《光學(xué)設(shè)計與CAD》教學(xué)大綱

PAGE4《光學(xué)設(shè)計與CAD》課程簡介課程編號：08034903課程名稱：光學(xué)設(shè)計與CAD/OpticalDesignandCAD學(xué)分:2學(xué)時：32(上機：16）適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程建議修讀學(xué)期：第4學(xué)期開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院光電工程系先修課程：應(yīng)用光學(xué)考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)：閉卷筆試，平時作業(yè)（30%）和期末考試（70%）教材與主要參考書目：教材：《光學(xué)設(shè)計》，劉鈞，高明編著，國防工業(yè)出版社，2012年第1版；參考書目：1.《工程光學(xué)設(shè)計》，蕭澤新編著，電子工業(yè)出版社，2008年第1版；2.《應(yīng)用光學(xué)與光學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)》，遲澤英主編，高等教育出版社，2013年第2版；3.《幾何光學(xué)像差光學(xué)設(shè)計》，李曉彤岑兆豐編著，浙江大學(xué)出版社，2014年第3版；內(nèi)容概述：光學(xué)設(shè)計與CAD是以光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和光路模擬仿真為主的專業(yè)選修課程，其教學(xué)內(nèi)容主要包括像差、光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評價和像差容差、光學(xué)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)的計算方法、望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計、顯微物鏡設(shè)計、目鏡設(shè)計和照相物鏡設(shè)計、光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX使用。課程實現(xiàn)目標(biāo)是使學(xué)生掌握光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和仿真的理論與方法，培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計與研發(fā)光學(xué)系統(tǒng)的能力。ThecourseofopticaldesignandCADisaprofessionalelectivecoursebasedonopticalsystemdesignandsimulationofopticalpath.Themainlycontentsincludeaberration,imagequalityevaluationandaberrationtolerance,calculationmethodofinitialstructureoftheopticalsystem,telescopeobjectivelensdesign,microscopelensdesign,eyepiecelensdesign,cameralensdesignandtheusingofopticaldesignsoftwareZEMAX.Theaimofthecourseistomakestudentsmasterthetheoryandmethodofopticalsystemdesignandsimulation,andtocultivatestudents’abilitytodesignanddeveloptheopticalsystem.《光學(xué)設(shè)計與CAD》教學(xué)大綱課程編號：08034903課程名稱：光學(xué)設(shè)計與CAD/OpticalDesignandCAD學(xué)分:2學(xué)時：32適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程建議修讀學(xué)期：第4學(xué)期開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院光電工程系先修課程：應(yīng)用光學(xué)一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)光學(xué)設(shè)計與CAD是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，該課程是在應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)上，以光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和光路模擬仿真為主的課程。課程旨在讓學(xué)生能夠進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)原理方案與結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算，能將成像的基本原理與應(yīng)用先進(jìn)的ZEMAX軟件進(jìn)行光學(xué)設(shè)計結(jié)合起來，掌握實用的光學(xué)設(shè)計與像質(zhì)評價方法。教學(xué)目標(biāo)：要求學(xué)生掌握光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的基本理論和應(yīng)用ZEMAX進(jìn)行光學(xué)設(shè)計的基本方法。