距离设置为20mm。※与显微镜(成像系统)设计的物镜具有相同的焦距。第2行 _  REAB对于像面,指定主光线垂直入射。 对这个光学系统的照度分布进行模拟。在序列模式中可以进行简单的照度分布模拟。选择 分析 >扩展光源分析>几何图像模拟由于现在视场数据的定义是角度,视场大小的单位也是角度。文件选择“CIRCLE”,定义直径为4 ° 面光源。由于指定像面的大小为2,模拟结果表示直径为2mm的区域。结果显示选择为“Cross X”,以显示照度分布的截面图。进行分析之后的结果如下所示。半径0.4mm的范围内可读取到几乎一致的明亮度。在这里,将显微镜(成像系统)和显微镜(照明系统)设计的内容设置在一个文件内。成为显微镜的光学系统的设计案例。另外,该数据通过在多重结构中使用,可以根据结构在明场和暗场照明中进行切换。最终的镜头数据以及布局图如下所示。所使用的多重结构如下所示。在序列模式中使用多重结构。多个光学系统可同时进行定义。多重结结构1是明场照明的设定。使用显微镜(成像系统)设计的物镜数据。镜头数据编辑器中的数据如下所示。多重结构2是暗场照明的设定。使用的是显微镜(照明系统)设计的聚光镜数据。因此明场镜头数据被抑制。对该光学系统进行照度分布的模拟。选择分析 > 扩展光源分析 > 几何图像分析。明场照明(config1)中的照度分布如下所示。在0.64×0.48mm范围内可

Trick: TOLR的另类用途-如何添加一个需要先经过优化才能得到的参数作为操作数添加到Merit function editor 中

TOLR的用途TOLR是优化操作数,与公差敏感度分析有关,目的是返回公差敏感度分析的统计结果,并将这个结果加入到优化过程中。但实际上,包含了compensation过程的公差分析其实就是不同扰动条件下的优化过程。所以TOLR也可以用做一些需要事先经过优化才能得到的参数,当作优化操作数来用。TOLR的使用要添加什么在这一部分讨论的TOLR的使用,与公差没有关系,只要用TOLR背后的优化过程,因此会包含自定义公差脚本部分(因为前一个优化和主要的优化所使用的merit function不同),Tolerancing script中的内容是定义如何补偿及优化的。这里主要用到:CLEARCOMP (remove variables) COMP (set veriables) LOADMERIT (choose merit function) OPTIMIZE 案例及比较在Analyze> Prescription Data> General Dataz 中汇报的 back focus length 是paraxial data,没有相应的操作数,这里利用TOLR来返回这一数据。准备:前一个优化要用的评价函数十分简单, 建立并保存 .MF 文件 。第一个操作数是用来评价BFL的计算,目标是使中心视场近轴光线在像面高度为0。第二个操作数用来计算厚度值的。分别保存为 merit1.mf merit2.mf打开Tolerance> TolerancingSet-up> Mode: SensitivityCriterion> Criterion: User Script/ Script: New 新建一个TSC 文件, 并保存 在选好的Tolerancing界面点击SAVE,保存为 TOLR006.TOP, 这个文件名的format必须符合TOLRXXX的形式。 到这里设置已完成可以直接使用, 比较得出返回的值在各个分析中一致

Distortion Focal Length的定義 (ZPL範例)

本文章介紹了:    Field Curvature/Distortion分析的文字區塊中Distortion Focal Length的定義    使用Single Ray Trace驗證    介紹用ZPL中的PLOT、RAYTRACE指令    用ZPL簡單的驗證Distortion Focal Length的定義文章發布時間:September 23, 2015 系統分析功能中的Distortion Focal Length當我們在OpticStudio中打開Field Curvature/Distortion分析功能時,會在文字區塊中看到這個參數,有些使用者會好奇這是什麼參數,為什麼他與狀態列上的有效焦距EFFL不同。請開啟範例檔:\Zemax\Samples\Sequential\Objectives\Double Gauss 28 degree field.zmx請開啟Analyze Ribbon > Aberration > Field Curvature and Distortion,並記得在Settings中設定使用主波長2,也就是0.587 um。(這是為了與之後我們撰寫ZPL時使用相同的波長驗證)點擊一下視窗下方的Text標籤,並找到如下的Distortion focal length參數。 可以很輕易的發現他與整個主視窗下方的狀態列上的EFFL數值不同。  什麼是Distortion Focal Length要瞭解Distortion Focal Length,首先我們先查看Help檔案。 根據上面反白的文字,系統會先追跡小視場,然後其他較大視場的入射光線再根據Yref=f*TAN(theta)放大。其中f就是在小視場下計算的,我們可以用追跡工具Single Ray Trace簡單的驗證: (請注意波長為2)由於此範例最大視場為14度,因此Hy = 0.0001代表0.0014度,Px = Py = 0代表chief ray,可看到第7個面的像高為2.4271401744E-003。我們把公式轉換為f = Yref / TAN(theta) = 2.4271401744E-003 / TAN(0.0014 degree) = 99.3320630可發現與Field Curvature/Distortion分析功能文字區塊

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