第1章 系统设计绪论

1、光电系统设计光电系统设计-第一章第一章 绪论绪论 2光电系统设计光电系统设计课程介绍课程介绍共共64学时，理论课学时，理论课48学时，实验学时，实验16学时。学时。理论课理论课1至至12周，专业必修课。周，专业必修课。课程是集光学、微电子学、计算机科学及课程是集光学、微电子学、计算机科学及应用数学为一体的一门综合性边缘科学。应用数学为一体的一门综合性边缘科学。课程内容包括光学系统设计思想、光电成课程内容包括光学系统设计思想、光电成像系统、光电传感系统、光电照明系统和像系统、光电传感系统、光电照明系统和光电伺服控制系统及其设计等。通过本课光电伺服控制系统及其设计等。通过本课程的学习，让学生掌握光

2、电系统设计的基程的学习，让学生掌握光电系统设计的基础理论和工程方法，培养学生设计、应用础理论和工程方法，培养学生设计、应用和分析光电系统的工程能力。和分析光电系统的工程能力。 3光电系统设计光电系统设计课程内容课程内容第第1章章 绪论绪论第第2章章 光学系统设计概要光学系统设计概要第第3章章 目标与环境辐射及其工程计算目标与环境辐射及其工程计算第第4章章 红外辐射大气透过率的工程理论计算方法红外辐射大气透过率的工程理论计算方法第第5章章 红外凝视成像系统红外凝视成像系统第第6章章 红外传感器工程设计红外传感器工程设计第第7章章 CCD及其应用系统设计及其应用系统设计第第8章章 光电系统作用距离

3、工程计算光电系统作用距离工程计算第第9章章 LED及其应用设计及其应用设计第第10章章 太阳能光伏发电及其系统设计太阳能光伏发电及其系统设计第第11章章 光电伺服控制系统及其设计光电伺服控制系统及其设计 4光电技术是将光学技术、光子技术、光电子光电技术是将光学技术、光子技术、光电子技术、电子技术、计算机技术以至材料技术技术、电子技术、计算机技术以至材料技术相结合而形成的一门高新技术。相结合而形成的一门高新技术。开始于一百多年前光电效应和光电器件，二开始于一百多年前光电效应和光电器件，二十世纪五十年代开始广泛应用。十世纪五十年代开始广泛应用。 基于光电技术并结合社会实践实际基于光电技术并结合社会

4、实践实际研制的各种设备、仪器等的统称。研制的各种设备、仪器等的统称。 光电系统光电系统光电技术光电技术光电技术与光电系统光电技术与光电系统 5光电技术与光电系统光电技术与光电系统光电系统设计是光电技术向光电系统转化的桥梁光电系统设计是光电技术向光电系统转化的桥梁 6光电技术与光电系统光电技术与光电系统当前光电技术的范围很广，没有明确的外延，当前光电技术的范围很广，没有明确的外延，主要包括：主要包括： 激光技术激光技术 红外技术红外技术 微光夜视技术微光夜视技术 CCD（CMOS）成像技术）成像技术 平板显示技术平板显示技术 光纤技术光纤技术 光通信技术光通信技术 光存储技术光存储技术 光电探测

5、技术光电探测技术 光电检测与控制技术光电检测与控制技术 太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术 光电照明技术光电照明技术 微纳光电技术微纳光电技术 集成光路和光电子集成集成光路和光电子集成 等等等等 7激光是上世纪激光是上世纪6060年代世界上出现年代世界上出现的一项重大科研成果。它的出现，的一项重大科研成果。它的出现，标志着人类对光的掌握和利用进入标志着人类对光的掌握和利用进入了新的阶段，世界上第一台激光器了新的阶段，世界上第一台激光器是美国人梅曼于是美国人梅曼于19601960年年7 7月研制出来月研制出来的，随后，我国也于的，随后，我国也于19611961年年9 9月研制月研制出了激光器。

6、在短短的几十年间，出了激光器。在短短的几十年间，世界激光技术的发展速度十分惊人。世界激光技术的发展速度十分惊人。目前，它已广泛应用于工业、农业、目前，它已广泛应用于工业、农业、医疗和科研等许领域。医疗和科研等许领域。光电技术与光电系统光电技术与光电系统激光技术：激光技术：世界上第一台激世界上第一台激光器光器 8在军事上，激光已在军事上，激光已被应用于制导、测距、被应用于制导、测距、雷达、通讯、侦察、对雷达、通讯、侦察、对抗等方面，并已取得了抗等方面，并已取得了许多重要成果。同时，许多重要成果。同时，激光武器的研制与开发激光武器的研制与开发工作也在紧锣密鼓地进工作也在紧锣密鼓地进行。行。 光电技

