物镜设计难度的影响因素

千载幽咽

常规的显微物镜视场数OFN基本是固定在某个范围，20到30之间居多，根据公式FN=MAG*Y，FN为视场数，MAG为放大倍率，Y为实际的成像物体高度，即盖玻片下面的样品可观测的大小。随着放大倍率的增加，样品可观测区域逐步减小，即视场减小，物镜的设计难度除了像质矫正水平以外，与通光量有关，即孔径与视场-NA与Y，所以常见的高放大倍率物镜，其NA往往较大。除了像质矫正水平以外，工作距离也会影响设计难度，一般采取工作距离*焦距这个系数作为评价标准，系数越大，越不好设计，常见的低倍显微物镜，工作距往往20mm左右，有人称之为长工作距离，但从这个系数的角度来说，不算真正的长工作距物镜。若放大倍率100倍的物镜，工作距能到达10mm及以上，这样的物镜显然比前者具备更大的retrofocus特性。

但是，本人有部分疑问，若一个物镜焦距4mm、放大倍率50x、NA0.45、工作距15mm、物方全视场0.6mm，将其等比例缩放到焦距40mm、NA0.45、工作距150mm、物方全视场6mm，单纯从物方视场和NA乘积的角度来说，后者比缩放前大了快10倍，但是这样在像方边缘视场的出射角在缩放前后都是一样的（无限共轭）。若为了乘积一样，把缩放后的视场改为0.6mm，整个系统几乎只对轴上进行像差矫正。不是很明白缩放前后设计难度的变化，请各位前辈指教

达利园效应

直接缩放光斑就变大了10倍啊，艾里斑大小又没变

千载幽咽

达利园效应 发表于 2025-9-8 08:02
直接缩放光斑就变大了10倍啊，艾里斑大小又没变

从光通量的角度怎么理解呢，NA不变的情况下，视场增加十倍，收集的光是缩放前的10倍？如果缩放后视场依旧保持0.6mm，这样做有意义吗

达利园效应

千载幽咽 发表于 2025-9-8 08:13
从光通量的角度怎么理解呢，NA不变的情况下，视场增加十倍，收集的光是缩放前的10倍？如果缩放后视场依旧 ...

应该是吧

最大像高保持不变的话，焦距是原来的10倍，那物方视场角小了很多啊，视野范围有限吧，反正放大倍率也没变

千载幽咽

达利园效应 发表于 2025-9-8 08:25
应该是吧

最大像高保持不变的话，焦距是原来的10倍，那物方视场角小了很多啊，视野范围有限吧，反正放大 ...

从通光量的角度来看可以认为缩放后视场变为原来的10倍导致难度增加10倍吗？要维持缩放前后的难度，就只能减少缩放后视场，或者降低NA。

达利园效应

千载幽咽 发表于 2025-9-8 08:49
从通光量的角度来看可以认为缩放后视场变为原来的10倍导致难度增加10倍吗？要维持缩放前后的难度，就只能 ...

应该是吧

虽然物方视场角没变，但是像方视场也是视场啊，把视场设置改成像高，反正我是这么理解的

千载幽咽

达利园效应 发表于 2025-9-8 08:53
应该是吧

虽然物方视场角没变，但是像方视场也是视场啊，把视场设置改成像高，反正我是这么理解的

你说的像高是指zemax里的image height吧，物镜设计一般是反向，像高实际上是物镜使用时候的物高

达利园效应

千载幽咽 发表于 2025-9-8 09:08
你说的像高是指zemax里的image height吧，物镜设计一般是反向，像高实际上是物镜使用时候的物高
...

其实都无所谓的，反正光路可逆。

因为物镜的放大倍率是大于1的，避免优化时像方光线剧烈变化，所以逆向追迹光路

左岸

有个重要的点就是放大倍率50X,管镜焦距也得放大10X.针对物镜f4mm，管镜焦距f200mm；若是f40mm，管镜焦距f2000mm,到CCD的距离大了10x，光路太长了

千载幽咽

左岸 发表于 2025-9-8 09:36
有个重要的点就是放大倍率50X,管镜焦距也得放大10X.针对物镜f4mm，管镜焦距f200mm；若是f40mm，管镜焦距f20 ...

暂时没考虑管镜，因为尺寸大了太多，后组平行光出射的地方尺寸都奔30多mm去了