光学设计在现代科技和工业领域中扮演着至关重要的角色，特别是在照明光学中，中继聚光镜系统的设计是一项基础而关键的技术。这种系统主要用于解决光源亮度不均匀的问题，确保目标区域能够得到均匀的光照，同时避免能量损失。下面我们将详细讨论ZEMAX光学设计软件在中继聚光镜系统设计中的应用以及相关的光学原理。 中继聚光镜系统由两个主要的光学元件组成：聚光镜和中继镜头。聚光镜作为第一个元件，其主要任务是聚集来自光源的光线，这通常通过精心设计的曲面形状来实现，使光源在第二个元件——中继镜头上形成清晰的像。中继镜头则负责将聚光镜形成的像传递到所需的照明面上，确保照明的均匀性。 在处理亮度不均匀的光源时，如灯丝或放电管，聚光镜的作用尤为重要。这些光源虽然亮度分布不均，但可以通过聚光镜将光线集中并均匀分布到照明面上。为了达到这一效果，聚光镜必须能够覆盖整个光源，并且其尺寸和形状应根据光源特性进行调整。中继镜头则需要精确设计，以确保从聚光镜转移过来的光线能准确地投射到目标区域，避免能量损失。 在使用ZEMAX进行设计时，需要利用其强大的镜头编辑器功能。光阑被设定为光源的位置，聚光镜与物体平面对齐，这有助于优化设计以减小点斑，提高成像质量。然而，设计时需注意，聚光镜的倾斜角度过大可能会导致照明强度下降，因此需要适当平衡角度和照明效率之间的关系。 为了分析系统的照度分布，ZEMAX提供了扩展光源分析工具，如几何光学图像分析，这有助于我们理解光线如何在系统内传播并影响最终的照明效果。比如，聚光镜的形状会直接影响照射形状，圆形聚光镜会产生圆形的光照分布，而矩形聚光镜则会产生矩形的光照分布。 更复杂的系统，如复眼透镜，是由多个这样的中继聚光镜单元组合而成，它们可以进一步提高照明的均匀性和效率。Ansys Zemax软件不仅提供了全面的光学设计功能，还包括优化和公差分析，这对于确保设计在实际生产中的性能至关重要。 ZEMAX光学设计技术在中继聚光镜系统设计中起到了核心作用，它帮助设计师克服亮度不均匀、能量损失等挑战，实现高效、均匀的照明效果。对于需要在照明设计中实现高精度和可靠性的项目，ZEMAX无疑是一个强大的工具。

自由曲面匀光透镜被广泛应用于发光二极管(LED)照明中。传统的基于几何近似的自由曲面求解方法，由于存在建模误差，导致求解的面型不够精确，照明面均匀性下降。提出了一种误差分析及补偿方法，通过建立面型误差和出射角度误差之间的联系，结合光线追迹，实现了面型误差的准确量化和修正。采用该方法，针对1000 mm 工作距离，直径200 mm 照明范围的景观照明透镜进行了补偿设计，并用Lighttools 软件进行了仿真。结果表明：点光源模拟情况下，相对于传统几何近似求解方法，照明均匀性(最小照度/平均照度)由68.0%提升到98.5%；1 mm×1 mm尺寸LED 光源模拟情况下，在直径160 mm 的照明范围内，均匀性达到91.8%，具有良好的实用性。

针对光线在大角度偏转时菲涅耳损耗大、光强均匀性差等问题，提出了基于最优双偏转能量映射和贝塞尔曲线多参数优化的双自由曲面透镜设计算法，并利用该算法设计了基于板上芯片型（COB）发光二极管（LED）的双自由曲面透镜，该透镜可应用于可见光通信系统的光学发射端。以大面积发光面的COB LED作为光源，通过控制自由曲面透镜内外两个表面上的入射光线偏转角的比例关系（即偏转系数），可降低菲涅耳损耗。构建了出光角分别为180°和260°的大角度均匀光强分布的双自由曲面透镜，其光强均匀度分别为0.92和0.90，其光能利用率分别为89.4%和85.9%。将单自由曲面透镜和双自由曲面透镜的光学性能作对比，结果表明，单自由曲面透镜可实现出光角范围为120°~180°、光强均匀度超过0.85以及光能利用率超过85%的光分布，双自由曲面透镜在达到同样的光强均匀度和光能利用率时，可实现出光角范围为100°~260°之间的均匀光强分布。因此，利用双自由曲面透镜能够实现更大范围出光角的均匀光强分布，从而满足可见光通信系统的光学发射端的光分布要求。