7、术与光电系统光电技术与光电系统激光技术：激光技术：中国第一台激光器中国第一台激光器 9 红外技术是一种无源红外技术是一种无源探测技术，在军用中特别受到探测技术，在军用中特别受到重视。所有物体自身都能辐射重视。所有物体自身都能辐射红外线，红外线， 红外设备可以无源红外设备可以无源方式工作，与雷达相比，具有方式工作，与雷达相比，具有简单、无源方式工作、体积小简单、无源方式工作、体积小重量轻、分辨率高、隐蔽性好、重量轻、分辨率高、隐蔽性好、 抗干扰能力强等优点；与可见抗干扰能力强等优点；与可见光相比，有透过烟尘能力强，光相比，有透过烟尘能力强，可昼夜工可昼夜工 作等特点。作等特点。光电技术与光电系统

8、光电技术与光电系统红外技术：红外技术：红外热像红外热像 10 红外武器装备包括红外武器装备包括红外夜视红外夜视 、 前视红外、侦前视红外、侦察、告警、火控跟踪、定位、察、告警、火控跟踪、定位、精确制导和光电对抗等先进精确制导和光电对抗等先进技术装备，对取得战场主动技术装备，对取得战场主动权和进行夜战发挥了突出作权和进行夜战发挥了突出作用。用。 有人统计，马岛战争至有人统计，马岛战争至两伊战争期间，被红外制导两伊战争期间，被红外制导导弹击落的飞机，占飞机损导弹击落的飞机，占飞机损失总数的失总数的95。光电技术与光电系统光电技术与光电系统红外技术：红外技术：阿帕奇武装直升机具有阿帕奇武装直升机具有

9、抑制抑制红外线讯号的装置红外线讯号的装置 11 微光夜视仪技术致力于探索夜间和其它低微光夜视仪技术致力于探索夜间和其它低光照度时目标图像信息的获取、转换、增强、记录光照度时目标图像信息的获取、转换、增强、记录和显示。它的成就集中表现为使人眼视觉在时域、和显示。它的成就集中表现为使人眼视觉在时域、 空间和频域的有效扩展。空间和频域的有效扩展。光电技术与光电系统光电技术与光电系统微光夜视技术：微光夜视技术： 12 CCDCCD与与CMOSCMOS传感器是当前被普遍采用的两种传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)(ph

10、otodiode)进行光电转换，将图像转换为数字数进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。 CCDCCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于方面都优于CMOSCMOS传感器。传感器。CCDCCD传感器一直在功耗上传感器一直在功耗上作改进，以应用于移动通信市场作改进，以应用于移动通信市场( (这方面的代表业这方面的代表业者为者为Sanyo)Sanyo)。 CMOSCMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。高整合度的特点。CMOSCMO

11、S传感器则在改善分辨率与灵传感器则在改善分辨率与灵敏度方面的不足，以应用于更高端的图像产品。敏度方面的不足，以应用于更高端的图像产品。光电技术与光电系统光电技术与光电系统CCDCCD（CMOSCMOS）成像技术：）成像技术： 13 CCDCCD一般用在高端领域，譬如视频监控，一般用在高端领域，譬如视频监控，CMOSCMOS一般用在低端领域，譬如一般用在低端领域，譬如USBUSB摄像机和手机摄摄像机和手机摄像机。像机。光电技术与光电系统光电技术与光电系统CCDCCD（CMOSCMOS）成像技术：）成像技术： 141、阴极射线管（、阴极射线管（Cathode Ray TubeCRT）。是传统的光。

12、是传统的光电信息显示器件，它显示质量优电信息显示器件，它显示质量优良，制作和驱动比较简单，有很良，制作和驱动比较简单，有很好的性能价格比，但同时它也有好的性能价格比，但同时它也有一些严重的缺点，如有电压高、一些严重的缺点，如有电压高、软软X射线、体积大、笨重、可靠性射线、体积大、笨重、可靠性不高等。不高等。2、液晶显示（、液晶显示（Liquid CrystalLC）。）。液晶是一种介于液晶是一种介于固体于液态之间的有机化合物，固体于液态之间的有机化合物，兼有液体的流动性与固体的光学兼有液体的流动性与固体的光学性质，即现在的液晶显示器性质，即现在的液晶显示器LCD。光电技术与光电系统光电技术与光

