工程光学设计
工程光学培养方案设计思路
工程光学培养方案设计思路一、引言工程光学是一门研究光与工程结合的学科，主要研究光的产生、检测、传输、处理和应用等方面的技术和方法。
在现代工程光学研究中，培养优秀的工程光学人才是至关重要的。
本文将针对工程光学的培养方案设计思路展开讨论，并以相关实例加以说明。
二、工程光学的培养目标1. 培养学生的基础理论知识。
工程光学是一门理论与实践相结合的学科，学生应该具备扎实的数学和物理基础知识，尤其是光学理论、波动光学、几何光学等方面的知识。
2. 培养学生的实验技能。
工程光学涉及到很多仪器设备和实验操作，学生应该具备相关的实验技能，能够独立完成一些光学实验，掌握分析实验数据的方法。
3. 培养学生的工程应用能力。
工程光学的研究成果主要应用于工程领域，学生应该具备一定的工程应用能力，能够将光学理论与工程实践相结合，解决实际工程问题。
三、工程光学的培养方案设计1. 课程设置工程光学的课程设置应该包括基础理论课程、实验课程和工程应用课程。
基础理论课程主要包括光学理论、波动光学、几何光学等内容，可以分为基础和深入两个阶段。
实验课程主要包括光学实验、光学仪器使用等内容，可以结合实验室课程进行教学。
工程应用课程主要包括光学工程设计、光学系统设计等内容，可以结合工程案例进行教学。
此外，还应该设置一些选修课程，以满足学生个性化的学习需求。
2. 实践环节工程光学的培养方案设计应该注重实践环节的设置。
学生需要通过实验、实习等形式，加强实际操作能力，提高工程应用能力。
实验环节可以通过实验课、实验室实习等形式进行，实习环节可以通过校外实习、企业实训等形式进行。
实践环节还可以设置一些工程案例，让学生了解实际工程问题，提高解决问题的能力。
3. 项目实践工程光学的培养方案设计还应该注重项目实践的设置。
学生可以通过学院或者实验室的项目，参与一些光学工程项目的研究与实践，提高工程应用能力。
可以设置一些小组项目，让学生在实践中相互合作，提高团队合作能力。
工程光学设计第三版教学设计
工程光学设计第三版教学设计1. 教学背景光学技术在目前已被广泛应用于各个领域，如通信、医疗、安防、军事、航天等。
光学设计在各种光学应用中占据着重要的地位。
因此，培养具有光学设计理论和实践能力的人才是当前各个领域的迫切需要。
我校工程光学设计课程主要为工科学生提供光学设计的知识和技能，培养学生分析和解决实际工程问题的能力和思维方式。
2. 教学目标本教学设计的主要目的是让学生能够掌握工程光学设计的基本理论和方法，具有一定的实践能力和解决问题的思维方式。
2.1 知识目标1.了解光学系统的基本组成部分和工作原理；2.掌握光学设计的常用方法和软件工具；3.了解光学元器件的选型和特性；4.掌握光学系统的优化和调试方法。
2.2 技能目标1.具备光学系统建模和分析的能力；2.能够利用光学设计软件进行系统的设计和优化；3.掌握光学实验的基本操作和数据分析方法。
2.3 情感目标1.培养学生对光学技术的兴趣和热爱；2.让学生体验到解决实际工程问题的成就感和满足感。
3.1 理论知识1.光学系统的基本组成部分和工作原理；2.光线追迹理论；3.畸变理论和校正方法；4.光学元器件的基本原理和特性；5.激光器原理和应用。
3.2 实践技能1.光学系统的建模和仿真软件的使用；2.光学系统的设计和优化；3.光学实验的操作和数据分析。
4. 教学方法1.讲授法：通过教师讲授理论知识，让学生掌握光学系统的基本原理和工作原理。
2.实验法：通过光学实验，让学生有所实践，练习数据分析和实验操作技能。
3.课堂互动法：通过课堂提问和讨论，让学生思考问题，提升解决问题的能力和思维方式。
4.项目实践法：通过实验项目的设计和实践，让学生掌握实际工程应用中的光学设计方法和技能。
5. 教学评估1.平时表现：包括课堂表现、作业完成情况、实验技能等方面的评估。
2.期中考核：考核学生对光学系统原理和理论知识的掌握程度。
3.期末考核：考核学生对光学设计方法和技能的掌握程度和实践能力。
工程光学课程设计zemax
工程光学课程设计 zemax一、教学目标本课程的目标是让学生掌握工程光学的基本原理和应用技能，能够使用Zemax等光学设计软件进行简单的光学系统设计和分析。
知识目标包括了解光的传播、反射、折射等基本特性，掌握透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法；技能目标包括能够运用Zemax进行光学系统的设计和仿真，分析光学系统的性能和优化方法；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作能力和解决问题的能力。
二、教学内容教学内容主要包括光的传播、反射、折射等基本特性，透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法，以及Zemax等光学设计软件的使用技巧。
具体的教学大纲如下：1.光的传播和反射：介绍光的基本特性，包括光的传播速度、传播方向等，以及光的反射定律和反射镜的设计方法。
2.光的折射和透镜：介绍光的折射定律和透镜的分类，包括凸透镜、凹透镜等，以及透镜的设计和计算方法。
3.光学系统设计：介绍光学系统的基本构成和设计方法，包括透镜组的设计、光学系统的性能分析等。
