大视场光学显微技术的研究

崔新旭

（长春理工大学 光电工程学院，长春 130022）

近年来由于生物工程技术的迅猛发展，生物组织观察，医学制药，材料的结构、纯净度检验，器件表面的缺陷检测，微米级别测量，显微实时观察等等，都要求光学显微镜有更大的视场，这使得大视场显微镜的研究很有意义。

随着生产工艺，新材料科技的发展，成像探测器的单个像元尺寸不断变小。面积更大，集成总的像素数更多的成像探测器的生产制造已成为现实，这为大视场显微镜所成的放大像提供了面积足够大的成像接收装置。在选用CCD或CMOS等光电探测器件作为显微镜的像面接收器时，普遍选用视场数来定量表征物方线视场与放大倍率之间的关系。视场数等于物方线视场与显微物镜的放大倍率之乘积［1-3］。当成像探测器的尺寸确定后，光学显微镜的放大倍率越大，其物方视场越小［1］。一般视场数超过18mm就可以称之为大视场显微镜。目前国内著名的江西凤凰光学仪器公司生产的显微产品，视场数可达22mm，国外的Olympus生产的显微镜的视场数可达26.5mm［12］。在综合考虑了各种经典光学结构基础上，在此提出了一种新的实现大视场光学显微成像的方法：以双高斯变形结构为主体的光学结构来扩大光学显微镜的视场。当光学显微镜的视场变得很大时，各种像差将会比以往的光学系统复杂得多，这就增加了本次设计的难度。

1 设计指标的分析及成像器件选择

要设计具有较大视场的成像光学显微系统，必须有总面积较大且像素数较多的探测器与之相匹配，经查阅相关资料，得知现在的生产工艺水平，已经可以生产出如佳能EOS-5DS系列相机所用的成像探测器，它的尺寸规格如表1所示。……