13、电系统平板显示技术：平板显示技术： 153、等离子体显示（、等离子体显示（Plasma Display PanelPDP）。等离子体。等离子体显示是利用气体放电发光进行显示显示是利用气体放电发光进行显示的平面显示板，可以看成是有大量的平面显示板，可以看成是有大量小型日光灯排列构成的。等离子体小型日光灯排列构成的。等离子体显示技术成为近年来人们看好的未显示技术成为近年来人们看好的未来大屏幕平板显示的主流。来大屏幕平板显示的主流。4、电致发光（、电致发光（Electro Luminescnce DiodeELD）等）等。或场致发光显示或场致发光显示Field Emitting Tube，FET，是

14、另一种很有发展前，是另一种很有发展前途的平板显示器件，它是将电能直途的平板显示器件，它是将电能直接转换成光能的一种物理现象。接转换成光能的一种物理现象。光电技术与光电系统光电技术与光电系统平板显示技术：平板显示技术： 16本章内容本章内容1.1、光电系统及其基本组成与设计、光电系统及其基本组成与设计1.2、光电系统的分类、光电系统的分类1.3、光电系统的应用、光电系统的应用1.4、光电系统的发展基础、光电系统的发展基础1.5、光电技术及系统发展的制约因素、光电技术及系统发展的制约因素1.6、光电产品工程设计控制程序、光电产品工程设计控制程序1.7、光电产品设计图样文件技术要求、光电产品设计图样

15、文件技术要求1.8、光电系统设计与仿真软件、光电系统设计与仿真软件 17第一节第一节 光电系统及其基本组成与设计光电系统及其基本组成与设计 光电系统是用电子学的方法对光学信息光电系统是用电子学的方法对光学信息进行处理与控制的系统，它是一种用于接收进行处理与控制的系统，它是一种用于接收来自目标反射或自身辐射的光辐射，通过变来自目标反射或自身辐射的光辐射，通过变换、处理、控制等环节，获得所需要的信息换、处理、控制等环节，获得所需要的信息或能量，并进行必要处理的光电装置。或能量，并进行必要处理的光电装置。光电系统组成框图光电系统组成框图 18第一节第一节 光电系统及其基本组成与设计光电系统及其基本组

16、成与设计光电成像系统组成示例光电成像系统组成示例光电检测系统组成示例光电检测系统组成示例 19第一节第一节 光电系统及其基本组成与设计光电系统及其基本组成与设计数码相机组成示例数码相机组成示例 20第二节第二节 光电系统的分类光电系统的分类 虽然光电系统的基本组成大体类似，但就其工虽然光电系统的基本组成大体类似，但就其工作原理、应用目的和使用场合来讲可谓千变万化，作原理、应用目的和使用场合来讲可谓千变万化，分类方式也多种多样。分类方式也多种多样。 按系统工作的光谱区域分类（紫外光、可见光、按系统工作的光谱区域分类（紫外光、可见光、红外光三大类光电系统）。红外光三大类光电系统）。 按主动（有源）

17、工作还是被动（无源）工作来分按主动（有源）工作还是被动（无源）工作来分类。类。 按装置的扫描方式分类。按装置的扫描方式分类。 按信号处理的方式分类。按信号处理的方式分类。 按用途分类。按用途分类。 等等。等等。 21第二节第二节 光电系统的分类光电系统的分类按用途分类：按用途分类： 光电测绘：多普勒，测绘，准直。光电测绘：多普勒，测绘，准直。 光学显微与观测：内窥，瞄准，摄像，可视对讲，光学显微与观测：内窥，瞄准，摄像，可视对讲，天文。天文。 军用光电：激光测距，潜艇通信，激光探潜（探军用光电：激光测距，潜艇通信，激光探潜（探水雷），激光侦听（红外激光）。水雷），激光侦听（红外激光）。 光电检

18、测：物理量，化学量，几何量。光电检测：物理量，化学量，几何量。 22第二节第二节 光电系统的分类光电系统的分类军用光电系统分类：军用光电系统分类： 基于配置和运载方式的基于配置和运载方式的“搭载搭载”分类体系：车载，分类体系：车载，舰载，艇载，机载，弹载，星载。舰载，艇载，机载，弹载，星载。 基于功能分类体系：预警与遥感，侦察与监测，基于功能分类体系：预警与遥感，侦察与监测，火控与瞄准，精确制导，导航与引导，靶场测量，火控与瞄准，精确制导，导航与引导，靶场测量，光学通信，光电对抗。光学通信，光电对抗。 23第二节第二节 光电系统的分类光电系统的分类系统工作的基本目的和原理分类：系统工作的基本目

