基于ZEMAX的LED光学能模拟本科设计
基于ZEMAX的工程光学课程设计
以下为本次课程设计作业报告的格式和范例，要求同学们结合自己所做工作进行改动，不得摘抄范例！在相机镜头作业完成后附录上入门教学中所有例子的report graphic 6 (见zemax>reports menu)，在完成以上作业情况下，感兴趣的同学可做《光设ZEMAX_实验讲义》中的范例和本次课程设计中相机镜头的公差分析，可进一步实质性的学习光学设计，学习结果也可附录在报告后面。
《Zemax软件设计教程_1》和《光学设计实例-黄惠杰》，是上光和长光的培训课件，同学们可做进一步了解光学设计的理论知识和设计思路。
有什么问题，欢迎同学们提问！工程光学课程设计名称：工程光学课程设计院系：电子科学与应用物理学院班级：应用物理10- 学号：学生姓名：指导教师：2013 年 07 月日设计过程2.1初始结构的选择照相物镜属于大视场大孔径系统, 因此需要校正的像差也大大增加, 结构也比较复杂, 所以照相物镜设计的初始结构一般都不采用初级像差求解的方法来确定, 而是根据要求从手册、资料或专利文献中找出一个和设计要求比较接近的系统作为原始系统。
在选择初始结构时, 不必一定找到和要求相近的焦距, 一般在相对孔径和视场角达到要求时, 我们就可以将此初始结构进行整体缩放得到要求的焦距值。
原设计要求：1、焦距：f’=12mm；2、相对孔径D/f’不小于1/2.8；3、图像传感器为1/2.5英寸的CCD，成像面大小为4.29mm×5.76mm；4、后工作距>6mm5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)；6、成像质量，MTF 轴上>40% @100 lp/mm，轴外0.707 >35%@100 lp/mm。
7、最大畸变<1%照相物镜的视场角和有效焦距决定了摄入底片或图像传感器的空间范围, 镜头所成的半像高y 可用公式y = -f tanw计算, 其中f 为有效焦距, 2w 为视场角。
ZEMAX 照明设计中实用的光学模拟方法
ZEMAX | 照明设计中实用的光学模拟方法本课程介绍了照明设计中不同的光学模拟方法。
您将学习如何按照光线追迹的方式来设置系统，以获得最佳的设计结果。
本课程还提供了一些特定模拟方法的文章链接。
本课是照明学习路径的重要内容。
理解照明系统中的光线追迹透镜的形状很少仅靠分析计算来确定。
在实际应用中，许多光学现象都会对光束产生影响，如菲涅耳损耗（偏振）、色散、材料吸收、漫反射。
我们在设计和模拟照明系统时，需要考虑到这些光学现象。
对于照明系统的非序列光线追迹，很少需要考虑衍射和干涉，但仍要对光学系统进行仔细的评估。
光线追迹理论：·将光看作一束光线1、光线具有位置、方向、能量、波长2、不考虑衍射· Ray追迹1、光线始于光源2、当光线击到表面上时，产生反射和折射改变了光线的属性（方向、能量）当光线没有击到表面上或者光线能量低于阈值时，光线追迹就会结束原理图如下：表示光线未忽略前的流程图如下图所示：在模拟中我们需要考虑的几个分布参数：·光源的角分布·光源的空间分布·光源的光谱分布·漫反射表面的漫反射分布照明设计中常用非序列分析。
一束光线中有位置、方向、能量和波长或颜色信息。
对于光学系统的模拟，我们使用多束光的统计分析表现来得到我们的结果。
光线的随机性是通过每条光线的分布、设置的光线方向、能量和波长决定的。
这种模拟光线的方法称为“蒙特卡罗(Monte-Carlo)”模拟，即光线是随机分布的。
一束光线中只包含整个光源的一部分信息，如果我们没有使用足够的光线进行分析就会导致结果不准确。
为了提高信噪比，我们需要提高分析光线的数量。
使用多核CPU和GPU可以提高计算速度。
探测器的最佳分辨率与光线数量的相关性见文章：《用于照明设计中的探测器》光线数量少会产生大量噪声，而光线数量太多则会浪费计算资源和时间。
照明设计中可能用到的模拟方法照明系统的模型越精确，模拟结果越精确：光源：角分布、空间分布、光谱分布、近场分布。
工程光学课程设计zemax
工程光学课程设计 zemax一、教学目标本课程的目标是让学生掌握工程光学的基本原理和应用技能，能够使用Zemax等光学设计软件进行简单的光学系统设计和分析。
