《光学系统CAD》教学大纲.docx

光学系统CAD教学大纲适用范困：202X版本科人才培养方案课程代码：06140721课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论40学时,实脸8学时）先修课程：物理光学、大学物理、光电信息技术导论后续课程：激光原理与技术.数学图像处理适用专业：光电信息科学与工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明4光学系统CAD?是光电信息科学与工程专业的一门专业必修课。本课程主要传授几何光学、像号和光学设计方面的理论与方法,具体内容包括几何光学的卷本概念和西本定律、球面和球面系统、平面和平面系统、理想光学系统、光学系统中光束的限制、几何像差、波像差、光般追迹、光学系统初始结构设计、光学系统质量评价和光学系统优化设计等。通过该课程的学习,使学生对光学和光学设计的一般区埋、初始谀计和优化、光路讣究等有清晰的理解和掌提.二、课程目标通过本课程的学习,使学生达到如下目标：课程目标1：掌握光学系统设计的原理,能蜂合理地选择光学系统类型、系统结构、元件参数等,只得初步的光学设计能力。课程目标2：能正确运用几何光学、像差理论、光学设计原理等知识分析工程需求,了解光学系统设计的影响因泰,并假终设计或改进系统和元件，具备斛决实际工程问造的能力.同时培养学生自主学习的能力、创新能力。课程目标3：理解波像差,球差，光学崎变等有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策：控制设计质砥使产品符合标准和相关法规政策：捉离家国情怀、使命感和揖任感，为中华民族的的伟大复兴而奋斗。三、课程目标与毕业要求光学系统CAD3课程教学目标对光学伯恩科学与工程专业毕业要求的支控见我I.表1课程教学目标与毕业*求关系毕业要求指标点课程目标支撑94,研究4.3能够分析和解林实骁数据，并通过信息综合得到合理有效的结论.课程目标1：掌握光学系统设计的原理，能城合理地选择光学系统类型、系统结构、元件参数等，具备初步的光学设计能力.M5.使用现代工具5.2能够解决光电信息银域货杂工程问题并理解其局限性.课程F1.标2：能正确运用几何光学、像差理论、光学设计原理等知识分析工程衢求，了解光学系统设计的影响因素，并能修设计或改进系统和元件.具备解决实际X程向SS的能力,同时培养学生自主学习的能力、创新能力，H6.1S与社会6.1了好光电信息领域工程相关的知识产权、产业政策、法律法规、行业标准.邨程目标3：理解波像差.球差.光学眄变等有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业改策：控制设计质量使产品符合标准和相关法规政策；提高家国情怀、使命感和货任感,为中华民族的的伟大必兴而奋斗.M注，表中“H高去M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度.四、教学内容,基本要求与学时分配I.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。*2教学内容、蓦本要求与学时分正教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实改学时对应的课程目标1 .几何光学1.1 几何光学的基本概念和基本定律1.2 球面和球面系统13平面和平面系统1.4 理想光学系统1.5 光学系统中的光束限制教学要求，笊握高斯光学的基本内容以及光束限制与光能计算、光线的光路计算等，点:高斯光学的她本内容,难点:光线的光路计算.1521、22.像差理论2.1 几何愎差2.2 初级像圣及其特征2.3 像与综述2.4 波像差2.5 光线追逃校学要求I了解像差的基本分类和原理.熟悉像差的计制方法，掌握波像差的基本概念，掌握光学系统像差容限，埋解光学系统质以评价。点:球差、轴外像龙、色差。难点：球差、轴外像差、色差.1521、31.1 学设计3典型光学系统1.2 光学系统初始结构设计1.3 光学系统质贵评教学要求,掌握经典光学系统原理、光学系统初始结构设计方法、像质评价和光学系统优化设计,光学系统工程图纸国法等.重点：光学系统初始结构设计.IO4K2价3.4光学系统优化设it膜点：光学系统优化设计。合计402.实验部分实骐部分的教学内容,基本要求与学时分配见表3。表3实题项目、实题内容与学时实改项目实验内容和要求实题学时对应的课程目标1.用户界面简要说明及操作整点实险实验内容：CAD软件的班本认识和操作。实验要求tJ'解光学设计软件的特点、用户界面的相关功能和操作要点。222.典型光学系统的输入实验实3内容，典型光学系统望远物钺、照相物愤、显微物饿'折返式系统的输入.实验要求：竽握典型光学系统的屉本组成，分析不E1.光学系统的输入特点。2I3.像质评价方法实验实3内容：像质评价的内容和方法.实验要求：学会利用几何像差分析、点列图分析、波像差、点扩散函数等对像质iS行综合评价分析。224.消色差双胶合电远镜物镜设计实3内容酒色差双胶合物境的设计和优化.实题要求：乎提特定光学系统的谀计方法。238五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主,结合讨论、案例、视顿资源共享、实脸等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解光学系统CAD的旅本方法与设计原理，在掌握光学和光学设计的般原理的票础上，具有进行初始设计和优化、光学的光路计算的初步能力.在实验教学环节中.通过启发式教学、讨论式教学培养学生基本技能.实物教学着重讲授如何利用光学设计软件ZEMAX来完成光学系统设计：如何选定初始参数、处理数据.