19、的和原理分类： 信息光电系统：探测与测量，搜索与跟踪，光电信息光电系统：探测与测量，搜索与跟踪，光电成像。成像。 能量光电系统：能量光电加工（切割、焊接、打能量光电系统：能量光电加工（切割、焊接、打孔、材料改性、激光武器等），能量光电转换（太孔、材料改性、激光武器等），能量光电转换（太阳能光伏发电、阳能光伏发电、LED照明等）。照明等）。激光准直激光准直 24 基于光电技术的应用系统就更多了，主基于光电技术的应用系统就更多了，主要应用在工业生产、军事、医疗等领域：要应用在工业生产、军事、医疗等领域： 医用医用CT 安防视频监控安防视频监控 数码摄像机数码摄像机/照相机照相机 扫描仪扫描仪 军事

20、目标识别与探测军事目标识别与探测 三维成像三维成像 遥感遥感 等等等等第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 25光电技术有两个最显著的特点：光电技术有两个最显著的特点： 一是有效地扩展了人类自身的视觉功能，促一是有效地扩展了人类自身的视觉功能，促进了人类视觉探测的光谱延伸、阈值扩展。进了人类视觉探测的光谱延伸、阈值扩展。 二是以光子作为信息载体具有极快的响应速二是以光子作为信息载体具有极快的响应速度，极大的频宽、信息容量和极高的信息效率。度，极大的频宽、信息容量和极高的信息效率。使超快速现象（核爆炸、火箭发射等）可以在使超快速现象（核爆炸、火箭发射等）可以在钠秒、皮秒、以致在飞秒量级记录

21、变化过程。钠秒、皮秒、以致在飞秒量级记录变化过程。有线光通讯（光缆）正在替代电缆通讯，空间有线光通讯（光缆）正在替代电缆通讯，空间无线光通讯正在研制和发展之中，利用信息高无线光通讯正在研制和发展之中，利用信息高速公路（光网络）的多台计算机来传输和处理速公路（光网络）的多台计算机来传输和处理大容量信息。大容量信息。 第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 26高速摄影高速摄影 为满足人们日常生活需要发明的各种静态和为满足人们日常生活需要发明的各种静态和高速照相设备。高速照相设备。第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 27正是光电技术的上述两个重要的特点推动着信息科学正是光电技术的上述两

22、个重要的特点推动着信息科学技术的迅速发展。光电技术的发展不仅改变了人们的技术的迅速发展。光电技术的发展不仅改变了人们的工作、学习和生活方式，而且推动了新的产业革命、工作、学习和生活方式，而且推动了新的产业革命、军事变革以及新兴学科的形成，具有越来越大的竞争军事变革以及新兴学科的形成，具有越来越大的竞争力。力。 日常生活：日常生活：CDCD、VCDVCD、DVDDVD、光缆通讯技术、数字电视、光缆通讯技术、数字电视、液晶显示、等离子体显示等。液晶显示、等离子体显示等。 地球科学领域：红外遥感、激光遥感、激光测距。地球科学领域：红外遥感、激光遥感、激光测距。 在军事领域在军事领域 ：光电信息装备（

23、如激光武器、侦察、预光电信息装备（如激光武器、侦察、预警、制导类）、激光通讯等。警、制导类）、激光通讯等。光电技术已经在各行各业得到广泛的应用，由新材料、光电技术已经在各行各业得到广泛的应用，由新材料、新工艺、新技术支撑的、能产生高效益的光电信息产新工艺、新技术支撑的、能产生高效益的光电信息产业正在世界范围内迅速扩大，光电产业在市场的份额业正在世界范围内迅速扩大，光电产业在市场的份额逐年增加。在技术发达国家，光电相关产值已占国民逐年增加。在技术发达国家，光电相关产值已占国民经济总产值的一半以上。经济总产值的一半以上。 第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 28在通信领域的应用在通信领域的

24、应用烽火台烽火台光纤通信光纤通信第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 29在天文领域的应用在天文领域的应用哈勃望远镜哈勃望远镜欧洲南方天文台（欧洲南方天文台（ESO）的巨大大望远镜）的巨大大望远镜（Very Large Telescope：VLT），可探测相当），可探测相当于太阳于太阳1mm移动，可达比人眼光暗移动，可达比人眼光暗40亿倍。亿倍。第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 30在工程领域的应用在工程领域的应用X-ray 衍射仪衍射仪高阶光学非接触式的高阶光学非接触式的3D扫描扫描 第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 31在计算机领域的应用在计算机领域的应用全息存储

