光学设计工程师培训课程大纲

 

——从理论到实践：系统掌握光学系统设计与优化全流程

 

一、培训目标与收益

 

1. 培训目标

 

· 掌握光学设计核心理论：深入理解几何光学、物理光学及像差理论，能够独立分析光学系统性能瓶颈。

· 精通光学设计软件操作：熟练使用 Zemax、Code V、LightTools 等工具进行成像、照明、激光系统设计与优化。

 

· 提升系统优化能力：通过公差分析、多场景仿真及自动化脚本，实现光学系统的高性能、低成本与可制造性平衡。

 

· 强化工程化思维：结合材料特性、加工工艺及装配约束，设计出符合量产需求的光学方案。

 

2. 培训收益

 

· 技术能力升级：从光学基础理论到复杂系统设计，具备独立承担消费电子、工业检测、医疗设备等领域光学开发的能力。

· 开发效率提升：通过优化算法与自动化脚本，缩短光学设计周期 50% 以上，减少试制成本。

 

· 问题解决能力增强：快速定位像差、杂散光、热漂移等关键问题，提出针对性解决方案。

 

· 职业竞争力提升：获得行业认可的光学设计认证，支持晋升至光学系统架构师或技术管理岗位。

 

二、培训内容与模块安排

 

模块 1：光学设计理论基础

· 内容 

· 几何光学进阶：

 

· 像差理论：球差、彗差、像散、场曲、畸变、色差的产生机理与校正方法。

 

· 光阑与视场设计：孔径光阑、视场光阑的作用，渐晕控制与全视场优化。

· 物理光学基础：

 

· 衍射效应：艾里斑、衍射极限与光学系统分辨率的关系。

· 偏振光学：偏振片、波片的设计与应用（如液晶投影、3D显示）。

· 光学材料与镀膜：

· 玻璃材料：折射率、阿贝数、色散特性（如 N-BK7、SF11、熔石英）。

· 塑料材料：PMMA、PC、COC 的优缺点及适用场景（如车载镜头、AR/VR 波导）。

 

· 镀膜技术：增透膜、反射膜、分光膜的设计原理与工艺限制。

· 案例 

 

 

模块 2：光学设计软件实战

· 内容 

· Zemax OpticStudio 高级功能：

· 序列模式：多重组态设计（如变焦镜头、温度适应性设计）、鬼像分析（Stray Light Analysis）。

· 非序列模式：照明系统设计（如 LED 匀光、光纤耦合）、杂散光抑制（黑化处理、挡光结构设计）。

· 优化算法：阻尼最小二乘法（DLS）、全局优化（Hammer Optimization）、自定义评价函数（Merit Function）。

· Code V 特色功能：

 

· 多学科优化：结合光学、机械、热参数进行协同设计。

 

· 宏命令编程：自动化批量处理设计数据（如公差分析脚本）。

· LightTools 照明设计：

 

· 逆向光线追迹：根据目标照度分布反推光源布局。

 

· 光学效率优化：减少吸收、反射损失，提升系统光能利用率。

· 案例 

。

 

模块 3：成像系统设计与优化

· 内容 

· 镜头设计流程：

 

· 需求分析：分辨率、视场、光圈、工作距离等参数定义。

 

· 初始结构选择：从专利库或经典结构（如双高斯、库克三片式）出发进行改进。

 

· 像差校正策略：分步优化球差、色差、场曲，最终平衡全视场性能。

· 特殊镜头设计：

 

· 广角镜头：控制畸变与相对照度，优化非球面使用数量。

 

· 微距镜头：平衡工作距离与像面亮度，抑制近轴像差。

 

· 鱼眼镜头：超半球视场设计，处理全视场像差与边缘亮度衰减。

· 公差分析与制造约束：

· 公差来源：面形精度（PV/RMS）、元件偏心、倾斜、材料折射率波动。

· 公差分配方法：敏感度分析、蒙特卡洛模拟、成本-精度权衡。

 

· 装配补偿：通过机械调整（如螺纹旋进量）抵消部分公差误差。

· 案例 

 

 

模块 4：照明系统与激光光学设计

· 内容 

· 照明系统设计：

· 均匀照明：使用复眼透镜、导光管或自由曲面实现目标面照度均匀性 >90%。

· 特定光型：设计投影系统（如 DLP 光机）、汽车前照灯（ADB 矩阵大灯）的光分布。

· 激光光学设计：

· 激光聚焦：设计高数值孔径（NA>0.6）物镜，实现亚微米级光斑（如激光切割、3D 打印）。

· 激光准直：优化胶合透镜组，将发散角从 10mrad 压缩至 0.1mrad。

· 激光谐振腔：设计稳定腔（平凹腔）或非稳腔，控制光束质量（M²<1.2）。

· 杂散光控制：

 

· 鬼像分析：识别并抑制反射光路中的杂散光（如镜头内部反射、滤光片多次反射）。

 

· 消杂光结构：添加挡光片、蜂窝结构或表面黑化处理（如涂覆纳米吸光材料）。

· 案例 

 

 

模块 5：行业应用与实战项目

· 内容 

· 消费电子光学：

· 任务：设计一款超薄手机潜望式镜头，实现 5 倍光学变焦、总长 <8mm、f/3.5 光圈。

 

· 挑战：非球面加工精度、棱镜偏心控制、多镜片公差累积。

· 工业检测光学：

· 任务：开发一套机器视觉镜头，分辨率 5μm、工作距离 200mm、景深 10mm。

 

· 挑战：远心设计、低畸变控制、环境光抑制。

· 医疗内窥镜光学：

· 任务：设计一款直径 3mm 的微创内窥镜物镜，NA=0.5、视场角 120°、工作距离 5mm。

 

· 挑战：微型化设计、像差校正、生物相容性材料选择。

· 案例 

 

 

 

如果您想学习本课程，请预约报名
如果没找到合适的课程或有特殊培训需求，请订制培训
除培训外，同时提供相关技术咨询与技术支持服务，有需求请发需求表到邮箱soft@info-soft.cn,或致电4007991916
技术服务需求表下载请点击

服务优势：
丰富专家资源，精准匹配相关行业，相关项目技术精英，面向用户实际需求，针对性培训或咨询，互动式交流，案例教学，精品小班，实际工程项目经验分享，快捷高效，节省时间与金钱，少走弯路与错路。

专家力量：
中国科学院相关研究所高级研究人员
西门子，TI,vmware，MSC,Ansys，MDI，Mentor, candence,Altium,Atmel 、Freescale,达索，华为等
大型公司高级工程师，项目经理，技术支持专家
中科信软培训中心，资深专家或讲师
大多名牌大学，硕士以上学历，相关学历背景专业，理论素养高
多年实际项目实践，大型复杂项目实战案例分享，热情，乐于技术分享
针对客户实际需要，真实案例演示，互动式沟通，学有所值

 点击进入报名表

咨询电话：010-62883247

                4007991916

咨询邮箱：soft@info-soft.cn  

 

微信咨询 随时听讲课 聚焦技术实践