分析结果和改进设计：介绍常用的像版评价指标、优化设计方法以及边界条件设置.朱用教师演示和学生动手实践的方法,在实验前学生应第习和掌握与本实骁有关的教学内容，实骁过程中及时进行数照和结果的记录，实验结束后独立、认真完成一份实验报告.六'课程奥源1 .推荐教材:李晓彤岑兆丰编著.几何光学.像差.光学设计(第4版)IM1.杭州:浙江大学出版社.20202 .参考书：(I)李林,£计算机辅助光学设计的理论与应用IM1.北京:国防工业出版社,2014她竹赵言郑丹.光学零件CAD与加工工艺M)北京:化学工业出版社.2013(3)紫娟,CZEMAX光学系统设计实训教程”M.武汉:华中科技大学出版社.20183期刊：(I)光学学报(Ae1.aOP1.iCaSiniCa).中科院上海光机所,中国光学学会(2)中国澈光(ChineSCJoUmaIOf1.aSCrs).中科院上海光机所.中国光学学会(3)光电子,激光.天津理工大学，中国光学学会，国家自然科学基金委员公信息科学部(4)光电工程.中国科学院光电技术研究所，中国光学学会(5)O)tics1.etters.美国光学学会4.网络资愚:<I)光学系统设计与工2，h1.tps/www.icoursc163.orgj'courseB-1(X)33610222%2Oapp1.d=nu1.1.&ou1.Vendor=zw_mo<K：_pcss1.x_2现代光学设计方法，h1.1.pswww.xue1.angx.con1.1.eam.,bi1.P()855KC006415bitP0855KC«)6415/12427962七、课程考核对课程目标的支探课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成,具体考核/评价细则及对课程目标的支拴关系见表4.表4獴程考犊对课程目标的支撑占比考楼评价期则课程目标I23课堂表现12(1)根匏课堂出勒情况和课堂【可答问遨情况进行考核，满分100分.(2)以平时考核成缄乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。444实验12(D根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告破最单独评分，满分100分；(2)每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩.(3)以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩.j363作业16(1)主要考核学生对各章节知识点的史习、理解和掌握程度，满分100分：(2)怔次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的以终成绩.(3)以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩.664期末考核60(1)卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总泮成绩中所占的比例计入课程总评成绩。(2)主要考核几何光学、像差理论、初级像差及其特征、波像差、光线追迹、典型光学系统、光学系统初始结构设计、光学系统质量评价、光学系统优化设计等内容.(3)考试题里为：选择鹿、埴空鹿、判断题、简答252510题和分析计算册等。合计：“X）分384121八、考核与成绩评定1考犊方式及成UW定考核方式：本课程主要以课堂发现、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价.考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成.其中：期末试卷成绩为K）O分（权重60%）,类型为埴空SS、选择鹿、判断他、陆答题、计算分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，烷合应用微、分析题不低于50%；课堂去现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权R40%）；过程性考核和考试试区分（ft分汉应与教学大纲各章节的学时基本成比例.2.过程性考核成筑的标准过程性考核方式名点考核内容、评饰标准、所占比亚见上5.表5过程性考核方式讦价标准考核方式所占比（%）10<>x9090>x8080>x7070>x60x<6030篓记完整,积极多与教:学活动，踊跃回笞问即，准确率大于90%.笔记完整，认真参与教学活动，0答问题准谛率大于80%.笔记不完整.照尔参与教学活动，回答问即准确率大于70%.上课不认此上课不记学记，偶尔参与教学活动.上课不认A,上课不记皂记，不参与教学活动.作业40作业完整,思路消准确率大于90%,字迹工整。作业完整，准确率大于80%,字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%。不交作业4次以内，准确率大于60%.不交作业5次以上，准确率小于60%。实验30实验预习认真，能够熟练掌握方法与步骤,实验掾作过程熟练、规范,遵规守纪、团结协作，实验结果详实、结论清晰、讳论合理.实物前有修习，能肺掌握方法与步骤，实验操作过程正确、现愆，遵规守纪、团结协作，实监结果正确、讨论班当.实验的有预习，塞本能帔鸵握方法勺<X9c验操作过程基本正确'无协作，实验结果基本正确,讨论"-H<实脸前右预习，不能掌握方法与步骤，实脸操作过程基本正确.无协作，实验站果明木正确，无讨论“没有预习，不能完成寞验：实3金操作步骤有以：实验结果不正确,没有分析讨