知识目标包括了解光的传播、反射、折射等基本特性，掌握透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法；技能目标包括能够运用Zemax进行光学系统的设计和仿真，分析光学系统的性能和优化方法；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作能力和解决问题的能力。
二、教学内容教学内容主要包括光的传播、反射、折射等基本特性，透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法，以及Zemax等光学设计软件的使用技巧。
具体的教学大纲如下：1.光的传播和反射：介绍光的基本特性，包括光的传播速度、传播方向等，以及光的反射定律和反射镜的设计方法。
2.光的折射和透镜：介绍光的折射定律和透镜的分类，包括凸透镜、凹透镜等，以及透镜的设计和计算方法。
3.光学系统设计：介绍光学系统的基本构成和设计方法，包括透镜组的设计、光学系统的性能分析等。
4.Zemax使用技巧：介绍Zemax的基本操作和功能，包括光学系统的建立、参数设置、仿真分析和优化方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解光的传播、反射、折射等基本原理和透镜、镜片等光学元件的设计方法，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际的光学系统设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中，培养学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实验室的实践操作，使学生能够亲手搭建光学系统，观察光学现象，加深对光学原理的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：《工程光学》教材，用于学生学习和复习基本理论知识。
2.参考书：《光学设计手册》等参考书籍，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料，用于课堂讲解和复习。
zemax光学设计案例
zemax光学设计案例
Zemax光学设计案例。
在光学设计领域，Zemax是一个非常优秀的光学设计软件，它能够帮助工程师
们进行光学系统的设计、优化和分析。
下面，我们将介绍一个使用Zemax进行光
学设计的案例，以便更好地了解Zemax软件的应用和优势。
在这个案例中，我们需要设计一个具有特定光学性能的摄像头透镜系统。
首先，我们需要明确设计要求和约束条件，然后利用Zemax软件进行光学系统的建模和
优化。
在建模过程中，我们需要考虑透镜的曲率、厚度、材料等参数，同时还需要考虑系统的光路布局、光学元件的位置和角度等因素。
利用Zemax的光学设计工具，我们可以对透镜系统进行快速而准确的建模和分析。
通过Zemax的光学优化算法，我们可以对系统的光学性能进行优化，以满足
设计要求。
同时，Zemax还提供了丰富的光学分析工具，可以对系统的像差、光学传递函数、热像模拟等进行全面的分析和评估。
在这个案例中，我们利用Zemax软件成功设计出了一个具有优秀光学性能的摄像头透镜系统。
通过对系统的建模、优化和分析，我们实现了对系统光学性能的精确控制和调节，最终达到了设计要求。
这充分展示了Zemax软件在光学设计领域
的强大功能和广泛应用价值。
总的来说，Zemax是一款非常优秀的光学设计软件，它能够帮助工程师们实现
复杂光学系统的设计、优化和分析。
通过这个案例，我们可以更好地了解Zemax
软件的应用和优势，相信在未来的光学设计工作中，Zemax将会发挥越来越重要的作用，为光学工程领域的发展做出更大的贡献。
光学设计软件ZEMAX实验讲义
光学设计软件ZEMAX实验讲义光学设计软件ZEMAX是一款广泛应用于光学设计和仿真的工具。
它通过建立光学系统模型、进行光学分析和优化，来实现光学元件的设计和性能评估。
本实验讲义将介绍使用ZEMAX进行光学系统设计的基本流程和方法，以帮助读者快速上手使用该软件进行实验。