25、设备全息存储设备光计算机光计算机第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 32第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用三维三维照相照相 33 人脸复原图人脸三维测量三维传感三维传感第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 34医医学学信信息息工工程程第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 35 胸部胸部X光片图像光片图像 红外热像仪检测的手红外热像仪检测的手医学信息工程医学信息工程第三节第三节 光电系统的应用光电系统的应用 36第四节第四节 光电系统的发展基础光电系统的发展基础光电系统的性能与光电探测器的发展密切相关。光电系统的性能与光电探测器的发展密切相关。 光电系统的发展离不开各

26、种类型的光学系统。光电系统的发展离不开各种类型的光学系统。 信息光电系统从信息论的观点看，实质是一个信息光电系统从信息论的观点看，实质是一个信息接收系统，信息论的各种信息处理方法、信息接收系统，信息论的各种信息处理方法、现代控制理论和方法都是光电系统的基础。现代控制理论和方法都是光电系统的基础。 新型集成电路和微机技术的发展使光电系统的新型集成电路和微机技术的发展使光电系统的自动化、智能化程度迅速提高。自动化、智能化程度迅速提高。人造光源的发展，特别是各种新型激光器的出人造光源的发展，特别是各种新型激光器的出现，为光电系统提供了携带信息的优质媒体。现，为光电系统提供了携带信息的优质媒体。光电系

27、统的发展还与组成系统各部件的技术现光电系统的发展还与组成系统各部件的技术现状有关，譬如伺服机构、制冷器、新材料、天状有关，譬如伺服机构、制冷器、新材料、天线、射频等。线、射频等。 37第五节第五节 光电技术及系统发展的制约因素光电技术及系统发展的制约因素 基础支撑薄弱基础支撑薄弱 和无线电技术相比，在材料、器件、工和无线电技术相比，在材料、器件、工艺等方面有较大差距。艺等方面有较大差距。 目前在多数光电系统中，光学系统的比目前在多数光电系统中，光学系统的比重较少，譬如摄像机、照相机、光纤通信、重较少，譬如摄像机、照相机、光纤通信、红外制导、遥感等领域，只是扮演一个前红外制导、遥感等领域，只是扮

28、演一个前端光信号的采集作用，不易实现数字化。端光信号的采集作用，不易实现数字化。 而光学系统比重大的光电系统暂时还比而光学系统比重大的光电系统暂时还比较少，譬如显微镜、望远镜、内窥镜等。较少，譬如显微镜、望远镜、内窥镜等。 38第五节第五节 光电技术及系统发展的制约因素光电技术及系统发展的制约因素 39第五节第五节 光电技术及系统发展的制约因素光电技术及系统发展的制约因素 40第五节第五节 光电技术及系统发展的制约因素光电技术及系统发展的制约因素 基本的数字图像处理系统基本的数字图像处理系统 41第五节第五节 光电技术及系统发展的制约因素光电技术及系统发展的制约因素 支持技术不足支持技术不足

29、相关配套技术的制约，无法发挥光频段相关配套技术的制约，无法发挥光频段所具有的容量大、单色性好、分辨率高等所具有的容量大、单色性好、分辨率高等优势。优势。 光电系统大多工作在直接探测、基本处光电系统大多工作在直接探测、基本处理、简单传递、低级制造水平上。理、简单传递、低级制造水平上。 缺乏顶层设计缺乏顶层设计 目前还无法将光电技术的特色自顶层设目前还无法将光电技术的特色自顶层设计起融入系统，影响了光电系统整体优势计起融入系统，影响了光电系统整体优势的发挥。的发挥。 42第六节第六节 光电产品工程设计控制程序光电产品工程设计控制程序 光电产品设计应规定过程质量控制光电产品设计应规定过程质量控制要求

30、和工作程序，对产品设计过程要求和工作程序，对产品设计过程进行控制。进行控制。 产品设计一般分为初步设计、技术产品设计一般分为初步设计、技术设计和工作图设计。设计和工作图设计。 产品试制一般分为样机（样品）试产品试制一般分为样机（样品）试制、小批试制和正式生产。制、小批试制和正式生产。 43第六节第六节 光电产品工程设计控制程序光电产品工程设计控制程序 设设计计过过程程控控制制图图 44第六节第六节 光电产品工程设计控制程序光电产品工程设计控制程序 表表1.1 1.1 产品研制（开发）阶段的划分及质量控制点设置产品研制（开发）阶段的划分及质量控制点设置阶段内阶段内容容方案阶段方案阶段工程研制阶段

