zemax轴锥镜特性研究及其在显微系统中的设计(2)
3.4 轴锥镜对显微物镜的影响的实验结果分析 28
4 基于轴锥镜的显微系统的研究 30
4.1 大景深显微系统概述 30
4.2 基于轴锥镜的大景深显微系统设计 32
4.2.1 点光源入射设计结构像质分析 32
4.2.2 平行光源入射设计结构像质分析 34
4.3 显微系统结构实物模拟 38
4.4 不足与改进 39
结 论 40
致 谢 42
参考文献： 43
1 绪论
本章简单介绍了对基于轴锥镜的大景深成像的显微系统的研究背景，讨论这个问题的意义，对国内外研究现状进行了分析，并指出本篇文章的侧重点在于讨论轴锥镜在显微系统中各种特性。
1.1课题的研究背景及意义
普通光学成像系统对三文空间或三文物体成像时常受景深的影响,其只能得到部分清晰成像,所以增大光学系统的景深已成为一项有意义的主题。大景深的光学成像系统具有以下的几个优点：一，大焦深能够得到更大的成像空间，获得待测物体更大的信息量；二，使对焦更加的简单可行，无需用机械进行调焦；三，能够更好地实施三文显示，比方用显微镜对三文物体进行观察更加方便直观。基于大景深系统具有的这些成像上杰出的优点，所以在实际的应用中有着深远的影响，如何增大系统的焦深成为了具有很大实际意义的研究。
一般的光学系统中的离焦逐渐严重时它的衍射光斑的大小急剧改变，例如普通显微镜的焦深很小。而当对有一定深度的物体进行观察的时候，只有一部分清晰成像，其离焦的部分十分模糊，所以操作人员只有通过不断的上下的调焦才能对不同的层面观察清楚；但在图片的拍摄的时候，使同一幅图像的拍摄前后景都清晰是非常困难的，这十分不利于人工的判断和计算机的辅助处理被检测图像的特性。而无衍射的光束具有中心光斑的大小和形状都不随传播距离而变化的特性，因此为了将无衍射光应用于大景深的成像系统中，人们对这项课题做了很多的尝试和研究。
无衍射成像就是将无衍射光束元件使用于成像系统中从而完成大系统景深的过程。目前无衍射光的主要有主动式和被动式两类产生方法，主动式就是利用谐振腔直接产生无衍射光，存在少量的报道关于其实验方面；被动式是依靠光学元件将其他类型光束转换为无衍射贝塞尔光束，如有限孔径下可用球面像差法、锥形透镜法、环缝系统等等，其中轴锥镜法装置简单，使用率最高，原理简单，通过这种方法得到的无衍射光束的尺寸和稳定性都十分理想。
轴锥镜法就是利用了基于轴锥镜的大景深成像系统。轴锥镜是产生无衍射光束的常用光学元器件之一，由于具有能量的使用率较高、制造简单且成本不高的很多优点，被广泛使用在产生无衍射光的领域。人们基于这个系统进行了很多深入的研究，如观察单色的平行波入射于轴锥镜的衍射特性、倾斜的平面波入射于轴锥镜其相应衍射特性、球面波入射轴锥镜的衍射特性、准单色光照射轴锥镜的特性、白光照射轴锥镜的特性等，为用轴锥镜增大成像系统的景深理论提出了相应的依据。此外还探索了在透镜之前不同位置的点光源系统的点扩散函数，与锥镜夹角和离焦量的关系，并进行了制造组合锥透镜的相关研究。
锥形透镜法还有一个非常重要的优点，就是可在此方法产生近似无衍射光的最大的准直距离处增加一个适当的聚焦透镜，由此产生另一种被广泛应用于各领域的局域空心光束。局域空心光束是一种特殊空心光束，在光束的传播方向上存在着零强度区域，且在该区域之外的三文空间有高强度环绕。通过轴锥镜来产生贝塞尔光的方法转换效率高、装置简单、抗损伤阈值高，使用几何追迹法能够清晰的得出在满足一定的条件时，随聚焦透镜其焦距的增大，封闭的局域空心光束其尺寸也增大。
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