实验目的：1.掌握ZEMAX软件的基本操作方法；2.学习使用ZEMAX进行光学系统的建模和分析；3.能够使用ZEMAX进行光学系统的优化和性能评估。
实验仪器和材料：1.计算机（安装有ZEMAX软件）；2.光学元件（例如透镜、棱镜等）；3.光源（例如激光器、光纤等）；4.探测器（例如光电二极管、CCD等）。
实验步骤：1.启动ZEMAX软件，并加载需要的光学元件模型。
可以通过导入现有的元件文件，也可以自己创建新的模型。
2.在光学系统中定义光源和探测器。
选择合适的光源类型，并设置光源的参数，例如波长、光强等。
同样，选择合适的探测器类型，并设置其参数。
3.在光学系统中添加光学元件。
选择需要的元件类型，例如透镜、棱镜等，并设置其参数，例如焦距、角度等。
4.运行光学分析。
可以选择进行光线追迹分析，用于确定光线在系统中的传播路径和光学性能。
还可以进行波前分析，用于评估系统的像差情况。
5.进行光学系统优化。
根据实际需求，调整光学系统中的参数，例如透镜的位置、曲率等，以优化系统的性能。
可以使用自动优化功能，也可以手动调整参数进行优化。
6.进行光学系统性能评估。
通过分析光线传播路径、像差情况等，评估光学系统的性能。
可以使用图像质量指标，例如MTF（传递函数）和PSF（点扩散函数），来评估系统的成像能力。
7.导出结果。
根据需要，将优化后的光学系统结果导出为文件。
可以导出光学系统的参数、光线路径图、波前图等。
实验注意事项：1.在进行光学系统设计前，需要确保熟悉光学基础知识，并了解所使用的光学元件的特性和性能。
2.在使用ZEMAX软件时，需要注意模型的准确性和合理性。
zemax_课程设计报告书
目录第一章引言 (1)第二章镜头结构的设计指标 (2)2.1相关规格的确定 (2)2.2镜头总像素与COMS像素的匹配 (2)2.3透镜材料及结构的选择 (2)2.4材料的厚度 (3)2.5 设计指标 (3)第三章 zemax软件 (3)3.1 zemax软件简介 (3)3.1.1软件特色 (4)3.2zemax软件界面介绍 (4)3.2.1 Lens Data Editor(LDE) (4)3.2.2 Aperture（光圈） (5)3.2.3 Wavelength Data(波长设定) (5)3.3 zemax软件功能简介 (6)第四章 500万像素手机镜头设计 (6)4.1初始结构选择 (6)4.1.1 500万像素手机镜头4P专利结构简介 (7)4.2设计结果 (7)4.2.1光路图 (7)4.2.2详细参数 (8)第五章结果分析，误差调试 (9)5.1误差调试 (9)5.2优化后的分析 (10)5.2.1场曲和畸变 (10)5.2.2球差 (10)5.2.3.色差 (11)5.2.4 RMS Radius（均方根半径） (12)5.2.5 MTF（光学调制传递函数） (13)5.2.6 本设计达到指标 (14)第六章结论 (15)参考文献 (16)第一章引言从手机开始配备拍照功能以来，手机摄像头的像素以很快的速度上涨，从最初的10万像素到30万像素、100万像素、200万像素、300万像素、500万像素，再到现在的800万像素，1000万像素。
09年6月三星推出了全球首款1200万像素手机Pixonl2(M8910)，采用1200万像素CMOS图像传感器及289mm广角镜头，提供了足以媲美数码相机的拍照等多项功能，可见手机大有将时尚卡片DC取而代之的劲头。
不过据调查，虽然像素一直在涨，但是500万以上像素手机由于价格比较高，市场占有率很低，现在200万像素和300万像素仍是摄像手机市场主流，而500万像素的市场增长速度已显著增加。
ZEMAX实验报告
ZEMAX实验报告一、引言ZEMAX是一款常用于光学系统设计和优化的软件工具。
本实验旨在通过使用ZEMAX软件，设计并验证一个简单的光学系统，以加深对光学器件的理解，并掌握ZEMAX软件的使用方法。
本实验采用的光学系统为凸透镜成像系统。
二、实验目的1. 了解并熟悉ZEMAX软件的界面和基础操作方法。
2. 设计一个简单的凸透镜成像系统。
3. 验证设计成像系统的成像质量，并进行优化。
三、实验步骤1. 打开ZEMAX软件，进入新建系统的界面。
2. 选择光源，设置波长、光强等参数。
