培訓時間

2018年10月14日-19日（14日報到）

培訓地點

中科院上海光學精密機械研究所內(nèi)(上海市嘉定區(qū)清河路390號)

授課老師

朱健強，中科院上海光機所研究員, 博士生導(dǎo)師。主要從事神光II激光驅(qū)動器的總體光學和機械設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及相關(guān)檢測技術(shù)和測控技術(shù)的研究等，在精密光學機械設(shè)計中具有豐富的理論和實踐經(jīng)驗。曾入選人事部百、千、萬人才工程;獲中科院青年科學家二等獎;2002年度上海市科技進步一等獎;首屆中國科學院杰出科技成就獎。

黃惠杰，中科院上海光機所研究員，博士生導(dǎo)師。主要從事光機電算一體化技術(shù)、儀器與設(shè)備的研究與開發(fā)，涉及光散射測量技術(shù)、光學生物傳感技術(shù)、光學檢測技術(shù)、光學光刻技術(shù)和光學設(shè)計等。已負責完成了國家自然科學基金、863計劃等多個項目，正在承擔國家科技重大專項課題。在國內(nèi)外學術(shù)刊物上發(fā)表論文40余篇，申請專利40余項，其中10項發(fā)明專利獲得授權(quán)。

徐文東，中科院上海光機所研究員，博士生導(dǎo)師。具有豐富的光學系統(tǒng)設(shè)計和鏡頭設(shè)計經(jīng)驗。獨立或主持設(shè)計了原子力顯微鏡頭部光學系統(tǒng)、長程面形儀的光學系統(tǒng)、成像板x射線攝影系統(tǒng)中的光學系統(tǒng)、光刻機對準子系統(tǒng)的光學系統(tǒng)等，三套與SPM配套的CCD觀察裝置的光學系統(tǒng)、十套顯微鏡物鏡鏡頭和一套LCD正投式投影機光學系統(tǒng)等通用鏡頭和光學系統(tǒng)。

楊寶喜，高級工程師，現(xiàn)就職于中國科學院上海光學精密機械研究所信息光學與光電技術(shù)實驗室。主要從事精密光學儀器、光機電一體化技術(shù)、光刻機照明技術(shù)方面的研究，目前正參與國家重大科技專項02專項課題。在光學系統(tǒng)設(shè)計、照明光學設(shè)計、光學測量方面具有長期的工作經(jīng)驗，已發(fā)表科技論文多篇，申請發(fā)明專利二十多項。

王顯鋒，畢業(yè)于長春理工大學，在一家知名日企從事光學設(shè)計工作十余年，其中將近四年時間在日本總公司設(shè)計部從事光學投影機引擎的設(shè)計開發(fā)工作。目前在小米下屬的一家企業(yè)從事VR產(chǎn)品相關(guān)的研發(fā)工作。 主要結(jié)合設(shè)計、實際生產(chǎn)經(jīng)驗，通過一些案例，對光學投影機的光學設(shè)計方面進行一些講解。包括投影機的分類；投影照明系統(tǒng)中幾種方式的概略模型以及優(yōu)缺點；投影鏡頭的主要分類，不同類型的特點；投射鏡頭的設(shè)計中主要注意事項，如：溫度漂移的設(shè)計模擬，樹脂非球面的運用；投影鏡頭的檢測方法，非球面透鏡的主要不良內(nèi)容與表現(xiàn)形式等。

授課內(nèi)容大綱

一、 光機系統(tǒng)設(shè)計和光學加工 主講：朱健強研究員

本課程的內(nèi)容涵蓋了光機設(shè)計的原理、設(shè)計方法及常規(guī)內(nèi)容。實例講解各類光學元件加工的工藝環(huán)節(jié)及其相關(guān)測控技術(shù)，培養(yǎng)光學工程師所必需掌握的平面、球面、透鏡、棱鏡等光學加工技術(shù)，非球面加工技術(shù)，特種光學元件加工技術(shù)，光學檢測技術(shù)等。原理是相同的，結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的，本課程立足工程需求，破除學習中的思維障礙，架起傳統(tǒng)教育和實際工作的橋梁。

二、 光學設(shè)計實例  主講：黃惠杰研究員

1、  光學系統(tǒng)設(shè)計實例。

通過設(shè)計實例，加深對幾何光學、相差理論及光學設(shè)計基本知識、一般手段的理解，并能初步運用。介紹光學設(shè)計軟件的基本使用方法，演示幾種典型光學系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計過程，重點演示的光學系統(tǒng)包括單透鏡、雙膠合透鏡、非球面單透鏡、非球面雙膠合透鏡、多重結(jié)構(gòu)激光縮束鏡、實用的激光擴束鏡、非球面檢驗光路、高倍顯微物鏡、雙高斯照相物鏡等。

2、  從高溫鏡頭出發(fā)談光學系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計。

以用于高溫窯爐工況監(jiān)控的高溫鏡頭作為產(chǎn)品設(shè)計實例，從具體的使用要求出發(fā)，講解光學系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟，包括需求分析、總體設(shè)計、部分設(shè)計、結(jié)構(gòu)選擇、像質(zhì)評價等，同時對其中涉及的光學設(shè)計方法與概念（如遠心光路在光學儀器中的應(yīng)用）用更多的實例進行展開分析以求深入理解。最后，還演示了多種高溫鏡頭產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)果與使用效果。