31、工程研制阶段设计定设计定型（鉴型（鉴定）阶定）阶段段生产定生产定型（鉴型（鉴定）阶定）阶段段技术设技术设计计施工设施工设计计试制试制现场交现场交验验输入输入主要活主要活动动输出输出完成标完成标志志应提供应提供的主要的主要文件文件评审评审硬件状硬件状态态 45第六节第六节 光电产品工程设计控制程序光电产品工程设计控制程序 1 1、设计输入控制：产品研制任务书，设计输入控制：产品研制任务书，产品技术规格书、产品合同、产品产品技术规格书、产品合同、产品标准化大纲、产品可靠性保障大纲、标准化大纲、产品可靠性保障大纲、产品质量保证大纲。产品质量保证大纲。 2 2、设计过程控制：设计工作中的机构、设计过程

32、控制：设计工作中的机构、人员组成及过程控制要求。人员组成及过程控制要求。 46第六节第六节 光电产品工程设计控制程序光电产品工程设计控制程序 产品主任设计师组织编制产品设计和开发计产品主任设计师组织编制产品设计和开发计划。内容应包括：划。内容应包括： 产品概况产品概况 产品设计和开发的阶段划分及控制节点的设产品设计和开发的阶段划分及控制节点的设置置 设计和开发评审计划及要求设计和开发评审计划及要求 技术保障措施技术保障措施 设计输出文件清单设计输出文件清单 指挥线设置、人员、职责、分工指挥线设置、人员、职责、分工 组织和技术接口关系及协调方法组织和技术接口关系及协调方法 资源保障资源保障 产品

33、研制风险评估分析产品研制风险评估分析 47第六节第六节 光电产品工程设计控制程序光电产品工程设计控制程序 3 3、设计输出控制：设计输出的形式是设计设计输出控制：设计输出的形式是设计图样和技术文件，允许分阶段输出和分图样和技术文件，允许分阶段输出和分阶段控制。设计输出控制的基本要求，阶段控制。设计输出控制的基本要求，产品试制前设计输出，产品试验前设计产品试制前设计输出，产品试验前设计输出。输出。 4 4、设计更改控制：由于顾客要求、设计错设计更改控制：由于顾客要求、设计错误、要求不当、不易加工装调、材料等误、要求不当、不易加工装调、材料等原因，经过论证、分析确需对图样和技原因，经过论证、分析确

34、需对图样和技术文件进行更改的，履行审批手续后，术文件进行更改的，履行审批手续后，允许更改。允许更改。5 5、技术服务和记录：记录、咨询、归档等。技术服务和记录：记录、咨询、归档等。 48第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 1 1、产品图样及设计文件的完整性，对产品不同产品图样及设计文件的完整性，对产品不同阶段，图样及设计文件的要求有所差别。阶段，图样及设计文件的要求有所差别。 49第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 国产国产C919大型客机样机展示大型客机样机展示 50第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计

35、图样文件技术要求 51第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 52第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 53第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 部件、零件图部件、零件图 54第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 55第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 安装图安装图 56第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 57第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 2 2、设

36、计文件的内容及要求。设计文件的内容及要求。文件名文件名主要内容主要内容技术任务书技术任务书 设计依据设计依据 产品用途及使用范围产品用途及使用范围 基本参数及主要技术性能指标基本参数及主要技术性能指标 设计或研制进度设计或研制进度技术任务书是工程设计的源头和出发点，必须完整、技术任务书是工程设计的源头和出发点，必须完整、科学、准确。科学、准确。 58第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 59第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容技术建议书技术建议书（技术论证（技术论证报告）报告） 产品主要工作原理及

37、系统产品主要工作原理及系统 产品组成及总布局、主要部件结构描述产品组成及总布局、主要部件结构描述 国内外同类产品水平分析比较国内外同类产品水平分析比较 标准化综合要求标准化综合要求 关键技术解决途径、方法及关键元器件、关键技术解决途径、方法及关键元器件、特殊材料、货源情况分析特殊材料、货源情况分析 对新产品的设计方案在性能、寿命与成对新产品的设计方案在性能、寿命与成本方面进行分析比较本方面进行分析比较 叙述产品满足客户要求的同时如何适应叙述产品满足客户要求的同时如何适应企业发展企业发展 产品设计、试验、试制周期的估算产品设计、试验、试制周期的估算 60第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求