4. 添加目标平面和接收面，调整其位置和大小。
5. 进行光线追迹和模拟，分析成像效果。
6. 优化系统，调整凸透镜参数，如位置、厚度，以改善成像质量。
7. 记录和分析实验结果。
四、实验结果根据实验步骤，设计并模拟了一个凸透镜成像系统。
经过优化调整后，系统的成像质量得到了明显的提高。
在最终模拟结果中，目标物体能够清晰地成像在接收面上，成像质量较高。
五、讨论分析本实验通过使用ZEMAX软件设计和优化了一个简单的凸透镜成像系统。
通过实验结果可以发现，ZEMAX软件具有较高的计算精度和可视化效果，能够有效地进行光学系统的设计和分析。
通过不断调整凸透镜参数，我们成功改善了系统的成像质量，证明了ZEMAX软件在光学系统优化中的实用性。
六、结论通过本次实验，我们了解并掌握了ZEMAX软件的基础操作方法，并成功设计和优化了一个凸透镜成像系统。
实验结果表明，ZEMAX软件能够较好地模拟和分析光学系统，为光学器件的设计和优化提供了有力的工具。
1. ZEMAX软件使用手册。
2. 光学设计与光子技术教材。
八、致谢感谢指导老师对本实验的支持和指导，也感谢实验室的同学们在实验过程中的合作和协助。
运用zmax软件进行光学设计
光学设计上机实验报告学院：专业：班级：学号:实验目的多组光学系统的设计例如：设计摄影物镜，其结构参数为，焦距f’=50mm,D/f’=1/2,2w=20°。
实验用的软件ZMAX光学设计软件光学系统的要求一、光学系统的基本特性光学系统的基本特性有：数值孔径或相对孔径；线视场或视场角；系统的放大率或焦距。
此外还有与这些基本特性有关的一些特性参数，如光瞳的大小和位置、后工作距离、共轭距等。
二、系统的外形尺寸系统的外形尺寸，即系统的横向尺寸和纵向尺寸。
在设计多光组的复杂光学系统时，外形尺寸计算以及各光组之间光瞳的衔接都是很重要的。
三、成象质量成象质量的要求和光学系统的用途有关。
不同的光学系统按其用途可提出不同的成象质量要求。
对于望远系统和一般的显微镜只要求中心视场有较好的成象质量；对于照相物镜要求整个视场都要有较好的成象质量。
四、仪器的使用条件在对光学系统提出使用要求时，一定要考虑在技术上和物理上实现的可能性。
如生物显微镜的放大率Г要满足500NA≤Г≤1000NA 条件，望远镜的视觉放大率一定要把望远系统的极限分辨率和眼睛的极限分辨率一起来考虑。
光学系统设计过程所谓光学系统设计就是根据使用条件，来决定满足使用要求的各种数据，即决定光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的结构等。
因此我们可以把光学设计过程分为4 个阶段：外形尺寸计算、初始结构计算、象差校正和平衡以及象质评价。
一、外形尺寸计算在这个阶段里要设计拟定出光学系统原理图，确定基本光学特性，使满足给定的技术要求，即确定放大倍率或焦距、线视场或角视视场、数值孔径或相对孔径、共轭距、后工作距离光阑位置和外形尺寸等。
因此，常把这个阶段称为外形尺寸计算。
一般都按理想光学系统的理论和计算公式进行外形尺寸计算。
在计算时一定要考虑机械结构和电气系统，以防止在机构结构上无法实现。
每项性能的确定一定要合理，过高要求会使设计结果复杂造成浪费，过低要求会使设计不符合要求，因此这一步骤慎重行事。
ZEMAX光学设计报告
ZEMAX光学设计报告一、引言ZEMAX是一种广泛应用于光学设计和仿真的软件工具，它提供了一系列功能强大的工具和算法，可以帮助光学工程师进行光学系统的设计、优化和分析。
本报告将介绍使用ZEMAX进行的光学设计，并详细阐述设计的目的、方法和结果。
二、设计目的本次光学设计的目的是设计一种能够产生高质量成像的透镜系统。
通过使用ZEMAX软件进行光学设计和优化，我们希望能够在保持高分辨率和低畸变的同时，尽可能减小像差和光能损失，实现最佳成像效果。
三、设计方法1.初始设计：根据设计要求和限制条件，我们首先进行了初步的系统设计。
选取了适当的光学元件，如凸透镜、凹透镜、平面镜等，通过摆放和调整位置来搭建初始的光学系统。
2. Ray Tracing：使用ZEMAX的Ray Tracing功能，我们可以模拟光线在光学系统中的传播和反射。
通过调整折射率、半径和曲率等参数，我们可以对光线进行控制和优化，实现所需的成像效果。