4.Zemax使用技巧：介绍Zemax的基本操作和功能，包括光学系统的建立、参数设置、仿真分析和优化方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解光的传播、反射、折射等基本原理和透镜、镜片等光学元件的设计方法，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际的光学系统设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中，培养学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实验室的实践操作，使学生能够亲手搭建光学系统，观察光学现象，加深对光学原理的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：《工程光学》教材，用于学生学习和复习基本理论知识。
2.参考书：《光学设计手册》等参考书籍，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料，用于课堂讲解和复习。
工程光学学中的光学系统设计和分析
工程光学学中的光学系统设计和分析随着科技的快速发展和现代社会的不断进步，工程光学学作为一个新兴学科逐渐引起了人们的关注。
光学系统设计和分析是工程光学学的主要研究方向之一，本文就从这个角度来进行深入探讨。
一、光学系统设计的基本原理1. 光路分析光路分析是光学系统设计的基本原理之一。
光路分析是通过对光线传播的规律进行研究，从而找到一种最优的光路，使物体的标尺像能够清晰地出现在视网膜上。
光路分析涉及到光线的传输、反射、折射等方面的知识。
2. 系统分析系统分析是光学系统设计的另一个基本原理。
系统分析是指对整个光学系统中的各个组成部分进行综合分析，了解每个部分所起的作用，找到不足之处进行优化。
系统分析可以让整个光学系统具有完善的功能，提高光学系统的性能。
二、光学系统设计的主要步骤1. 确定设计需求在进行光学系统设计之前，需要先确定设计需求。
设计需求包括设计的用途、设计的精度要求、工作环境等等。
只有在确定了设计需求之后，光学系统的设计才能更具针对性。
2. 系统分析与优化定好了设计需求之后，需要进行系统分析与优化。
系统分析是寻找整个光学系统中存在的不足，并加以改善。
优化则是针对不足进行改进。
系统分析与优化是光学系统设计的重要步骤，它可以提高整个系统的性能。
3. 光路设计与布局光路设计是确定光路路径，从而实现物体标尺在视网膜上的清晰显示。
布局是指将各个光学元件按照一定的顺序排列，形成一个合理的光学系统。
光路设计与布局的好坏将直接决定光学系统的性能。
4. 材料选择不同材料有着不同的光学性能，选择合适的材料可以提高整个光学系统的性能。
在进行材料选择之前，需要先了解不同材料的光学特性，并根据设计需求进行选择。
5. 制造与组装制造与组装是光学系统设计的最后一步，它决定着整个光学系统的质量。
制造与组装的要求非常高，需要保证光学元件的精度和质量，避免光学系统出现问题。
三、光学系统分析的方法1. 入射角的法线分析法入射角的法线分析法是通过对光线入射点处的法线和光路的交点进行分析，来计算出光路方程的方法。
工程光学课程设计
工程光学课程设计
工程光学课程设计旨在为学生提供工程光学学科的基本理论和
实践知识，培养学生的实际能力和解决问题的能力。
第一部分：基础知识
1. 光学基础
介绍光的物理和几何性质，光的干涉、衍射和偏振等基本现象和理论。
2. 光学元件
介绍各种光学元件的原理、特点和使用方法，包括透镜、棱镜、反射镜等。
3. 光学系统
介绍光学系统的设计和分析方法，包括凸透镜成像、反射成像、Abbe成像理论等。
第二部分：应用技术
1. 光学测量技术
介绍使用光学技术进行测量的原理和方法，包括激光测距、干涉测量等。
2. 光学成像技术
介绍使用光学成像技术进行成像的原理和方法，包括数字图像处理、光学显微镜等。
3. 光学通信技术
介绍光学通信的基本原理和技术，包括光纤通信、激光通信等。
第三部分：实验设计
1. 光学元件制作
设计制作凸透镜、反射镜等光学元件，并对其进行测试和分析。
2. 光学成像实验
设计实现光学成像实验，包括使用光学显微镜观察样品、使用数字图像处理技术进行图像分析等。
3. 光学通信实验
设计实现光学通信实验，包括激光通信实验、光纤通信实验等。
通过以上课程设计，学生将掌握工程光学学科的基本理论和实践知识，具备解决实际问题和进行科学研究的能力。
工程光学课程设计题目
工程光学课程设计题目一、教学目标本课程旨在通过工程光学的学习，使学生掌握光学的基本原理、光学元件的基本性质与工作原理，了解光学在工程领域中的应用。
在知识目标方面，要求学生掌握光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本光学现象，理解光学系统的设计与分析方法。
在技能目标方面，要求学生能够运用光学原理解决实际工程问题，具备光学仪器的设计与分析能力。
在情感态度价值观目标方面，通过本课程的学习，使学生认识到光学在现代科技中的重要地位，增强学生对光学学科的兴趣和好奇心，培养学生的创新意识和科学精神。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括光学基本原理、光学元件、光学系统设计等。
具体包括：光的传播与反射、折射、干涉、衍射等基本光学现象；光学元件的基本性质与工作原理，如透镜、镜片、光栅等；光学系统的设计与分析方法，如望远镜、显微镜、相机等。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等多种教学方法。