38、光电产品设计图样文件技术要求 61第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 XXX系统总体技术架构系统总体技术架构 62第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容计算书计算书 计算目的计算目的 采用的计算方法采用的计算方法 公式来源和公式符号说明公式来源和公式符号说明 计算过程和结果计算过程和结果技术设计说技术设计说明书明书 技术设计依据技术设计依据 对技术任务书中确定的有关性能指标、对技术任务书中确定的有关性能指标、结构、原理变更情况的说明结构、原理变更情况的说明 63第七节第七节 光电产品设计图样文件技

39、术要求光电产品设计图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容技术经济分技术经济分析报告析报告 确定对产品性能、质量及成本费用有重确定对产品性能、质量及成本费用有重大影响的主要零部件大影响的主要零部件 同类型产品相应零部件的技术经济分析同类型产品相应零部件的技术经济分析比较比较 运用运用价值工程价值工程等方法，论证达到技术先等方法，论证达到技术先进和经济合理的结构方案进和经济合理的结构方案 预期达到的经济效果预期达到的经济效果文件目录与文件目录与图样目录图样目录 正式生产（或试制）的全部设计文件，正式生产（或试制）的全部设计文件，以及随产品出厂的设计文件以及随产品出厂的设计文件 针对产品编制

40、，编入图样目录的项目为针对产品编制，编入图样目录的项目为全部产品工作图样全部产品工作图样 64第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 价值工程价值工程又称为价值分析，是一门新兴的管理技术，又称为价值分析，是一门新兴的管理技术，是降低成本提高经济效益的有效方法。它是降低成本提高经济效益的有效方法。它40年代起源于年代起源于美国，麦尔斯是价值工程的创始人。美国，麦尔斯是价值工程的创始人。 价值工程价值工程是一种用最低的总成本可靠地实现产品或是一种用最低的总成本可靠地实现产品或劳务的必要功能，着重于进行功能分析的有组织的活动。劳务的必要功能，着重于进行功能分析的有组织

41、的活动。价值的表达式为：价值的表达式为： 价值价值(V)= 功能功能(F) 成本成本(C) 提高价值的基本途径有提高价值的基本途径有5种，既：种，既： 提高功能，降低成本，大幅度提高价值提高功能，降低成本，大幅度提高价值; 功能不变，降低成本，提高价值功能不变，降低成本，提高价值; 功能有所提高，成本不变，提高价值功能有所提高，成本不变，提高价值; 功能略有下降，成本大幅度降低，提高价值功能略有下降，成本大幅度降低，提高价值; 提高功能，适当提高成本，大幅度提高功能，从而提高功能，适当提高成本，大幅度提高功能，从而提高价值。提高价值。 65第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计

42、图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容明细表与汇总明细表与汇总表表 产品、部件、成套附件、工具、包装产品、部件、成套附件、工具、包装部件及零件明细表部件及零件明细表 通用件、借用件、外购件、标准件及通用件、借用件、外购件、标准件及其他的汇总表其他的汇总表产品检验验收产品检验验收技术条件、产技术条件、产品标准与产品品标准与产品特性值重要度特性值重要度分级表分级表 国家标准、军用标准、行业标准、企国家标准、军用标准、行业标准、企业标准业标准 由序号、代号、名称、重要特性值、由序号、代号、名称、重要特性值、备注、重要度等级等要素形成产品特备注、重要度等级等要素形成产品特性值重要度分级表性值重

43、要度分级表 66第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 67第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 68第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容产品设产品设计评审计评审报告报告 评审类别，评审对象，评审内容，评审意见评审类别，评审对象，评审内容，评审意见 建议，评审主持人，评审参与人，评审结论，建议，评审主持人，评审参与人，评审结论，评审日期评审日期标准化标准化审查报审查报告告 产品种类、主要用途和生产批量产品种类、主要用途和生产批量 产品图样、设计文件的正确性、完整性和

44、统产品图样、设计文件的正确性、完整性和统一性一性 产品标准化系数产品标准化系数 标准化经济效果标准化经济效果 产品基本参数和性能指标产品基本参数和性能指标 标准贯彻情况标准贯彻情况 产品标准化综合评价产品标准化综合评价 标准化审查的结论标准化审查的结论 69第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容使用说明书使用说明书 站在用户使用角度描述产品功能站在用户使用角度描述产品功能 要有容错机制要有容错机制 异常情况处理异常情况处理试制鉴定大试制鉴定大纲与试制总纲与试制总结结 正式生产（或试制）的全部设计文件，正式生产（或试制）的全部设计文件

