光学课程设计大纲

适用专业：光电、通信工程、电子信息工程专业

（学分：1学分，学时：20学时）

一、课程的性质和任务

光学软件课程设计是在学习工程光学，光学等基础课程的基础上，基于光学软件进行光学系统的设计，让学生了解光学设计中的主要环节，掌握光学系统的设计、开发的基本方法，以便今后从事光学仪器的设计、研发工作。 通过光学软件课程设计,以求达到如下目的：

1）要求综合运用工程光学课程中所学到的理论知识，完成一个设计课题。 2）通过查阅手册和文献资料，培养学生分析和解决实际问题的能力。 3）培养学生严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

二、课程的教学内容

题目1：双高斯物镜的优化设计

设计一组双高斯物镜镜头，镜头的技术指标要求如下： 1、焦距：f’=40mm；

2、相对孔径D/f’不小于1/2 ； 3、视场

5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)；

6、成像质量，MTF 轴上>35% @100 lp/mm，轴外0.707 >25%@100 lp/mm。 7、校正球差、色差、场曲、像散 。

在满足前面要求的前提下，尽可能减少镜头的片数，在相同的结构情况下，MTF值越高越好。

题目2：摄影物镜的优化设计 镜头的技术指标要求如下 1、焦距：f’=12mm；

2、相对孔径D/f’不小于1/2.8；

3、图像传感器为1/2.5英寸的CCD，成像面大小为4.29mm×5.76mm； 4、后工作距>6mm

5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)；

6、成像质量，MTF 轴上>40% @100 lp/mm，轴外0.707 >35%@100 lp/mm。 7、最大畸变<1%

在满足前面要求的前提下，尽可能减少镜头的片数，在相同的结构情况下，MTF值越高越好。

三、课程的教学基本要求

1) 要完成设计任务，通过课程设计，锻炼自己综合运用所学知识的能力，并

初步掌握镜头优化设计的方法和步骤。

2) 学会查阅资料和手册,根据我们的设计目标，选择合适的初始结构。

3) ZEMAX是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、

分析、公差以及报表集中在一起，学生可以运用是ZEMAX进行镜头的优化设计，并对设计的镜头系统进行像质评价。

4) 学会进行镜头优化设计及像差分析，并得出像质评价报告。 5) 能够写出完整的课程设计总结报告。

四、课程的学时分配

教学内容 布置任务，仿真软件介绍 学习ZEMAX像差控制和优化方法 查询资料，确定初始结构，并进行优化设计 验收设计结果 验收课程设计报告 进度 第一周 第一周 第二周 第三周 第四周 五、实践性教学环节（含实验、设计、实习等）的内容安排及要求

（1）设计报告需包含：设计要求、初始结构选择与分析、像差校正、评价函数的设置、优化方法的选择、像差结果分析与评价报告、总结与体会、参考文献和辅助软件。

① 说明设计题目及要求。

② 对题目进行剖析并选择合适的初始结构。

③ 对初始结构的像差结果进行分析，与我们设计目标进行比较。 ④根据选择的初始结构，进行像差控制和优化设计

⑤ 对设计优化结果给出像质评价报告并与我们的设计目标进行比较。 ⑥ 写出自己在仿真的过程中遇到的问题、如何排除故障以及仿真结果。

⑦ 写出自己在这一次课程设计中的心得体会。

（2）设计报告中，标题均采用三号黑体，内容均采用小四号宋体。

六、主要参考书

[1]《工程光学设计)》(第3版),萧泽新编著,电子工业出版社,2006年。 [2]《光学设计教程》,黄以帆,李林著,北京理工大学出版社,2008年。 [3]《基于ZEMAX的光学设计教程》,黄振永著,哈尔滨工程大学出版社。

七、其他说明

1．考核内容包括：设计能力、仿真结果、设计结果检验情况、总结报告情况、出勤情况、设计和调试过程的学习态度等。

2．成绩评定：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 评价指标 任务书及设计要求全面、准确 初始结构的选择及其论证充分、合理 进行像差控制和优化设计，优化合理 像质评价报告详细、准确 设计结果，基本指标的实现 相同像质情况下，片数少、材料普通 报告结构合理、规范，条理清晰 课程设计过程中的学习态度认真、出勤率高 总 评 满分值 10 10 10 15 25 10 10 10 100 3.课程设计实施过程中，时间进度安排以第四项内容作为参考，实际可依据学生的课程安排情况，灵活调整时间开展。