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Ｔ ｒ 、 ： ＬＦ‘ｅ 镜 头．设应文涛计 谢显和 包天士 摘要； 本文总结了Ｆ·０系统物镜的光学设 计，用几何象差评价Ｆ·０系统物镜的成像质 量，并给出了计算实例的结果。 原理简述 粕 Ｆ ０舶蕞 ４ 上图是整个系统的原理图，来自存贮计 算机的投字信息，经驱动电路，调制器把激 光讽制成信息，再经扩束器扩束，转镜扫描， Ｆ·０物镜聚焦，最后在感光的记录介质上 记下文字信息。 Ｆ·０物镜是激光照排机的光学系统， 它直接影响文字的成像质量，因而对物镜的 畸变和分辨率有较高的要求。Ｆ·０物镜粗 看起来在系统中仅起聚焦作用，而实际上对 它的要求和普通聚光物镜有很大不同，有如 下几个重要特点 １、Ｆ·０镜头本身必须产生桶形畸变， 其值应满足如下关系式． Ｆ·ｔｇ０一Ｆ·Ｂ Ｉ —— ．Ｉｇ。一 从几何光学设计中知道Ｆ·ｔｇ０是系统 的高斯象高，Ｆ·０是系统的实际像高。在 设计Ｆ·０镜头的过程中，要注意备视场角ｅ 所对应的桶形畸变值都必须满足上式要求， 因为扫描元件的运动被以时间为顺序的电信 号控制，象面上的光点象与时间是成线性关 系的，并满足－ｑ ＝Ｆ·０。 ２、Ｆ·０物镜是大视场、小口径，入 瞳在物镜外部且大小随视场度化，而激光记 录通常是对二维记录图象，采用光点扫描在 某一瞬间实现的，故希望象点尺寸仅受通光 孔径的衍射，要求光学系统具有非常小 的象差，弥散斑直径有较高要求，在整个有 效扫描视场范围内要求分辨率一致，不允许 轴外象质下降，因此，要求Ｆ·０镜头应该 是无渐晕和平场的，并且要按随视场增大而 变化的入瞳来校正好象差。 ３、Ｆ·０系统是远心光路系统。即主 光线在整个视场范围内始终垂直象平面，这 样就可以保证在焦深范围内有固定的扫描长 度，达到象点尺寸和照度均匀的效果｝ 二、主要设计参数厦要求： １、Ｆ·０系统使用六面体转镜扫描， ８５．６ｒａｍ，０＝６０ 其有效利用率为８Ｏ ２、入瞳距离Ｌ，＝４５￣５０ｍｍ ３、分辨率１５线对／ｍｍ ７ ／ 维普资讯 http://www.cqvip.com
４、有效扫描宽度２ ５０ｒａｍ ５、宇变形误差１ ～２ Ｂ、畸变１‰～３‰ ７、Ｆ·Ｏ镜头在上述要求满足的条件 下，最大外径应不超６９０ｍ１２１为宜，厚度尽 量薄，以减轻仪器重量和降低成本。 三、确定初始参数和结构参数 １、初始参数： ①视场角０：因为采用六面体棱锥转镜 扫描，故扫描转角即为视场角０，０＝６０。， 设计Ｆ·０物镜需校正象差的有效视场角 为ｌ Ｂ有Ｉｔ＝６０ Ｘ ８０ ＝４８。 ②焦距ｆ 由扫描长度和有效扫描视场 角决定 ｆ： 廿 ： ２ ５ Ｏ 一２９８（ｆｉｌｍ） ６０×８０％× １８０ 取ｆ ＝８ ００（１１１１１１） ＠入射光束直径 因为分辨率 一＝ ＝高 所以Ｄ＝０．５＾ｆ Ｐ＝９．４９ 四、初始结构参数确定 根据上述技术要求和初始参数，考虑到 成本初步采用三片式结构： 嚼 曹 Ｉ＝ ｌｌ －＝．ｉ－－’一＿一 ’：． 篡● ； 最 结福型式的半部变化而成 的：它可以使Ｆ．０物镜接近远心光路，在 ８ 双高斯结构型式的半部中加入一过渡薄透 镜，目的是为了能完全达到校正球差、慧差、 象散和场曲、畸变。因为双高斯半部结构的 正负组光焦度丹配可以满足消场曲的要求， 而加入薄透镜后，就有三个弯曲变量和光栏 位置移动米校正球盏、慧差、象散与畸变， 同时，为了产生一定量的负畸变，要使薄透 镜承担少量正光焦度。适当选择厚度产生负 值Ｓｌｖ平衡２组的匹兹伐场曲。 