通过讲授法，使学生掌握光学基本原理；通过讨论法，激发学生的思考与探究兴趣；通过案例分析法，使学生能够将光学原理应用于实际问题；通过实验法，培养学生的动手能力与实践能力。
四、教学资源教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教材选用《工程光学》作为主教材，辅助以相关参考书籍，丰富学生的理论知识。
利用多媒体资料，如教学视频、图片等，使学生更直观地理解光学现象。
同时，准备相应的实验设备，如透镜、光栅等，供学生进行实验操作，增强实践能力。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问与讨论等，占总评的20%。
作业包括课后习题和项目报告，占总评的30%。
考试包括期中和期末考试，占总评的50%。
评估方式客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本课程的教学安排如下：共32课时，每周2课时，共计16周。
教学进度按照教材《工程光学》的章节进行，确保在有限的时间内完成教学任务。
工程光学第二版课程设计
工程光学第二版课程设计1. 课程设计背景与目的工程光学是光学的一个分支，广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
本课程旨在通过理论学习和实验实践，培养学生对工程光学的理解和综合运用能力，为学生今后的工作和研究打下扎实的基础。
2. 教学内容及安排2.1 教学内容本课程涵盖以下主要内容：•光学基础知识：光的传播、干涉、衍射、偏振等；•工程光学中的常用光学仪器：光学元件、激光器、光束扩展系统、光学成像系统等；•工程光学中的应用案例：医学显微镜、光学仪器测量、激光切割、光学通信等。
2.2 教学安排本课程分为理论学习和实验实践两个部分，具体安排如下：2.2.1 理论学习•第一周：光学基础知识1-2章；•第二周：光学基础知识3-4章；•第三周：光学元件与成像系统1-2章；•第四周：光学元件与成像系统3-4章；•第五周：激光器、光束扩展系统与应用案例1-2章；•第六周：激光器、光束扩展系统与应用案例3-4章。
2.2.2 实验实践•第一周：光学实验1；•第二周：光学实验2；•第三周：光学实验3；•第四周：光学实验4；•第五周：光学实验5；•第六周：光学实验6。
3. 课程设计要求1.学生应及时完成实验报告并提交，每个实验报告应包含实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和分析、实验总结等内容。
2.学生应及时完成作业并提交，每次作业应包括光学相关理论内容和应用题目，作业分数将计入期末成绩。
3.学生应在课程结束前完成课程设计任务，完成原理分析、设计方案和系统搭建、实验结果展示和分析、课程项目总结等四个环节，并最终形成文字报告和PPT汇报。
4. 参考教材•《工程光学第二版》（范骁骏、吴仁海著，清华大学出版社）•《工程光学实验教程》（南京理工大学出版社）5. 结语通过本课程的学习，相信学生们能够在理论知识和实践技能上都有所提升。
希望大家能够认真学习和实践，并取得好成绩。
工程光学课程设计报告书
摘要这次设计是进行简单的开普勒望远镜系统的光学设计，所谓光学系统设计就是设计出系统的性能参数、外形尺寸、和各光组的结构等，完成一个光学设计可分为两步走，第一步，外形尺寸设计，第二步，像差设计，及像差的校正，第一步非常重要，只有各透镜的尺寸合理组合，系统的像差才会小，也才有可调的必要，由于光学系统大多是有多个透镜构成的，这时追迹光线可以求得光学系统各种类型的像差，但是这是由于透镜数目很多，计算量大，容易出错。
为了降低错误率，本次设计采用Matlab 来计算光线追迹的过程，程序分别编写了近轴光线和轴外光线的追迹。
并编写了像差校正的程序，在一定程度上有效的降低了色差、正弦差和球差。
另外本次设计还学习了Z emax 光学设计软件，在设计中我把Matlab 计算得到的系统尺寸用Z emax 来模拟了，不仅学习了Z emax 也对Matlab 进行了验证。
关键词：开普勒望远镜 像差 Matlab Z emax 光学设计一、课程设计题目分析本次课程设计为简单开普勒望远镜系统的光学设计，简单的望远镜有物镜和目镜组成，具有正的目镜的望远镜称为开普勒望远镜。
开普勒望远镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合，光学间隔∆=0，因此平行光入射的光线经望远镜系统后仍以平行光射出，这种望远镜一般物镜框就是孔径光阑，也是入瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外很靠近焦点的地方，使用时，眼睛与出瞳重合。
