數(shù)值孔徑分別為40倍和065的顯微物鏡業(yè)已完成了一種新的設(shè)計(jì)。這種新的設(shè)計(jì)物鏡所采用的系統(tǒng)包含五片光學(xué)元件，但其結(jié)構(gòu)形式卻和經(jīng)典的阿米西（AMICI）結(jié)構(gòu)不一樣。文章中，我們把新的設(shè)計(jì)同阿米西型式作了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這里提出的新型結(jié)構(gòu)較之經(jīng)典的阿米西系統(tǒng)具有更優(yōu)良的性能。  
   1.引言  
   一般來(lái)說(shuō)，數(shù)值孔徑介于0.50-0.85之間的中等倍率的消色差顯微物鏡，其設(shè)計(jì)思想都是根據(jù)五片光學(xué)元件的阿米西（AMICI）結(jié)構(gòu)作出來(lái)的。其第一片光學(xué)元件是一塊厚的平凸透鏡，其后面是兩組球差和色差均為教正過(guò)的里絲托（LISTER）型雙脫合透鏡組，這種結(jié)構(gòu)極為流行，以致迄今止，所有的普通消色差干物鏡都是按照這種系統(tǒng)形式來(lái)設(shè)計(jì)制作的。  
   在這篇文章里，我們?yōu)橹械缺堵曙@微物鏡提出另一類五片式光學(xué)元件的新結(jié)構(gòu)。按照這個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其放大率和數(shù)值孔徑分別為40倍和065。為了將此設(shè)計(jì)結(jié)果和傳統(tǒng)的阿米西（AMICI）結(jié)構(gòu)在性能上作個(gè)比較，我們還根據(jù)阿米西（AMICI）結(jié)構(gòu)形式，并且以同樣的放大率和數(shù)值孔徑進(jìn)行了一個(gè)設(shè)計(jì)。兩個(gè)設(shè)計(jì)都是在最佳的透鏡程序下進(jìn)行的，該程序幾阻尼最小二乘法。對(duì)于特殊的光組結(jié)構(gòu)，它能給出最佳的一些設(shè)計(jì)結(jié)果。  
   本文提出的新系統(tǒng)只采用一個(gè)負(fù)透鏡，而不象阿米西型式那樣用了兩個(gè)負(fù)透鏡。它的前片是彎月透鏡，第二塊透鏡是雙凸的，其后是一組負(fù)光焦度的雙膠合透鏡，而最后一片又是雙凸透鏡。新設(shè)計(jì)方案和阿米西型式的性能由它門的像差曲線來(lái)做比較。由此曲線可見，新設(shè)計(jì)系統(tǒng)的像差要比阿米西型來(lái)的小。  
   新的設(shè)計(jì)方案還同另一種由Conrady設(shè)計(jì)的放大率為22.5倍，數(shù)值孔徑為0.66，它是采用匹配原理設(shè)計(jì)出來(lái)的，即使如此，新的設(shè)計(jì)在像差校正上仍然有過(guò)之而無(wú)不及。   2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和最佳化條件  
   如前所述，我們新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用了五片學(xué)元件，取通常的計(jì)算方向即從像方到物方作為顯微物鏡的設(shè)計(jì)計(jì)算方向，光學(xué)元件的系統(tǒng)布置如圖1所示。于是，第一塊透鏡是正的，第二塊是負(fù)的，而且第三，第四和第五塊透鏡又都是正的。第二和第三塊透鏡安排組成一個(gè)負(fù)的雙膠合透鏡型式。