通常的商用和民用LED照明都期望照明器件小型化,同时具有高光通量和照明均匀度.近年市场出现的板上芯片(COB)-LED可以具有较高的光通量,但在有限的区域实现特定的照度分布就需要通过二次光学设计来实现.针对大面型COB-LED加紧凑型自由曲面透镜的小型照明器件,提出了一种在圆形照明区域内实现均匀照明的快速优化设计方法.优化设计时,以等弧长方法有效减少优化点的选取,提高优化效率.结合三次样条插值理论和自定义优化函数,在TracePro 软件二次开发环境中实现了目标区域的均匀照明,照明均匀性和光能利用率分别达到90%和95%以上.该方法还适用于COB-LED芯片一次封装匀透镜的设计.

红外平行光管是一种重要的光学设备，常用于科研、工业检测以及教学实验中，它能够将红外光源发出的光线转换为平行光束，便于对光路进行精确控制和测量。在这个项目中，我们主要关注的是红外平行光管的光学系统设计及其相关的机械结构。 光学设计是这个课设的核心部分，涉及到Zemax文件的使用。Zemax是一款强大的光学系统设计软件，它通过优化算法帮助用户设计出满足特定需求的光学系统。在描述中提到的Zemax文件可能包含了红外平行光管的透镜布局、折射率、曲率半径、厚度等参数，这些参数对于确保光管性能的准确性和稳定性至关重要。使用者可以通过Zemax进行多次迭代和优化，以达到最佳的光学性能。 机械图纸是实现红外平行光管物理结构的基础，这些图纸通常包括了光管的三维模型图、装配图、剖视图等。它们详细描绘了各个部件的位置、尺寸、公差以及装配关系，确保在实际制造过程中能精确无误地组装。SolidWorks是一款流行的三维机械设计软件，它可以生成高质量的三维模型和工程图，方便设计师进行结构分析、运动模拟以及制造前的预览。 红外平行光管的机械结构设计包括以下几个关键方面： 1. **光学元件固定**：光管中的透镜、反射镜等光学元件需要稳定地固定在适当位置，以保持其光学特性。这通常涉及到精密的机械支撑和调整机构。 2. **光轴对准**：确保所有光学元件的中心线与光轴一致，以减少光学误差。 3. **热膨胀补偿**：由于材料的热膨胀系数不同，温度变化可能导致光学元件位置的微小变化，因此设计时需考虑热补偿机制。 4. **密封与防尘**：为了保护光学元件免受污染，光管通常需要密封，并且可能需要防尘设计。 5. **散热设计**：红外光源可能会产生大量热量，良好的散热设计可以防止过热影响性能。 在63个文件中，除了Zemax文件和SolidWorks设计文件，可能还包括了： - **材料选择文档**：列出各部件所用材料及其物理性质。 - **制造规格**：详细说明每个部件的制造要求和工艺流程。 - **测试报告**：记录了原型的性能测试结果，用于验证设计的有效性。 - **用户手册**：指导用户如何操作和维护设备。 通过这些文件，学生不仅可以学习到红外平行光管的设计原理，还能掌握实际的工程设计和分析技巧，对于提高光学设计和机械设计能力大有裨益。在实际应用中，红外平行光管广泛应用于遥感、热成像、激光通信等领域，理解并掌握其设计方法对于相关专业人员来说是十分必要的。

光学设计相关，主要讲解了光线追迹方法、像差计算方法等内容，对于光学设计初学者有很好的指导作用。

入瞳直径8mm、视场范围30°、焦距40mm、100lp/mm时MTF>0.5。 包含初始结构以及两种优化结果（1和2）.

讨论了结构简洁、高分辨率的手机镜头的光学设计问题,对现有的手机光学系统进行了总结和研究,利用光学设计软件Code V,结合非球面透镜理论,设计出可用于可见光波段且符合结构简洁、成像品质高、生产成本低要求的手机定焦镜头。镜头长度较短,采用非球面塑料透镜,生产成本较低,成像性能良好,满足使用要求。

Zemax软件在光学设计完整版资料.ppt

镜头的光学设计，手机模组镜头的基础知识，各项参数的介绍和计算公式