现代光学设计

课程编码：280227080300M1007 英文名称：Modern Optical Design 课时：50 学分：2.50 课程属性：学科核心课 主讲教师：邢廷文等

本课程是光电专业的核心课程，它不仅是后续专业课程的重要基础，而且是许多新兴光学成像系统和变换系统的发展基础和生长点。通过本课程的学习，学生了解和掌握近代光学设计的基本原理和基本设计方法，培养学生分析解决实际光学镜头、光学部件和光学系统设计问题的能力，特别强调物理概念的深入融合，同时本课程让学生了解光学设计在科学研究、生产生活、国民经济各领域的应用及研究新进展。这不仅可以开阔学生的思路，激发探索和创新精神，为学生以后从事光电子方向的科研和设计开发工作打下扎实的理论基础。
通过本课程的理论教学和上机设计，使得学生具备以下能力：
目标1、能够将物理基础知识、工程光学理论和现代光学设计相结合，通过建立物理模型，明确不同光学系统的设计条件和局域性，对其正确性进行求解和验证。
目标2、了解近代光学设计流行的理念和设计流程，掌握光学成像系统像质评价的一般理论和典型镜头与典型光学部件的设计方法，包括双胶合消色差准直镜设计、复消色差准直镜设计、柯克物镜设计、双高斯物镜设计、远摄物镜设计、激光耦合镜设计、目镜/显微物镜设计、变焦投影物镜设计、公差分析以及光学图纸和光学镀膜简介。
目标3、能够根据不同的光学系统和不同的技术指标，建立物理模型、设置高效的评价函数，设计满足特定需求的光学成像系统，并能够在设计环节中体现创新意识，兼顾成像质量和成本支出之间的平衡关系。

大学物理、工程光学

第一章 现代光学设计概论 3.0学时 邢廷文
第1节 光学成像系统的进展趋势
第2节 光学设计的主要方法
第3节 课程要求与考试方式
第二章 像差理论与准直镜设计 6.0学时 邢廷文
第1节 像差概论
第2节 双胶合消色差准直镜设计
第3节 双分离消色差透镜设计
第三章 二级光谱及复消色差航拍物镜设计 3.0学时 邢廷文
第1节 二级光谱与光学传递函数
第2节 复消色差与光学玻璃
第3节 双胶合复消色差物镜设计
第四章 柯克与天塞物镜设计 3.0学时 邢廷文
第1节 光阑、光瞳、主光线等基本概念
第2节 柯克物镜设计
第3节 天塞物镜设计
第五章 双高斯物镜及其变形物镜设计 6.0学时 邢廷文
第1节 单反相机物镜简介
第2节 定焦双高斯物镜设计
第3节 变焦双高斯物镜设计
第六章 远摄物镜设计 3.0学时 邢廷文
第1节 远摄比、主面和焦面
第2节 远摄物镜的理想光学模型
第3节 远摄型复消色差航拍物镜设计
第七章 反远摄物镜设计 3.0学时 邢廷文
第1节 反远摄物镜的理想光学模型
第2节 反远摄型复消色差航拍物镜设计
第八章 显微镜设计 3.0学时 邢廷文
第1节 目镜特点
第2节 显微物镜设计
第3节 显微镜设计与半五角棱镜
第九章 望远镜设计 3.0学时 邢廷文
第1节 折射望远镜与反射望远镜特点
第2节 折射望远镜设计与转像棱镜
第3节 反射望远镜设计与拦光系数
第十章 投影系统设计 3.0学时 邢廷文
第1节 投影物镜特点
第2节 变焦投影物镜的设计
第3节 X型棱镜的设计
第十一章 激光耦合-聚焦镜设计 3.0学时 邢廷文
第1节 激光耦合-聚焦镜设计
第2节 定倍激光扩束镜设计
第3节 变倍激光扩束镜设计
第十二章 公差分析 3.0学时 邢廷文
第1节 Zemax公差分析简介
第2节 公差操作数与Zemax公差操作
第3节 Zemax公差操作案例分析
第十三章 光学加工和光学制图简介 3.0学时 邢廷文
第1节 光学透镜的加工流程
第2节 常用透镜加工工艺要求
第3节 典型光学镀膜
第十四章 期末考试 3.0学时 邢廷文
第1节 期末考试

邢廷文：主要从事光学仪器的研究与开发。参与完成了眼科手术显微镜、系列手术显微镜、靶场测量可见光与红外探测、紫外成像探测、光纤潜望镜、紫外和深紫外投影光刻物镜、fθ镜头等光学系统的设计开发。主持完成了多项国家863课题，包括可见/红外光电探测系统光学系统、红外特性测量系统、太赫兹光谱测量系统等光电观测设备的研制。主持国家科技重大专项专项光学系统攻关项目。
贾辛，男，1982年生，博士，副研究员，硕士生导师。四川省青年联合会会员，中科院青年创新促进会会员。长期从事光学设计、衍射光学元件制造，光学检测技术，光学仪器研究开发工作，主要参与自由曲面检测技术，绝对测量检测技术，子孔径拼接测量技术研究及设备研制，衍射光学元件产品研制，高NA紫外光学镜头研制。作为光学检测负责人参与02专项中投影物镜研制工作，作为衍射光学元件研发负责人参与光束均匀性器件产品研发项目，作为课题负责人负责高NA紫外光学镜头研制。在国内外发表论文16篇，申请国际发明专利6项，授权6项，第一发明人申请中国发明专利15项，授权14项。