此雙膠合透鏡和第一塊透鏡之間有一個(gè)較大的距離，所以，在此雙膠合透鏡上主向光束高度比第一塊明顯地  低的多，它的特點(diǎn)相當(dāng)于Cooke的三塊透鏡系統(tǒng)，這就有助于改善軸外像的質(zhì)量。另外，由于在此雙膠合透鏡的第一個(gè)面上入射角很大，光線偏斜也很大，從而引入相當(dāng)大的負(fù)球差，于是，大大有利于校正整個(gè)系統(tǒng)的球差。雙膠合透鏡的第二面也引進(jìn)負(fù)球差，但是，因?yàn)檫@個(gè)面造成的光線偏離很小，所以負(fù)球差也十分小在雙膠合透鏡的第三面上，因?yàn)槿肷浣呛苄�，所以，不致帶�?lái)很大的球差。第四個(gè)光學(xué)元件是雙凸透鏡，并在次透鏡的第一面上滿足近明幾條件，而在第二面上，邊緣光線的高度非常小，因而它對(duì)球差方面的貢獻(xiàn)也很��；最后一塊光學(xué)件是朝物體方向彎曲的深彎月透鏡，這種彎月形大大有利于球差的校正。在此透鏡的第一面上如射光線近乎是垂直的，而再第二面上（也即系統(tǒng)的最后一面），邊緣光線高度很小，這一點(diǎn)也有助于減小此透鏡的球差。為了做兩個(gè)光組的設(shè)計(jì)，放大率和數(shù)值孔徑分別選40倍和0.65。這些數(shù)據(jù)是廣泛采用的數(shù)據(jù)。蓋玻璃的厚度是0.17毫米。為了保證焦性，不計(jì)物鏡的情況下，物體到像的距離是193.6毫米，這樣使的我們能夠采用160毫米的一種鏡筒長(zhǎng)度（從物鏡的肩部到物鏡像的距離）和同樣的肩高33.6毫米（從物平面到物鏡肩部的距離），這些都是一般主要制造廠家廣泛使用得數(shù)值。兩種設(shè)計(jì)的工作距離都為0.6毫米。  
   新的設(shè)計(jì)中所使用的玻璃采用Calcutta,CGCRI制造的玻璃產(chǎn)品目錄。正透鏡采用VBC610573號(hào)玻璃，而負(fù)透鏡則采用EDF700303號(hào)玻璃。這些玻璃也可以在Chance Pilkington 和 Schott 玻璃牌號(hào)中得到。若正透鏡采用諸如高折射率低色散那種更合適的玻璃，則將獲得更加的設(shè)計(jì)結(jié)果。但是為了能夠作一番比較，仍未采用這種玻璃，阿米西型的設(shè)計(jì)也賓沒用過(guò)這種玻璃。對(duì)于阿米西型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所使用的玻璃也取自CGCRI玻璃產(chǎn)品目錄，并且根據(jù)Comrade的推薦來(lái)選取它門的玻璃牌號(hào)。  
    為里使透鏡系統(tǒng)達(dá)到最佳化，在孔徑和視場(chǎng)的各個(gè)采樣點(diǎn)上選出十四條光線，最初的像尺寸決定了物鏡的物方視場(chǎng)為15毫米，根據(jù)這十條光線的橫向像差和Conrady色差的計(jì)算求的特征函數(shù)（定義為權(quán)重球差的平方和）。在汞燈的e線下，單色像差得到平衡，而C-F波段上則用Conrady的（d-的）公式來(lái)平衡色差，不能允許工作距離小于0.6毫米。在新的設(shè)計(jì)中，透鏡厚度不受任何具體數(shù)值所控制，而是通過(guò)在整個(gè)玻璃厚度（所有透鏡厚度之和）和彎月透鏡最小邊緣厚度上有一些限制的程序來(lái)自由選擇，如果玻璃厚度允許較大的話，系統(tǒng)將得到改善，空氣間隙不能小于0.05毫米。朝向像方的透鏡傾向后一些，其最大厚度允許達(dá)到5.56毫米。另外兩個(gè)透鏡可以在保證其邊緣有一個(gè)合適厚度的情況下選取它門的厚度。在阿米西型設(shè)計(jì)中，負(fù)透鏡厚度的趨勢(shì)是越來(lái)越薄，但它們的厚度已被保持在0.07毫米以上。