能夠了解常用的典型光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和在實際中的應(yīng)用，并具有一定的創(chuàng)新能力。(對應(yīng)畢業(yè)要求：2、3、5、6、12)本課程目標(biāo)分為課程教學(xué)和課內(nèi)上機實踐兩部分。1.課程教學(xué)活動對學(xué)生能力培養(yǎng)的安排本課程的目的是使學(xué)生將應(yīng)用光學(xué)理論知識和應(yīng)用ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件結(jié)合起來，掌握實用的光學(xué)設(shè)計方法，使學(xué)生能夠分析、優(yōu)化設(shè)計和模擬仿真符合要求的簡單光學(xué)系統(tǒng)。具體要求如下：(1)要求學(xué)生掌握光學(xué)設(shè)計的基本理論和像差分析方法；(2、5、6、12)(2)要求學(xué)生掌握常用像質(zhì)評價方法；(2、5、6、12)(3)要求學(xué)生掌握初始結(jié)構(gòu)選取和簡單光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計；(2、5、6、12)2.課內(nèi)上機實踐活動對學(xué)生能力培養(yǎng)的安排通過ZEMAX的計算機實踐，讓學(xué)生掌握ZEMAX的基本操作，培養(yǎng)學(xué)生運用ZEMAX獨立進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的能力。具體要求如下：(1)要求學(xué)生掌握ZEMAX序列模式下光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計方法；(2、3、6、12)(2)要求學(xué)生掌握非序列模式和混合非序列模型下光學(xué)系統(tǒng)仿真的方法；(2、3、6、12)(3)要求學(xué)生掌握簡單光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計；(2、3、6、12)二、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配本課程總學(xué)時數(shù)為32學(xué)時，其中理論教學(xué)為16學(xué)時，實驗教學(xué)為16學(xué)時；課程教學(xué)共有6章，具體內(nèi)容及學(xué)時安排等如下表所示：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點（☆）難點（△）學(xué)時安排實驗學(xué)時上機學(xué)時備注第一章緒論3第一節(jié)光學(xué)設(shè)計基本原理B☆講授第二章像差分析3講授第一節(jié)球差、慧差A(yù)☆△講授第二節(jié)像散、場曲、畸變與色差A(yù)☆△講授第三章像質(zhì)評價和像差容限3講授第一節(jié)像差特性曲線，瑞利判斷A☆講授第二節(jié)分辨率，點列圖B☆講授第三節(jié)光學(xué)傳遞函數(shù)與像差公差A(yù)☆△第四章光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)、公差與樣板3講授第一節(jié)光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)A☆講授第二節(jié)公差與樣板B☆講授第五章典型光學(xué)系統(tǒng)4第一節(jié)望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計B☆講授第二節(jié)顯微物鏡設(shè)計B☆△講授第三節(jié)目鏡設(shè)計B☆講授第四節(jié)照相物鏡設(shè)計B☆△講授第六章光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX使用16講授第一節(jié)單透鏡A☆2第二節(jié)雙透鏡A☆△2第三節(jié)坐標(biāo)變換A☆△2第四節(jié)望遠(yuǎn)鏡A☆2第五節(jié)多重構(gòu)造使用B☆△2第六節(jié)公差A(yù)☆2第七節(jié)混合非序列光學(xué)系統(tǒng)A☆△2第八節(jié)非序列光學(xué)系統(tǒng)A☆△2（教學(xué)基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建議實驗（上機）項目及學(xué)時分配1、單透鏡2學(xué)時設(shè)計性必做2、雙透鏡設(shè)計2學(xué)時設(shè)計性必做3、坐標(biāo)變換2學(xué)時設(shè)計性必做4、望遠(yuǎn)鏡2學(xué)時設(shè)計性必做5、多重構(gòu)造使用2學(xué)時設(shè)計性必做6、公差2學(xué)時設(shè)計性必做7、混合非序列光學(xué)系統(tǒng)2學(xué)時設(shè)計性必做8、非序列光學(xué)系統(tǒng)2學(xué)時設(shè)計性必做四、教學(xué)方法與教學(xué)手段采用多媒體教學(xué)課件進(jìn)行課題教學(xué)。課程教學(xué)以課堂講授和上機實踐、結(jié)合作業(yè)和專題報告的方式共同實施。專題報告，以小組方式開展，題目可自擬。主講教師為每個小組提供咨詢，檢查工作進(jìn)度，幫助學(xué)生改善方案，從而使學(xué)生更好地解決報告中實際的問題。五、考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)課程考核采用百分制。課程考核成績采用平時成績+期終考試成績相結(jié)合的方式，平時成績占課程考核成績的30%，平時成績考核采用考勤、作業(yè)、課堂提問和專題報告相結(jié)合的方式；期終成績考核采用閉卷考試方式，期終考試成績占課程考核成績的70%。六、教材與主要參考書目教材：《光學(xué)設(shè)計》，劉鈞，高明編著，國防工業(yè)出版社，2012年第1版；參考書目：1