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[求助] -10X显微物镜设计的像质评价指标请教!!!

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  • TA的每日心情

    2024-11-22 16:11
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    [LV.9]以坛为家II

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    小白

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    发表于 2022-5-23 15:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
    设计放大倍率-10X,数值孔径0.22,共轭距180mm,像直径16mm的显微物镜。
    根据一些书上例子,进行反向光路设计:


    得到的MTF结果如图所示。
    问题:
    (1)对于反向光路追迹设计的显微物镜,在多大的空间频率以及对应的MTF大于多少才算合格or优秀?
    (2)其他的一些像质指标要求通常是什么样的?有没有大佬能给一下参考值!

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  • TA的每日心情
    奋斗
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    [LV.8]以坛为家I

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    发表于 2022-5-23 17:15 | 显示全部楼层
    1.显微物镜属于小像差系统,大多数情况下很少用MTF去衡量,而是用波前差衡量,一般要求波前做到衍射极限(<0.07);当然也不排除一些像质要求比较低的物镜会用MTF衡量,一般这种是和相机连用,这时要看相机的像素匹配MTF是多少
    2.高端的显微物镜还要求色差矫正等级、平场性、Zernik系数限制,相关标准参考ISO 19012

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  • TA的每日心情

    2024-11-22 16:11
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    [LV.9]以坛为家II

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     楼主| 发表于 2022-5-23 17:33 | 显示全部楼层
    我感觉我自己想通了。。。。。。。。。。。。
    要做到衍射极限,对应的分辨率:σ=0.61*λ/NA=0.61*0.55/0.22=1.53um
    因此要求MTF在1000/(2*1.53um)=327lp/mm处的空间频率满足要求,即通常大于0.3,此时为反向追迹设计。
    若切换成正向设计,则应为的0.3MTF@32.7lp/mm作为设计要求。

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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-6-1 17:45 | 显示全部楼层
    Oeback 发表于 2022-5-23 17:33
    我感觉我自己想通了。。。。。。。。。。。。
    要做到衍射极限,对应的分辨率:σ=0.61*λ/NA=0.61*0.55/0. ...

    1000/(2*1.53um)=327lp/mm,我猜你的意思是一对线对所以要乘以2,但是我不太明白线对和分辨力咋等换的,中间的逻辑是什么?
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  • TA的每日心情

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    发表于 2022-6-1 21:12 | 显示全部楼层
    weiq198963 发表于 2022-6-1 17:45
    1000/(2*1.53um)=327lp/mm,我猜你的意思是一对线对所以要乘以2,但是我不太明白线对和分辨力咋等换的,中 ...

    1:我理解的乘以2是因为要符合奈奎斯特采样定律,所以一般是1/2p(p为像元尺寸),楼主似乎是没有单像素尺寸,用算出来的线分辨率等同于像素尺寸
    2:线对和分辨率,我认为是能区分出两个像素等同于区分出一个线对(PS:如果错了或者有更好解释,请不吝赐教)
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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-6-10 10:33 | 显示全部楼层
    Maxray 发表于 2022-5-23 17:15
    1.显微物镜属于小像差系统,大多数情况下很少用MTF去衡量,而是用波前差衡量,一般要求波前做到衍射极限(

    请问:1、为啥小像差系统不能用MTF去做衡量啊?
              2、波前不是一般满足(1/4waves)就可以吗,为啥要0.07?
    期待不吝赐教。
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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-6-16 16:50 | 显示全部楼层
    weiq198963 发表于 2022-6-10 10:33
    请问:1、为啥小像差系统不能用MTF去做衡量啊?
              2、波前不是一般满足(1/4waves)就可以吗, ...

    不好意思刚刚看到消息
    1. 小像差系统不是不能用MTF评价,而是对于像物镜这种成像要求很高的系统,一般用波前。MTF是一种综合性评价方式,大小像差系统都可使用,但是如果系统的成像质量进一步提高,比如高端显微物镜平场复消色差等级,都是用波前衡量的。这是因为像这种系统,你会发现即使光斑优化到衍射极限,系统的MTF曲线也不会很好,会显示出有点大的像散,但是这时你看RMS波前其实是在衍射极限的。这个原因就和波前差与几何像差的关系有关了,MTF 的评价其实更加偏向于几何像差,而几何像差是与波前像差的导数正相关的,就像我们数学中很难找到一个函数与它的导数完全相同一样,光学设计中也很难找到一个结构几何像差与波前像差都很完美,所以当这两者出现矛盾的时候我们选择哪种标准呢?就以评价标准更严格的波前差来设计
    2.1/4指的是PV值,换算成RMS就是0.07。显然RMS的评价更准确
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  • TA的每日心情
    郁闷
    2024-11-27 14:46
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    发表于 2022-6-16 21:31 | 显示全部楼层
    Maxray 发表于 2022-6-16 16:50
    不好意思刚刚看到消息
    1. 小像差系统不是不能用MTF评价,而是对于像物镜这种成像要求很高的系统,一般用 ...

    请问无论是目视的还是接CCD的小像差光学系统设计,都是以1/4波长为准则吗?
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    Lpl_xatu 发表于 2022-6-16 21:31
    请问无论是目视的还是接CCD的小像差光学系统设计,都是以1/4波长为准则吗?

    这个不一定的,要看具体的使用需求和评价方式,前面也说了并不是所有小像差系统都用波前衡量,MTF也是可以的,这些都要具体情况具体分析。这里说的高端显微物镜的例子是用波前衡量,当然有些要求不高的显微物镜也可以用MTF衡量,光学设计中没有绝对的衡量标准。但是一定要注意,你设计的镜头是成像终端还是只是整个成像系统的一部分,如果是终端,成像面直接就是CCD,那按照换算的MTF或波前设计没问题,如果只是其中的一个部分,那考虑到其他镜头还会引入像差,那可能设计的标准要进一步提高,可能要求RMS波前到0.05或更低,远低于衍射极限的0.07
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    发表于 2022-6-17 09:40 | 显示全部楼层
    Lpl_xatu 发表于 2022-6-16 21:31
    请问无论是目视的还是接CCD的小像差光学系统设计,都是以1/4波长为准则吗?

    这个不一定的,要看具体的使用需求和评价方式,前面也说了并不是所有小像差系统都用波前衡量,MTF也是可以的,这些都要具体情况具体分析。这里说的高端显微物镜的例子是用波前衡量,当然有些要求不高的显微物镜也可以用MTF衡量,光学设计中没有绝对的衡量标准。但是一定要注意,你设计的镜头是成像终端还是只是整个成像系统的一部分,如果是终端,成像面直接就是CCD,那按照换算的MTF或b设计没问题,如果只是其中的一个部分,那考虑到其他镜头还会引入像差,那可能设计的标准要进一步提高,可能要求RMS波前到0.05,远低于衍射极限的0.07
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