二、课程设计要求做一个简单开普勒望远镜的光学系统外形尺寸设计，并单独对其物镜进行初始结构选型及像差校正设计，具体要求如下： 1、视放大率：12⨯Γ=- 2、分辨率：''6ψ≤ 3、视场角：2ω=4 4、筒长：L=130mm三、使用Matlab 对系统外形尺寸计算和像差分析3-1、根据要求计算物镜和目镜的焦距（单位：mm ） 根据开普勒望远镜的组成原理可得出以下方程：''12''12130/12L f f f f ⎧=+=⎪⎨Γ=-=-⎪⎩ '1'212010f mmf mm⎧=⎪⎨=⎪⎩ 所以：物镜的焦距为'1120f mm =，目镜的焦距为'210f mm = 3-2、计算物镜的通光孔径，并根据表3加以确定解之得物镜框即为孔径光阑和入射光瞳，其大小与系统的分辨率本领有关，人眼的极限分辨角是''60，为了使望远镜系统所能分辨的细节也能被人眼分开，及达到用望远镜观察望远系统的目的，那么，望远镜的市场角放大率与它的分辨角ψ之间满足：''=60ψΓ （1）其中ψ=''140()D ，式中D 为为望远镜的入瞳（单位：mm ）于是可得：=60/(140/D)D/2.3Γ≈ （2）称为望远镜的正常放大率，望远镜的Γ不应低于此时所决定的值，考虑到眼睛的分辨率，望远镜的放大率与物镜通光口径之间可以取以下关系：(0.5~1)D Γ=∴(1~2)D =Γ=12~24，综上所述，故可取D=18。
工程光学课程设计
利用激光进行距离测量，具有测量范围广、精度高等优点。
光学显微镜
用于观察微小物体或结构，可提供高放大倍数和高分辨率的图像 。
光学检测技术应用实例分析
表面形貌检测
利用光学干涉或衍射原理检测物体表面的微观形貌，如表面粗糙度 、波纹度等。
光学零件检测
对光学零件如透镜、棱镜等进行检测，以确保其光学性能和质量符 合要求。
本课程共分为理论教学和实验教学两部分。理论教学主要讲解工程光学的基本理论和基本方法，实验教学则是通 过一系列实验来巩固和加深对理论知识的理解。此外，还将安排一些课程设计和课外实践活动，以提高学生的实 践能力和创新能力。
02
光学基础知识
光的传播与基本性质
01
02
03
光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直 线传播，这是光的基本传 播规律。
光学元件与材料
了解了各类光学元件（如透镜、反射镜、 滤光片等）的工作原理和特性，以及常用 光学材料的性质和应用。
学生成果展示与评价
课程设计作品
学生们成功完成了多个具有创新性的工程光学设计项目，如高精 度光学测量系统、微型光谱仪等。
学术成果
在课程期间，学生们积极参与学术交流和研讨，发表了多篇学术论 文，并获得了多项专利。
通过实验现象的观察和分析，帮助学生深化对工 程光学基本理论的理解，提高分析问题和解决问 题的能力。
培养实践创新能力
鼓励学生自主设计实验方案，探索新的实验方法 和技术，培养实践创新能力和科学探索精神。
工程光学实验内容与方法
基础性实验
包括几何光学实验（如光的反射、折射、全反射等）、物理光学实验（如光的干涉、衍射 、偏振等），通过实验现象的观察和分析，验证工程光学的基本理论和定律。
工程光学课程教案设计方案
工程光学课程教案设计方案一、课程简介本课程是工程光学专业的基础课程，旨在为学生提供光学原理与应用的基础知识。
通过本课程的学习，学生将了解光学的基本概念、光学元件的性能与特点以及光学系统的设计与应用。
同时，本课程还将介绍光学领域的最新研究进展，培养学生的创新思维和实践能力。
二、教学目标通过本课程学习，学生应该掌握以下几个方面的知识和能力：1. 掌握光学的基本概念和原理，理解光的传播规律和光学现象；2. 熟悉光学元件的性能与特点，能够进行光学元件的选择和设计；3. 了解光学系统的设计原理和方法，具备光学系统设计的基本能力；4. 掌握光学领域的最新研究进展，培养科研创新思维和实践能力；5. 培养学生的团队合作和沟通能力，提高实际问题解决能力。
三、教学内容1. 第一章：光学基础知识（1）光的本质和特性（2）光的传播规律（3）光学现象和光学器件2. 第二章：光学元件（1）光学透镜（2）光学棱镜（3）光学波片和偏光器件3. 第三章：光学系统设计（1）光学系统的布局和设计原理（2）光学系统的性能评估和优化方法（3）光学系统的应用4. 第四章：光学材料和技术（1）光学材料的基本特性（2）光学材料的制备和加工技术5. 第五章：光学领域的最新研究进展（1）光学传感技术（2）光学成像技术（3）光学通信技术四、教学方法和手段为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法和手段，主要包括：1. 理论讲授通过课堂教学和讲座形式，向学生介绍光学基础知识和实践技能。
2. 实验教学组织光学实验，让学生亲自操作光学仪器，掌握光学实验技能。
3. 案例分析通过典型案例分析，引导学生学习理论知识的应用和实际问题的解决方法。
4. 论文阅读与讨论指导学生阅读最新的光学领域研究成果，培养学生的科研思维和能力。
5. 课外拓展组织学生进行光学领域的实地考察和调研，增强学生的综合素质和实践能力。
五、教学评价为了全面评价学生的学习情况和能力水平，本课程将采用多种评价方法，主要包括：1. 考试通过期中和期末考试，考察学生对光学基础知识和实践技能的掌握程度。
工程光学—光学系统设计概述课件
① 单薄透镜的 SIV由 所决定。 ② SIV与 同号，与薄透镜形状无关。一般不为零。所以单 薄透镜不能校正匹兹凡和。
工程光学—光学系统设计概述
25
光学系统的几何像差——场曲(像面弯曲)
场曲的校正
薄透镜系统的匹兹凡和：
①接触的薄系统： 一般总光焦度大于0，折射率相差不大，匹兹凡和不可能为零。
②分离的薄系统： 正正分离对校正 SIV更不利，正负分离可校正 SI。V
光学系统的几何像差——场曲(像面弯曲)
通过推导，可得光学系统场曲的公式：
å x
' p
=
-
1 2n'u'
SIV
SIV
=
j2
n¢ - n nn¢r
SIV 为第四赛得和数也叫匹兹凡和。 场曲的大小和视场的平方成正比。
工程光学—光学系统设计概述
24