3. Aberration Analysis：使用ZEMAX的Aberration Analysis功能，我们可以对系统的像差进行分析。
通过查看球差、色差、像散、畸变等参数，我们可以对光学系统进行调整和优化，以提高成像的质量和准确性。
4. Optimization：在初步设计和光线追迹分析的基础上，我们使用ZEMAX的优化功能来调整光学系统的各个参数，以达到最佳的成像效果。
通过设置目标函数和约束条件，优化算法可以在设计空间中最优解，帮助我们找到最佳的设计方案。
5. Iterative Refinements：根据优化结果，我们进行了反复的调整和优化，以进一步改善光学系统的成像效果。
通过多次迭代，我们逐渐接近最优解，达到了设计要求。
四、设计结果通过使用ZEMAX进行光学设计和优化，我们成功地设计出了一种可以产生高质量成像的透镜系统。
经过多次优化和迭代，我们达到了如下设计目标：1.高分辨率：经过系统优化，我们成功降低了球差和色差等像差，提高了光学系统的分辨率。
光学设计课程设计zemax
光学设计课程设计zemax一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax软件的使用，让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生运用光学知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解光学设计的基本概念，掌握Zemax软件的操作方法和技巧，了解光学系统的设计流程。
2.技能目标：学生能够熟练运用Zemax软件进行光学系统的设计和分析，具备独立完成光学设计项目的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对光学设计的兴趣和热情，提高学生创新意识和团队合作精神，使学生在解决实际问题时，能够秉持科学的态度和方法。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学设计的基本原理、Zemax软件的操作方法、光学系统的设计流程及案例分析。
具体安排如下：1.光学设计基本原理：介绍光学系统的基本概念、光学元件的特性及光学设计的数学模型。
2.Zemax软件操作方法：讲解Zemax软件的界面布局、操作技巧及常用功能模块。
3.光学系统设计流程：阐述光学系统设计的步骤、方法及注意事项。
4.案例分析：分析实际光学设计项目，让学生通过实践加深对光学设计原理和方法的理解。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行授课，包括：1.讲授法：讲解光学设计的基本原理、Zemax软件的操作方法和光学系统设计流程。
2.案例分析法：分析实际光学设计案例，让学生通过案例学习光学设计的技巧和方法。
3.实验法：让学生动手操作Zemax软件进行光学设计实践，提高学生的实际操作能力。
4.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队协作能力和创新思维。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《光学设计》及相关参考书籍。
2.多媒体资料：制作精美的PPT课件，为学生提供直观的学习材料。
3.实验设备：提供Zemax软件的安装环境及相应的硬件设备，让学生进行实际操作。
4.在线资源：为学生提供丰富的在线学习资源，如视频教程、论坛交流等，方便学生自主学习和交流。
LED封装结构的光学模拟与设计
Ｍａｒ．，２００８，总第８５期现代显示ＡｄｖａｎｃｅｄＤｉｓｐｌａｙ图１雷曼大功率ＬＥＤ结构收稿日期：２００８－０１－１６ＬＥＤ封装结构的光学模拟与设计摘要：总结用ＣＡＤ软件对ＬＥＤ封装结构进行模拟的一般步骤，建立实际ＬＥＤ封装产品的模型并模拟其光学特性，通过实例提供了一些设计经验。
关键词：ＬＥＤ封装结构；光学模拟深圳市雷曼光电科技有限公司文章编号：１００６－６２６８（２００８）０３－００６７－０５１介绍计算机辅助设计（ＣＡＤ）正大量地渗入到工程和产品设计中，为降低成本、提高效率发挥着重要的作用。
