[논문]반사형 Focal Reducer를 가지는 높은 개구수의 대물렌즈 설계

이종웅

doi:10.3807/kjop.2023.34.6.248

[국내논문] 반사형 Focal Reducer를 가지는 높은 개구수의 대물렌즈 설계
Optical Design of a High-numerical-aperture Objective with a Reflective Focal Reducer 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.34 no.6, 2023년, pp.248 - 260

이종웅 (청주대학교 에너지.광기술융합학부)

초록
AI-Helper

낮은 NA의 굴절형 대물렌즈와 반사형 focal reducer로 구성된 NA 0.5의 굴절-반사 대물렌즈를 설계하였다. 굴절형 대물렌즈로는 NA 0.25인 Lister 대물렌즈가 사용되고, 반사형 focal reducer는 구면수차, 코마, 비점수차가 보정된 2구면경계가 사용되었다. 설계된 굴절-반사 대물렌즈는 높은 NA를 가졌음에도 18 mm의 긴 작동거리와 NA 0.25의 Lister 대물렌즈보다 개선된 결상성능을 가지고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

A 0.5-numerical-aperture (NA) refractive-reflective objective, composed of a low-NA refractive and a reflective focal reducer, is designed. A 0.25-NA Lister objective is used for the refractive. A two-spherical-mirror system, corrected for spherical aberration, coma, and astigmatism is used for the reflective focal reducer. In spite of high NA, the refractive-reflective objective has an 18-mm working distance and improved imaging performance, compared to the 0.25-NA Lister objective.

Keyword

표/그림 (22)

그림 Fig. 1. Optical layout of a two-spherical-mirror system.
그림 Fig. 2. Analytic solutions of the anastigmatic two-spherical-mirror system. (a) M = -0.2, positive solution S1. (b) M = -0.2, negative solution S2. (c) M = 0.2, positive solution S3. (d) M = 0.2, negative solution S4.
그림 Fig. 3. Variations of design parameters of the negative solution S2 as a function of lateral magnification M (d₂ and h₂ are normalized to +1). (a) Ray height h₁. (b) Axial distance d₀. (c) Axial distance d₁.
그림 Fig. 4. Variations of design parameters of the negative solution S4 as a function of lateral magnification M (d₂ and h₂ are normalized to +1). (a) Ray height h₁. (b) Axial distance d₀. (c) Axial distance d₁.
그림 Fig. 5. Optical layout of the stabilized Lister (numerical aperture 0.25, effective focal length 20 mm).
그림 Fig. 6. Chromatic changes of the effective focal length (EFL) and back focal length (BFL) of the stabilized Lister.
표 Table 1. Design data of the stabilized Lister (efective focal length 20 mm, numerical aperture 0.25 at 405 nm)
표 Table 2. Analysis of the optical performance of the stabilized Lister (numerical aperture 0.25 at 405 nm)
그림 Fig. 7. Root-mean-square (RMS) wavefront errors of the stabilized Lister.
$Fig. 8. Difraction modulation transfer function (MTF) of the stabilized Lister.$ 그림 Fig. 8. Difraction modulation transfer function (MTF) of the stabilized Lister.
$Fig. 9. Typical example of a refractive-refective objective using the negative solution S4. (a) On-axis (F1). (b) Of-axis (F6).$ 그림 Fig. 9. Typical example of a refractive-refective objective using the negative solution S4. (a) On-axis (F1). (b) Of-axis (F6).
$Fig. 10. Design examples of refractive-reflective objectives with different working distances (WDs). (a) 6 mm WD. (b) 12 mm WD. (c) 18 mm WD.$ 그림 Fig. 10. Design examples of refractive-reflective objectives with different working distances (WDs). (a) 6 mm WD. (b) 12 mm WD. (c) 18 mm WD.
$Fig. 11. Final design of refractive-reflective objective (numerical aperture 0.5, working distance 18 mm).$ 그림 Fig. 11. Final design of refractive-reflective objective (numerical aperture 0.5, working distance 18 mm).
$Fig. 12. Chromatic changes of the effective focal length (EFL) and back focal length (BFL) of the refractive-reflective objective.$ 그림 Fig. 12. Chromatic changes of the effective focal length (EFL) and back focal length (BFL) of the refractive-reflective objective.
$Table 3. Design data of the refractive-reflective objective (final design, effective focal length -4 mm, numerical aperture 0.5)$ 표 Table 3. Design data of the refractive-reflective objective (final design, effective focal length -4 mm, numerical aperture 0.5)
$Table 4. Analysis of optical performance of the refractive-reflective objective (numerical aperture 0.5)$ 표 Table 4. Analysis of optical performance of the refractive-reflective objective (numerical aperture 0.5)
$Fig. 13. RMS wavefront errors of the refractive-reflective objective.$ 그림 Fig. 13. RMS wavefront errors of the refractive-reflective objective.
$Fig. 14. Diffraction modulation transfer function (MTF) of the refractive-reflective objective.$ 그림 Fig. 14. Diffraction modulation transfer function (MTF) of the refractive-reflective objective.
$Fig. 15. Diffraction modulation transfer function (MTF) of the Lister up to 500 cycles/mm.$ 그림 Fig. 15. Diffraction modulation transfer function (MTF) of the Lister up to 500 cycles/mm.
$Fig. 16. Diffraction modulation transfer function (MTF) of the refractive-reflective objective up to 500 cycles/mm.$ 그림 Fig. 16. Diffraction modulation transfer function (MTF) of the refractive-reflective objective up to 500 cycles/mm.
그림 Fig. 17. Line spread functions of the on-axial field F1.
그림 Fig. 18. Line spread functions of the off-axial field F6.

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