光学系统的几何像差——场曲(像面弯曲)
场曲的校正
单个薄透镜的匹兹凡和：
第一项为初级球差，第二项为二级球差，第三项为三级球差，二级以上的球差都统称
为高级球差。A1（a1）、A2（a2）、A3（a3）分别称为初级球差系数、二级球差系数和三 级球差系数。
工程光学—光学系统设计概述
5
光学系统的几何像差——球差
球差的影响因素
大部分光学系统二级以上的更高级球差很小，可忽略， 其球差可近似用初级和二级球差之和表示：
lz/ :系统最后一光学面到出 射光瞳的距离 31
光学系统的几何像差——正弦差与彗差
正弦差
偏离等晕条件的程度用正弦差SC‘表示：
n sinU
dL'
SC' = b × n'sinU ' - 1- L '- lz/
扬大工程光学课程设计20210412
扬大工程光学课程设计20210412工程光学课程设计班级学号姓名一、目的了解光学系统外形尺寸计算在光学系统设计中的作用，学习和掌握外形尺寸计算的内容和一般方法。
根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程称为光学系统的外形尺寸计算。
光学系统的外形尺寸计算要确定的结构内容包括系统的组成、各光组元的焦距、各光组元的相对位置和横向尺寸。
外形尺寸计算基本要求：第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径和位置；第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构的布局；第三，成像质量、视场、孔径的权重。
二、要求对题中所涉及的光学系统⑴ 按照工作原理正确作出光路图并能正确描述；⑵ 完整叙述及列举计算的过程，步骤要详细不能省略中间中程；⑶ 完成设计报告三、内容（一）只包括物镜和目镜的望远系统计算一个镜筒长L=f1′+f2′=200+（学号最后两位）mm，放大率Γ= -24+（学号最后一位），视场角2ω=1°40′的刻普勒望远镜的外形尺寸。
1、求物镜和目镜的焦距；图1 只包括物镜和目镜的望远系统结构图2、求物镜的通光孔径D1。
可根据望远系统的有效放大率求出D1。
3、求出瞳直径D1’；4、视场光阑的直径D3 ；5、目镜的视场角2ω′ ；6、求出瞳距lz′ ；7、求目镜的口径D2 ；8、目镜的视度调节（目镜相对视场光阑的移动量x）； 9、选取物镜和目镜的结构。
（二）带有棱镜转像系统的望远镜双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为： 1、望远镜的放大率Γ＝8倍；2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）；3、望远镜的视场角2ω＝10°；4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离?14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。
6、lz′=8～10mm要求计算棱镜转像望远镜的各类尺寸1、计算物镜和目镜焦距2、计算出瞳直径fo'和fe'。
工程光学的课程设计总结
工程光学的课程设计总结一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握工程光学的基本概念，如光的传播、反射、折射和干涉等。
2. 使学生了解光学元件的工作原理及其在工程中的应用。
3. 帮助学生理解光学设计的基本原则和方法。
技能目标：1. 培养学生运用光学知识解决实际问题的能力，如分析光学系统、计算光学参数等。
2. 提高学生进行光学实验和操作光学仪器的基本技能。
3. 培养学生运用光学软件进行光学设计和仿真的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程光学的兴趣和热情，激发他们探索光学领域的精神。
2. 培养学生具备团队合作意识，学会与他人共同解决问题。
3. 引导学生认识到光学技术在国家和经济发展中的重要作用，树立正确的价值观。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，学生将能够掌握工程光学的基本知识和技能，形成积极的情感态度价值观，为今后的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 光的基本性质：光的波动性、粒子性；光的传播速度；光的度量单位。
2. 光的传播：直线传播、反射、折射；光的衍射与干涉现象。
3. 光学元件：凸透镜、凹透镜、平面镜、棱镜等；光学元件的成像规律。
4. 光学系统：眼睛、照相机、望远镜等光学系统的组成及工作原理。
5. 光学设计：光学系统设计原则；光学元件的优化与调整；光学软件应用。
6. 光学应用：光纤通信、激光技术、光电子器件等现代光学技术应用。
教学内容按照以下教学大纲安排和进度：第一周：光学基本概念与性质；光的传播。
第二周：光学元件及其成像规律。
第三周：光学系统及其应用。
第四周：光学设计原则与方法。
第五周：光学软件应用与实践。
第六周：现代光学技术应用与前景。
教学内容与教材章节关联紧密，涵盖工程光学核心知识体系，旨在帮助学生系统地掌握光学知识，为实际应用打下坚实基础。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。
工程光学课程设计题目