其外型尺寸由下式决定： ｄ＝（１＋Ｌ １ ２ ）／ １皇（Ｌ ＋１）／ｄ ２＝（１一Ｉ ２ ）／ｄ 其中：一１ 为扫描器至Ｆ·０系统第一面的 距离 １ ２是Ｆ·０物镜最后一面至象面距 离 是Ｆ·０物镜总光焦度。 为了使ｓⅣ＝ ＂－２＿ｎｌ ｎｎｎｖ＝Ｄ应使甲，甲， 的绝对值尽量靠近，且符号相反。 ∑Ｓ Ｉ ∑ＳⅡ ∑Ｓ ｉｌ ０ ∑Ｓ ＝（Ｆ·０一ｔｇ０）２ｎ ｕ 采用Ｐｗ法求得如下初始结构； Ｒ ｄ ｎ ５６．８９ ８３．２１ ２６．７２ １．７１ １８０．Ｏ０ ０．５１ １４６．２４ １９．７ １．７１ １９８２．１５ １．０２ ２５８．４ １２．４ １．７１ 五、象差平衡 主要是考虑不同视场，入瞳形状是变化 的子午与弧矢的瞳高比随视场角变化．经推 导计算得到 维普资讯 http://www.cqvip.com
Ｉ 【 视场０。７．２。Ｉ １２。Ｉ１６．８。 １９．２。 Ｉ２４ Ｉ一…一Ｉ一一Ｉ—Ｉ一～一｛一…（上接第６页） （５）、粗调范围 （６）、微调范围 ５０ｒａｍ １．８～２．２ｒａｍ 子午Ｉｌ ６．１ ｌＩ ３．５ １ ３．５ ３．５ ３．５ ３．５ 弧矢ｊ ６· Ｉ ５．８４ ｆ５．３７。ｌ ４．６。ｌ４．１ ７７ｉ３．０５７ 象差平衡主要是控制Ｏ视场和０．８规场 的子午弥散圆和弧失弥散圆，以及给的畸变 （７）、工作台 （８）、光源 三、仪器特点 １２０×１２０ｍｍ ２２ ０ Ｖ ２０Ｗ 值要求｝对６３２８Ａ校正单色象差，对于轴 外扁于小孔径大视场的象平衡，轴上孔径大 些，但也很容易校正 经反复平衡得到如下 结果： Ｒ １、根据外商的特殊订货要求，仪器增 加了一个型号，功能增加（反光镜，灯源两 用），满足要求，叉创了外汇。 ２、在ｘ ｓ Ｂ～０ｌ的基础上进行了局部 设计，更动。仪器的通用性能好，生产周期 艟，提高了经济效益。 ｄ ｎ Ｄ轮 ５７．２１ ７８．３ｄ ２５．８ Ｉ．７１２５ ６６ 四、使用结果 １８４．００ ０．５１ １４７．２３ １９．３ １．７１２５＋ｓｏ ∞ １．０２ ８８．３ ２６２．００ １２．４ １．７１２５ 通过检验验证，仪器能满足设计要求， 符台企业标准。 （上接第５页）Ｏ Ｐ丁ｏ Ｎ的Ａ Ｘ ｆ Ｏ ＰＨＯＴ万能摄影显微镜、瑞士ＷＩ ＬＤ 的ＭＰ Ｓ ５５显擞照相装置，日本ＯＬＹＭ Ｐ Ｕ Ｓ的ＰＭ—ｌ０Ａ Ｄ Ｓ，西德Ｌ Ｅ １ Ｔ Ｚ 近年来微处理技术突飞猛进，许多名厂 均应用该技术来控制自动曝光。日本０ ＬＹ ＭＰＵ Ｓ、西德ＬＥ Ｉ Ｔ Ｚ、东德Ｏ Ｐ ＴＯ Ｎ等各厂用微电脑来控制自动曝光的产品已 先后阐世。 经历了由简单而完善的发展阶段，显擞 照相仪的拍摄方法、取景方式、曝光型式均 已趋向成熟。近年来，我国的显擞照相仪也发 的０Ｒ ＴＨＯＭＡ Ｔ显微照相仪等。我厂研 豺的ｘ Ｚ一２显微照相仪及与上光厂联台研 制的Ｓ Ｊ研究用显微镜的显微照相装置均采 用了自动曝光的型式。 自动曝光无疑是当代显微照相术中最为 完善的一种曝光方式，它能根据各种不同的 拍摄放大率、照明条件、标本情况自动按最 佳曝光时间曝光。当设定了几种条件后，只 要按一下快门按钮即能自动准确曝光。在连 展饭快。除了莸厂已生产从普及型到电脑自 动曝光型的多种显微照相仪外，上海光学仪 器厂、江南光学仪器厂、重庆光学仪器厂、 广州光学仪器厂、上海照相机三厂等均生产 或研制过显擞照相仪或摄影显微镜。相信， 随着祖国国民经济的发展，显微照相术必将 得到更大的发展，我国普及显微照相术的时 代必将来临。 Ｏ 续快速拍摄时其优越性更加明显。但是由于 其结构复杂、成本高、价格贵，只能在高档 的显微膘相仪上采用。