45、，以及随产品出厂的设计文件以及随产品出厂的设计文件 针对产品编制，编入图样目录的项目为针对产品编制，编入图样目录的项目为全部产品工作图样全部产品工作图样 70第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容型式试验报型式试验报告告 试验台数及产品编号、试验依据、试验试验台数及产品编号、试验依据、试验记录、质量分析记录、质量分析 产品质量评价产品质量评价 主要技术指标主要技术指标试用报告试用报告 试用产品型号、名称与编号，试用项目，试用产品型号、名称与编号，试用项目，试用目的、要求，试用条件试用目的、要求，试用条件 试用步骤、方法和内容，性能分

46、析，试试用步骤、方法和内容，性能分析，试用结论，试用单位和时间用结论，试用单位和时间 71第七节第七节 光电产品设计图样文件技术要求光电产品设计图样文件技术要求 文件名文件名主要内容主要内容合格证合格证 产品型号、名称、出厂编号、国名、厂产品型号、名称、出厂编号、国名、厂名名 主要性能、安全、可靠性指标实测数据、主要性能、安全、可靠性指标实测数据、出厂证明等出厂证明等 预期达到的经济效果预期达到的经济效果装箱单装箱单 产品名称、规格、数量产品名称、规格、数量 安装时的零部件名称、随机附件、工具安装时的零部件名称、随机附件、工具名称、随机备件、数量、箱体尺寸、毛名称、随机备件、数量、箱体尺寸、毛

47、重净重等重净重等 72第八节第八节 光电系统设计与仿真软件光电系统设计与仿真软件1 1、ZEMAXZEMAX光学设计软件；光学设计软件； 2 2、CODE VCODE V光学设计软件；光学设计软件；3 3、OSLOOSLO光学设计软件；光学设计软件；4 4、LENSVIEWLENSVIEW光学设计数据库；光学设计数据库；5 5、ASAPASAP光学分析软件；光学分析软件；6 6、TRACEPROTRACEPRO光线仿真软件；光线仿真软件；7 7、LIGHTTOOLLIGHTTOOL光学系统建模软件；光学系统建模软件；8 8、TFCALCTFCALC光学薄膜设计软件；光学薄膜设计软件；9 9、O

48、PTISYSDESIGNOPTISYSDESIGN光通信系统仿真软件包；光通信系统仿真软件包；1010、MATLABMATLAB数学工具箱。数学工具箱。 73Ray tracing is unquestionably one of the designers chief tools.第八节第八节 光电系统设计与仿真软件光电系统设计与仿真软件 74现代光学设计软件的特点：现代光学设计软件的特点： 通用性强通用性强共轴和非共轴系统；各类常规和复杂表面（球面、平面、共轴和非共轴系统；各类常规和复杂表面（球面、平面、非球面、二元面等）；材料种类；孔径形状等。非球面、二元面等）；材料种类；孔径形状等。

49、分析能力强分析能力强几何像差；波像差；点列图；传递函数；热分析；公差几何像差；波像差；点列图；传递函数；热分析；公差分析等。分析等。 优化能力优化能力像差自动平衡和优化；边界条件和评价函数灵活。像差自动平衡和优化；边界条件和评价函数灵活。 图形界面图形界面表格和图形窗口；输入修改方便。表格和图形窗口；输入修改方便。第八节第八节 光电系统设计与仿真软件光电系统设计与仿真软件 75光学设计软件能做什么？光学设计软件能做什么？输入输出给定的系统结构参数，画出光输入输出给定的系统结构参数，画出光学系统的二维或三维图；学系统的二维或三维图；计算各种光线的光路和光程，给出各种计算各种光线的光路和光程，给出各种像质评价指标；像质评价指标；供用户设定评价函数进行优化设计；供用户设定评价函数进行优化设计；提供一定的二次开发环境。提供一定的二次开发环境。第八节第八节 光电系统设计与仿真软件光电系统设计与仿真软件 76常规光学系统设计基本流程常规光学系统设计基本流程第八节第八节 光电系统设计与仿真软件光电系统设计与仿真软件 77 Zemax是由美国是由美国Focus Software Incorported 公司设计的专用光学设计软件。容易入门，可操作公司设计的专用光学设计软件。容易入门，可操作性强。性强。