工程光学课程设计题目一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握工程光学的基本概念、原理和方法，培养学生运用光学知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解光学的基本概念和原理；（2）掌握光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本现象；（3）熟悉光学仪器的基本结构和原理。
2.技能目标：（1）能够运用光学知识分析和解光学问题；（2）能够运用光学原理进行简单的光学设计；（3）具备实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对光学科学的兴趣和热情；（2）培养学生勇于探索、积极思考的科学精神；（3）培养学生团队协作和交流分享的好习惯。
二、教学内容根据教学目标，本节课的教学内容如下：1.光学基本概念和原理：光的传播、反射、折射、干涉、衍射等；2.光学仪器的基本结构和原理：望远镜、显微镜、摄像机等；3.光学问题的分析方法：几何光学、波动光学等。
三、教学方法为了达到教学目标，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解光学基本概念和原理，引导学生理解光学知识；2.讨论法：分组讨论光学问题，培养学生的思考和表达能力；3.案例分析法：分析实际光学案例，提高学生运用光学知识解决实际问题的能力；4.实验法：进行光学实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将准备以下教学资源：1.教材：《工程光学教程》；2.参考书：相关光学学术论文和书籍；3.多媒体资料：光学实验视频、图片等；4.实验设备：光学仪器、实验材料等。
以上是本节课的教学设计，希望能够帮助学生更好地掌握工程光学知识，提高实际操作能力。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等表现，评估其对光学知识的理解和运用能力；2.作业：布置相关的光学练习题，要求学生在规定时间内完成，通过作业的完成质量评估学生的掌握程度；3.考试：安排一次光学知识考试，包括选择题、填空题、计算题和实验题等，全面测试学生对光学知识的掌握情况。
工程光学—光学系统设计1
对光学系统使用条件的要求
有时对光学系统提出的要求是互为制约的，甚至是矛盾的。 此时，应深入分析、全面考虑、抓住主要矛盾，切忌因为提 出不合理的要求导致设计任务非常困难完成，甚至根本无法 实现。
例如，在设计照相物镜时，为了使相对孔径、视场角和焦距 三者之间的选择更加合理化，应该参照下式来选取参数：
Cm
=
D tanw
f'
f' 100
Cm=0.22~0.26，常称为“物镜的质量因数”。
对光学系统经济性的要求
评价一个光学系统设计优劣的主要依据是：①成像质量、 ②复杂程度。即一个好的设计应是在功能（成像质量、光学 性能等）能满足用户要求的情况下，追求结构最简单化（成 本最低化）。
在光学系统设计中应用价值工程的原理，对提高光学仪器产 品质量和降低产品成本有重要的意义。
为了简化各种类型光组的外形尺寸计算，可以把光学系统 看成是由一系列薄透镜组成的光学系统，经过简化后的光 学系统可以用理想光学系统的理论和公式进行计算。
但是，不是所有的光学系统或光组都可以看成是薄透镜光 组，如广角物镜、大数值孔径的高倍率显微物镜等。
对光学系统外形尺寸的要求
在进行光学系统的外形尺寸计算时，除了要保证使用条件 决定的基本光学特性外，还要考虑其在技术上和物理上可 否实现，并且要和机械结构、电气系统有很好的匹配，还 要具有良好的工艺性和经济性。
价值工程公式：
V= F C
V是价值（Value）；F是功能（Function）；C是成本（Cost）
光学系统的像差概述
• 实际使用的光学系统对一定大小的物体所成的像是不完善
工程光学设计 第3章 眼睛和目视光学系统.ppt
年龄 10 20 30 40 50 60 70 80
lp -7 -10 -14 -22 -40 -200 100 40 (cm)
lr ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 200 80 40 (cm) (dpt) 14 10 7 4.5 2.5 1 0.25 0
直接观察物体时对人眼的张角。
ω眼
-y’
ω仪
-y’
2、视觉放大率：
Г＝y'i /y'e
设人眼后节点到网膜的距离为l'，上式又可写作
二、放大镜的工作原理
ω仪
-y’
讨论: 1）当眼睛调焦在无限远，即l'＝∞时，物体放在放
大镜的前焦点上，则有G0＝D/f '＝250/f ' 2）正常视力的眼睛一般把像调焦在明视距离D，则
三、眼睛的分辨率
1、眼的分辨能力：眼能够分辨最靠近两相邻点的 能力称为眼的分辨能力，或视觉敏锐度。 2、视角：物体对人眼的张角称作视角。
3、视角分辨率ω 或ε
ω
-y’
在眼睛没有调节的松弛状态下，f '≈23mm，ε≈60″。
§3.2 放大镜和显微镜的工作原理
一、视觉放大率
1、目视光学仪器的基本工作原理： 物体通过仪器，其像对人眼的张角大于人眼
一、工作原理（伽利略望远镜）
二、望远系统的参数（视角放大率）
Г＝－f '0/f 'e＝－D/D' Г＝1/β
其它形式的望远系统： 加入棱镜转像系统的军用望远镜
§3.4 眼睛的调节
1、非正常眼及其校正
