高变倍比连续变倍无焦光学系统设计
摘要
在手术显微镜中，无焦变倍系统是实现连续变倍显微成像的关键。然而，由于受到显微镜口径和长度的限制，系统难以实现高变倍比，很难满足手术过程中对低倍率全局视野与高倍率细节成像的需求。通过追迹无焦变倍系统的第一、第二近轴光线，揭示渐晕随光焦度分配变化的规律，并得到具备渐晕极小值的光学系统初始结构。接着，通过优化虚拟光阑和透镜口径来控制渐晕影响，同时优化材料组合与系统结构参数对像差进行校正，最终得到通光口径为20 mm、长度为80 mm、0.4×~4.0×的10倍连续变倍的无焦系统。设计结果表明，当倍率为1.0×时具有最大渐晕值，相对照度为54%，高倍率处的照度优于90%。此外，该系统具有成像质量优、畸变小和变焦曲线无拐点等性能，设计结果缓解了变倍系统小尺寸和高变倍比的矛盾，为手术显微镜的高变倍比需求提供技术支撑。
引用本文（GB/T 7714）
胡兆瑞 Hu Zhaorui, 顾凌军 Gu Linjun, 朱嘉诚 Zhu Jiacheng, 等. 高变倍比连续变倍无焦光学系统设计[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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