l10-测量显微镜.ppt

1 OCAD计算机辅助光学设计 主讲 谢洪波 2 一 任务 测量直径小于1 2mm的毛细孔 非接触测量 且误差小于4 m 第10讲测量显微镜设计实例 3 第10讲测量显微镜设计实例 25 L 195mm 2y 1 4mm 4 m 二 分析 1 主要光学参数 4 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 2 放大率分解 目镜 目 5 10 12 5 15 25 物镜 2 5 4 10 40 100 取 目 10 2 5 5 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 3 目镜焦距 f目 250 目 250 10 25mm 目 250 f目 6 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 4 分划板大小 2y1 2y1 1 4 2 5 3 5mm 2y1 1 4mm 7 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 5 目镜视场角 2 4 2 2 8 tg 2 y1 f目 1 75 25 0 07 8 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 6 物镜数值孔径 NA 300 25 300 0 083取 NA 0 07 300NA 9 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 7 显微镜分辨率 0 5 NA 0 5 NA 0 5 0 000555 0 07 3 96 m 0 61 NA 0 61 0 000555 0 07 4 836 m 10 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 8 瞄准精度验算 仪器 72 5 25 2 9 m或60 25 2 4 人眼 250 0 00029 72 5 m 11 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 9 出瞳直径 2a 500NA 500 0 07 25 1 4mm 2a 500NA 12 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 10 物镜光路 物方远心光路 13 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 11 物镜焦距 14 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 12 物镜口径 sinu 0 07u 4 014 tgu 0 070172D物 2y1 2ltgu 1 4 2 55 71 0 070172 9 2186 9 5mm NA 0 07n 1 15 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 13 孔径光阑口径 tgu tgu l l 0 070172 55 71 139 29 0 028065771 u 1 607628556sinu 0 028054729 0 028D孔 2 l1 f1 tgu 5 585089623 6mm D孔 2 l1 f1 tgu 16 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 14 出瞳距 lz l1 f1 f2 139 29 39 79 25 124 5mm lz 124 5mm 17 二 分析 第10讲测量显微镜设计实例 15 目镜口径 D目 2lz tg 2 2a 2 31 28 0 07 1 4 5 779 6mm D目 2lz tg 2 2a 18 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 参考书光学设计手册国防工业出版社光学技术手册机械工业出版社光学设计袁旭昌北理工出版社应用光学张以谟国防工业出版社实用光学设计方法与现代光学系统张登臣机械工业出版社 19 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 1 目镜 选凯涅尔目镜X 5f2目 1000 3 125mm目镜调节螺纹长度 6 25mm f目 25mm 目 10 2 2 8 20 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 1 目镜 镜板距 7 5mm P 21 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 1 目镜 22 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 1 目镜 23 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 2 物镜 消色差低倍物镜单组双胶合透镜 2 5 NA 0 07 24 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 2 物镜 25 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 2 物镜 结构参数如下 26 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 2 物镜 27 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 3 半五角棱镜 尺寸关系 角度关系 a 1 082D ACB 112 30 b D BAC 45 c D ABC 22 30 d 1 707D 2 22 30 h 1 707D 2 4 Al 1 707D 28 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 4 分划板 29 三 选择初始结构 第10讲测量显微镜设计实例 4 分划板 t 刻线密度t f目 1 t f物 0 5 或0 00014f物 t 0 00028f目 轴向位移 30 四 缩放焦距 第10讲测量显微镜设计实例 31 五 更换玻璃 第10讲测量显微镜设计实例 1 保持色差不变更换玻璃 选 接近的玻璃 正透镜选用高折射率冕玻璃 可减少系统高级像差和SIV 双胶合透镜 注意使胶合面两边的 n变化不大 32 五 更换玻璃 第10讲测量显微镜设计实例 2 更换玻璃校正色差若选择的初始结构经过更换玻璃之后单色像差很好 而色差不好 可用更换玻璃的方法校正色差 1 若0 707带LFC 大 全视场的YFC 较小 则更换靠近光阑的一块 2 若两种色差的符号相反 则更换光阑前面那块 33 六 校正像差 第10讲测量显微镜设计实例 球差位置色差正弦差 34 七 评价像质 第10讲测量显微镜设计实例 波像差弥散圆 包容圆光学传递函数 35 八 输出图纸 第10讲测量显微镜设计实例 装配图部件图零件图 36 37 38 39 40 41 42 43 44 一 对材料的要求 nD 3c指3类c级 共3类4级 nF nc 3c指3类c级 共3类4级 D nD 1 nF nc 色散系数 光学均匀性 33类 共5类 应力双折射 4 退火温度不均匀引起的 条纹度 1c1类c级 共2类3级 气泡度 3D 共9类5级 光吸收系数 3 K ln 内 L 45 二 对零件的要求 光圈数N 检验光学零件表面时 被检表面与标准表面产生的干涉条纹 光圈 数光圈局部误差 N 检验光学零件时 被检表面与标准表面产生的干涉条纹 光圈 的不规则程度 标准样板精度 R 标准样板的曲率半径实际值与其曲率半径名义值的偏差 46 二 对零件的要求 4 中心误差X 光学表面中心误差的允许值 面倾角 用光学表面定心顶点处的法线对基准轴的偏离量表示 C 透镜中心偏差 透镜光轴和几何轴不相重合的数值 C与X的关系 X一般由光学设计给出 或由c的允许值计算得出 47 二 对零件的要求 4 中心误差 48 二 对零件的要求 5 光学零件表面疵病B 光学表面的疵病系指麻点 擦痕 开口气泡 破点和破边等 6 玻璃平板的两个平面的不平行度 7 光线从反射棱镜的入射面垂直入射时 光线在出射时对出射面法线的偏差 在入射截面方向的分量 称作 第一光学平行差 在垂直入射光轴截面方向的分量 称作 第二光学平行差 q q I P 第一光学平行差 第二光学平行差 49 二 对零件的要求 8 零件的有效孔径D 9 像方焦距 透镜像方主点到像方焦点的距离 10 像方截距 自最后一面顶点到像方焦点的距离 11 物方截距 自最后一面顶点到物方焦点的距离 12 表面光洁度 指表面微观不平度 共分14级 50 二 对零件的要求 N 2表面偏差对应的光圈数 干涉圈数 N 0 3表面局部偏差用干涉条纹的不规则程度