①正常眼和反常眼： 正常眼：眼睛的远点在无限远，眼睛光学系统的后
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摘要摘要：设计三片库克照相物镜，给出三片镜子的结构参数按照设计要求合理设计。
近轴光路追迹求出设计系统的焦距和后焦距。
然后利用zemax光学设计软件仿真验证设计结果。
关键词：照相物镜；光学设计设计要求：设计要求：采用三片库克（cookie）结构，D/f=1/5，半像面尺寸：18mm半视场角：20°设计波长：0.486um、0.587um、0.656um，口径D：10mm 计算：系统焦距f，，后焦距（BFL）第一章绪论我们设计光学系统采用光线模型方法，即利用几何光学和光学工程中涉及到的基本方法、基本公式设计三片库克照相物镜。
利用光线模型设计光学系统是非常重要的方法。
曾经有位美国学者在回答有关光线和波动理论应用问题时，睿智的说;“你用光线理论设计照相机镜头，尽管是近视理论，但你用一个星期可以完成；然而你若用衍射理论设计照相机镜头，虽然你用的理论很严格，也去你一辈子才能设计出一个镜头。
”可见用几何光学和工程光学中的光线模型设计光学系统是多么的重要。
而近轴光线的追迹公式又是利用光线理论设计光学系统的基础。
根据近轴光学公式的性质，它只能适用于近轴区域，但是实际使用的光学仪器，无论是成像物体的大小，或者由一物点发出的成像光束都要超出近轴区域。
这样看来，研究近轴光学似乎没有很大的实际意义。
但是事实上近轴光学的应用并不仅限于近轴区域内，对于超出近轴区域的物体，仍然可以使用近轴光学公式来计算平面的位置和像的大小。
也就是说把近轴光学公式扩大应用到任意空间。
对于近轴区域以外的物体，应用近轴光学公式计算出来的像也是很有意义的：第一，作为衡量实际光学系统成像质量的标准。
根据共轴理想光学系统的成像性质：一个物点对应一个像点；垂直于光轴的共轭面上放大率相同。
如果实际共轴球面系统的成像符合理想则该理想像的位置和大小必然和用近轴光学公式计算所得结果相同。
因为它们代表了实际近轴光线的像面位置和放大率。
如果光学系统成像不符合理想，当然就不会和近轴光学公式计算出的结果一致。
二者间的差异显然就是该实际光学系统的成像性质和理想像间的误差。
也就是说，可以用它作为衡量该实际光学系统成像质量的指标。
因此，通常我们把用近轴光学公式计算出来的像，称为实际光学系统的理想像。
第二，用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。
在设计光学系统或者分析光学系统的工作原理时，往往首先需要近似地确定像的位置的大小。
能够满足实际使用要求的光学系统，它所成的像应该近似地符合理想。
也就是说，它所成的像应该是比较清晰的，并且物像大体是相似的。
所以，可以用近轴光学公式计算出来的理想像的位置和大小，近似地代表实际光学系统所成像的位置和大小。
由此可见近轴光学系统具有重要的实际意义，它在今后的研究光学系统的成像原理时经常用到。
第二章 照相物镜手工计算近轴光线追迹求解系统焦距f 及后焦距值BFL （1）第一面光路追迹 平行光入射 h=5mm233.046519.21546519.21====h rh i144.0233.0617.046519.2162.11''=⨯===hi nn i089.0144.0233.046519.2162.1146519.21''=-=-=-+=hh i i u u195.5646519.2146519.21'''''=+=+=uiuri r l第一次转面089.0'==u u195.533195.563'=-=-=l l（2）第二面光路追迹099.0089.095164.47095164.470195.5395164.470)95164.470(-=⨯-+=---=u l i16.0)099.0(62.1162.1'-=-⨯==i i15.0)16.0()099.0(089.0''=---+=-+=i i u u4.3195164.47095164.470'''=-+-=uil第二次转面15.0'==u u4.2564.316'=-=-=l l（3）第三面光路追迹15.222224.25074157.22)074157.22(-=-+=---=u l i33.162.115.262.11'-=-==i i7.0)33.1()15.2(15.0''-=---+=-+=i i u u8.63074157.22074157.22'''-=-+-=uil第三次转面7.0'-==u u8.6418.631'-=--=-=l l（4）第四面光路追迹03.3)7.0(5.195.198.6451235.1951235.19=-⨯--=-=u l i91.403.362.1162.1'=⨯==i i58.291.403.37.0''-=-+-=-+=i i u u61.17512357.19512357.19'''-=+=uil第四次转面58.2'-==u u36.2275.461.1775.4'-=--=-=l l（5）第五面光路追迹29.166.7666.7636.22660592.76660592.76-=--=-=u l i80.062.129.162.11'-=-==i i07.3)80.0()29.1()58.2(''-=---+-=-+=i i u u64.96660592.76660592.76'''=+=uil第五次转面07.3'-==u u64.93364.963'=-=-=l l（6）第六面光路追迹11.634.1834.1864.93342215.18)342215.18(-=-+=---=u l i89.9)11.6(62.1162.1'-=-⨯==i i71.0)89.9()11.6()07.3(''=---+-=-+=i i u u38.238432215.18342215.18'''=-+-=uil三片库克（cookie ）近轴追迹结束 焦距为 81.586.0571.0tan 5tan '====uh f后焦距为38.238432215.18342215.18'''=-+-=uil第三章 Zemax 光学设计软件简介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、公差以及报表集成在一起。
ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件， 具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其他软件不同的是 ZEMAX 的CAD 转档程序都是双向的，如 IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可转入及转出。
而且 ZEMAX 可仿真Sequential 和Non-Sequential 的成像系统和非成像系统，ZEMAX 当前有： SE 及EE 两种版本。
ZEMAX 可应用的领域及范围：常规相机镜头 、数码相机镜头，观景窗等镜头设计，DVD 、VCD 读写头、投影监视器、照明系统、干涉仪、LED 、Laser Diode 。
ZEMAX 功能说明 ：（1）序列性（ Sequential ）光线追迹大多数的成像系统都可由一组的光学表面来描述，光线按照表面的顺序进行追迹。
如相机镜头、望远镜镜头、显微镜镜头等。
ZEMAX 拥有很多优点，如光线追迹速度快、可以直接优化并进行公差计算。
ZEMAX 中的光学表面可以是反射面、折射面或绕射面，也可以创建因光学薄膜造成不同穿透率的光学面特性；表面之间的介质可以是等向性的，如玻璃或空气，也可以是任意的渐变折射率分布，折射率可以是位置、波长、温度或其它特性参数的函数。
同时也支持双折射材料，其折射率是偏振态和光线角度的函数。
在 ZEMAX 中所有描述表面的特性参数包括形状、折射、反射、折射率、渐变折射率、温度系数、穿透率和绕射阶数都可以自行定义。
（2）非序列性（ Non-Sequential ）光线追迹很多重要的光学系统不能用 Sequential 光线追迹的模式描述，例如复杂的棱镜、光机、照明系统、微表面反射镜、非成像系统或任意形状的对象等，此外散射和杂散光也不能用序列性分析模式。
这些系统要求用 Non-Sequential 模式，光线是以任意的顺序打到对象上， Non-Sequential 模式可以对光线传播进行更细节的分析，包括散射光或部分反射光。
在进行 Non-Sequential 追迹时，用 ZEMAX 做的 3D 固体模型的光学组件，可以是任意形状且支持散射、绕射、渐变折射率、偏振和薄膜，可用亮度学和辐射度学的单位。
（3）Sequential 的光源在 Sequential 追迹中，光源由物面上的视场或Bitmap 扩展光源定义。
有常规的点光源，视场点可由角度、物高、实际像高或近轴像高来定义；点光源可以用不同权重定义，还可以分别指定每个光源的渐晕，进而调整不同视场的相对照度或F/＃。
ZEMAX 也支持像散或椭圆形状的二极体光源及扩展光源，这些光源允许使用者用ASCII码自行定义的，它类似于Bitmap图形，或用标准的Windows BMP或JPG格式而且各个象素上的光强度可以是不同的。
（4）Non-Sequential 光源Non-Sequential 光源比 Sequential 光源复杂得多。
Non-Sequential 光源一般是三维的，可以定义其输出的照度（单位为瓦或流明），它可用光源发出的光线数控制光源取样，还可分开控制显示的光线数及用于分析的光线数。
它可以同时使用多个光源，它们可以是相干的（需定义相干长度）或非相干的，也可以是单色的或复色的。
支持的光源有：点光源（ uniform, cosine, or Gaussian）、椭圆面或实体、矩形面或实体、圆柱面或实体、半导体激光或数组、灯丝、自行定义(可以是任意的) 、以Radiant Imaging的Radiant SourceTM读取。
（5）玻璃、镜头和样板目录ZEMAX提供的玻璃包括有Schott, Hoya, Ohara, Corning, 和Sumita（当前不包括中国玻璃），和红外材料、塑胶和自然材料（如硅）及双折射材料。
目录里包括色散、温度分析、力度/酸、成本因子和其它数据，所有数据都可以看到或是进行更改，另外可很方便地增加数据。
当前存放的镜头数据厂家有: Coherent, CVI, Edmund Industrial Optics, Esco, Geltech, JML, LightPath Technologies, Linos, Melles Griot, Newport, NSG America, Optics for Research, OptoSigma, Philips, Quantum, Rolyn Optics, Ross Optical, and Spindler和Hoyer等，ZEMAX支持自动进行样板比对，使用者还可以自行创建玻璃和样板库或是针对已有的数据库中添加数据。