三、 光學系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識  主講：徐文東研究員

1、 光學系統(tǒng)的基本要求

光學系統(tǒng)的基本要求；光學系統(tǒng)技術(shù)要求；典型規(guī)格

2、 高斯光學

子午光線光路計算，近軸光線光路，像差；線性系統(tǒng)，ABCD矩陣；高斯光學（電子光學……)理想光學系統(tǒng)的一般性質(zhì)；波導(dǎo)、光纖、光學系統(tǒng)、激光之間相干耦合；一些基本公式

3、 初級像差理論

球差；球差與折射率的關(guān)系；F/2透鏡的球差，實際光學追跡；球差；彗差；透鏡曲率對于球差和彗差的影響；畸變；像散；場曲；光線軌跡圖解；典型橫向像差曲線；光闌和光瞳；漸暈；光程差；波像差，對稱性，Seidel系數(shù)；幾何像差；光闌移動使像差系數(shù)變化；物面移動使像差系數(shù)變化；球面初級像差系數(shù)；色差；非球面；非軸對稱光學系統(tǒng)的像差，柱面系統(tǒng)；軸上色差；倍率色差；SCHOTT光學玻璃圖、玻璃選擇；光學玻璃表（SCHOTT）；玻璃的選擇；二級光譜（表達式指波像差）；選擇減小二級光譜的玻璃；相對部分色散與阿貝數(shù)對應(yīng)關(guān)系；消色差雙膠合透鏡參數(shù)分析：玻璃﹠F#；f/4 球面雙膠合透鏡色球差分析；紅外材料的折射率和透射波段；通常紅外材料的透過率；通常的紅外光學材料；折射率-V值 (在3～5μm及8～12μm位置的紅外材料）相互關(guān)系；非球面的使用；非球面在反射系統(tǒng)中的應(yīng)用

4、 光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇；確定結(jié)構(gòu)的步驟；近代照相物鏡；變焦；攝影物鏡；光刻物鏡；顯微物鏡；目鏡；折射系統(tǒng)和反射系統(tǒng)的比較；反射式光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；光學系統(tǒng)中的雜散光；光學系統(tǒng)中雜散光的影響；反射式卡塞林系統(tǒng)的雜散光路徑；典型光學系統(tǒng)的能量傳遞；在可見光范圍，用極坐標圖表示的來自涂黑表面的相對反射能量分布圖；光學系統(tǒng)的縮放

5、 像質(zhì)評價

衍射效應(yīng)；衍射成像理論；成像質(zhì)量；瑞利判據(jù)；OPD P-V值和波前RMS的關(guān)系；光程差介紹；光程差與面型；焦深；理想光學系統(tǒng)的PSF；有球差的PSF；有彗差的PSF；像散及彗差，PSF；不同球差的點擴散函數(shù)；不同中心遮攔的點擴散函數(shù)；調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）；典型調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）；方孔時的MTF；分辨率模擬圖解；做為中心遮攔函數(shù)的MTF；MTF與波前RMS的關(guān)系；各類波像差導(dǎo)致的MTF下降

四、 光學設(shè)計中的優(yōu)化控制  主講：楊寶喜高級工程師

1、 優(yōu)化過程中的光線約束

介紹基于光線追跡法的幾何像差概念，像差計算過程中坐標系定義、光線設(shè)置方法、光線參數(shù)計算，并以單透鏡、離軸反射系統(tǒng)和遠心系統(tǒng)為例介紹光線設(shè)置方法和優(yōu)化技巧。

2、 變焦距光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)約束

介紹變焦光學系統(tǒng)原理、分類、結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)化過程中的光學結(jié)構(gòu)參數(shù)控制技巧。

3、 非球面結(jié)構(gòu)參數(shù)的約束

介紹非球面的類型，矢高和最佳球面的計算方法，以及非球面光學系統(tǒng)優(yōu)化技巧。

4、 像面照度均勻性優(yōu)化設(shè)計

介紹像面照度概念、影響因素和均勻性計算方法，并以光刻機照明系統(tǒng)中一個中繼鏡為例，介紹在優(yōu)化過程中如何通過控制主光線入射角度、視場畸變、光闌像差、像方數(shù)值孔徑NA、透鏡表面光線入射角度、各視場主光線穿過的玻璃厚度等方式，使其滿足對像面照度均勻性的要求。

五、 光學投影機的光學設(shè)計 主講：王顯鋒研發(fā)總監(jiān)

主要結(jié)合設(shè)計、實際生產(chǎn)經(jīng)驗，通過一些案例，對光學投影機的光學設(shè)計方面進行一些講解。包括投影機的分類；投影照明系統(tǒng)中幾種方式的概略模型以及優(yōu)缺點；投影鏡頭的主要分類，不同類型的特點；投射鏡頭的設(shè)計中主要注意事項，如：溫度漂移的設(shè)計模擬，樹脂非球面的運用；投影鏡頭的檢測方法，非球面透鏡的主要不良內(nèi)容與表現(xiàn)形式等。

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