显微物镜出瞳直径计算问题

ChetACC

我在显微物镜出瞳直径计算上遇到了一个问题。显微系统采用的是无限远共轭系统，使用的物镜参数和尺寸如下，Nikon的tubelens焦距查到是200mm，根据公式：物镜放大倍率=tubelens焦距/物镜焦距，物镜焦距=200/60，在根据数值孔径sin(θ)=0.95，可以大概计算出物镜出瞳直径=2*200/60*tan(θ)≈20mm。但是根据实际物镜的口径看，出瞳看起来不太可能有20mm，不知道哪有问题，因此想请教下各位，谢谢！（备注：下方的物镜光路只是随便找的一个Nikon无限远物镜的专利图，作为参考，出瞳即专利图中右方平行光束的口径）
其次，如果出瞳直径真的无法通过计算估算出来，那么有没有什么较好的方法估摸出瞳的大小呢，目前我就直接把最外面的这个镜片口径当做系统的出瞳的参考来看了，估计有个5-6mm。。。
（备注：因为要使用物镜搭个系统，想充分利用物镜的数值孔径，所以想要入射光束口径尽量达到出瞳口径）

wj425154973

理想透镜的情况下是你这样的计算公式，但实际显微物镜的Stop在物镜内部，入瞳和出瞳的位置是和Stop的位置相关的。

ChetACC

wj425154973 发表于 2020-7-31 10:11
理想透镜的情况下是你这样的计算公式，但实际显微物镜的Stop在物镜内部，入瞳和出瞳的位置是和Stop的位置相 ...

感谢回复！我是这么想的，就算物镜的孔径光阑在系统内部，我觉得也可以吧系统等效成下面的结构来计算入瞳大小，所以我才这么算的

liuwzh7

我也经常用尼康的显微镜，按照尼康的资料，入瞳直径是用2*f*NA来算的，即2*200/60*1.5*0.95=9.5mm

ChetACC

liuwzh7 发表于 2020-8-1 19:40
我也经常用尼康的显微镜，按照尼康的资料，入瞳直径是用2*f*NA来算的，即2*200/60*1.5*0.95=9.5mm

感谢提醒！已找到Nikon的官方说法。但是我有点不太明白您为什么要乘1.5这个系数，还请赐教
https://www.microscopyu.com/microscopy-basics/nikon-cfi60-optical-system

liuwzh7

ChetACC 发表于 2020-8-1 20:54
感谢提醒！已找到Nikon的官方说法。但是我有点不太明白您为什么要乘1.5这个系数，还请赐教
https:// ...

哦哦，我以为你的物镜是油浸的，我看你写的sinθ=0.95嘛，就乘了个折射率

Ds12345679

数值孔径NA与相对孔径D/f′之间近似的符合以下关系：
2NA≈d/f′   D/f′≈1.9
如上图，当NA=0.95,L=195,β=60
f′=(-β/（1-β）^2)*L
  =3.144
D=1.9*3.144
  =5.97
图示的Ф6.5是前镜筒的外径，D是前镜的有效口径，这个叫镜口。
显微镜一个重要的参数就是数值孔径（镜口率、开口率）。照相系统的重要参数是光阑指数F，它关心光阑在哪，口径多大，显微物镜没有入瞳直径或者光阑F这些指标。在Zemax设计时，要设置光阑，多数放在最后表面附近，复杂的放在物镜中间。

ChetACC

Ds12345679 发表于 2020-8-2 16:21
数值孔径NA与相对孔径D/f′之间近似的符合以下关系：
2NA≈d/f′   D/f′≈1.9
如上图，当NA=0.95,L=195, ...

感谢您的回复！在您写的内容中，我不太理解共轭距L=195是怎么的出来的，同时我认为用公式f′=(-β/（1-β）^2)*L来估算物镜焦距是很不准确的，因为我在帖子中提到该显微物镜是专门用于无限远光学系统的。关于您说的前镜提醒我了，准确的说，我应该是要估算显微物镜的出瞳直径（从专利图中看，我想估算的是右侧平行光束的有效口径），只不过在我搭的系统里把它看做入瞳了，已修改，感谢！

Ds12345679

L=195有限共轭距，啊，你的是无限远共轭的，那上面计算的焦距不准。按国标是m=250/f′，f′=250/60=4.166mm，这个也不准，Nikon的应当查看日本标准。

JadyWYJ

您好，请问您这个nikon专利图是在哪里下载的呢？我现在系统也需要用到一个40倍nikon显微物镜，但是无法找到对应的黑盒，更遑论专利图了。期待您的回复~万分感谢！