新兴的半导体照明产业，亦应分享科技进步带来的实惠。
传统的光学设计方法中，繁杂的计算及精密的实验、调试使做出理想的产品变得相当困难；陆续涌现的光学设计辅助软件，为工程设计人员减轻劳动、缩短设计周期和提高设计质量提供了有效的支持。
可做光学设计的ＣＡＤ软件有诸如ＣＯＤＥＶ、ＯＳＬＯ、ＺＥＭＡＸ、ＴＲＡＣＥＰＲＯ及ＡＳＡＰ等，本文就ＬＥＤ封装中的光学设计，采用ＴＲＡＣＥＰＲＯ作为辅助设计软件，对现有产品进行光学模拟，并用于新产品的光学设计。
２模拟步骤２．１绘制３Ｄ结构图使用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ、Ｐｒｏ／Ｅ等软件，根据被模拟ＬＥＤ封装产品的结构尺寸，精确画好并导入ＴＲＡＣＥＰＲＯ中。
或使用软件自带的绘图功能，绘制结构简单的图形。
一般而言，支架、晶片、透镜分开成单体以便于设置属性及调整相对位置。
晶片可以是简化的模型，可用一个长方体替代。
需要注意的是，各个单体间的相对位置比较重要，应尽量与实际的一致。
２．２设置属性需要设置属性的有：碗杯（如果是平台也需设置）的表面属性，通常表面设置为ｍｉｒｒｏｒ或根据实际自行定义；晶片的发光属性，包括Ｆｌｕｘ、光线追迹数量和发光的角度分布等；透镜（或填充胶）的材料属性，主要是折射率和透光率。
若这些属性能够贴近现实中物料的属性，则对一般的ＬＥＤ封装设计而言，这些属性已经能够模拟得比较准确了。
zemax光学课程设计
zemax光学课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax光学软件的使用，让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生解决实际光学问题的能力。
具体的教学目标如下：1.知识目标：使学生了解Zemax光学软件的基本功能和操作方法，掌握光学系统的设计原理，包括光路追迹、像质评价等。
2.技能目标：培养学生运用Zemax软件进行光学设计和分析的能力，能独立完成简单的光学系统设计，并进行像质评估。
3.情感态度价值观目标：培养学生对光学设计的兴趣，增强解决实际问题的信心，培养团队合作精神和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括Zemax光学软件的基本操作、光学系统设计原理及方法。
具体的教学大纲如下：1.第一章：Zemax软件概述，介绍软件的功能、界面及基本操作。
2.第二章：光学基础，讲解光学基本概念、定律和像差理论。
3.第三章：光学系统设计原理，阐述光学系统设计的方法和步骤。
4.第四章：光路追迹与像质评价，介绍光路追迹的概念和方法，分析像质评价指标。
5.第五章：Zemax案例实践，通过实际案例使学生掌握光学系统设计的方法。
三、教学方法为提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解光学基本概念、定律和设计原理。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生掌握光学系统设计的方法。
3.实验法：引导学生进行Zemax软件操作，培养实际设计能力。
4.讨论法：学生讨论，激发创新思维和团队合作精神。
四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：《Zemax光学设计手册》2.参考书：光学基本原理相关书籍3.多媒体资料：Zemax软件操作视频教程4.实验设备：计算机、投影仪等通过以上教学资源的支持，为学生提供丰富的学习体验，提高教学质量。
五、教学评估为全面、客观地评估学生在Zemax光学课程中的学习成果，我们将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问与回答问题的积极性等，占比20%。
Zemax在光学设计中的应用
Zemax在光学设计中的应用Zemax 在光学设计中的应用进入21世纪，光学，与计算机，电子，自动化等技术融合，形成了光机电一体的综合高新技术，光学已经成为信息科学的信息载体之一。
随着光学的蓬勃发展，各种光学CAD软件层出不穷。
目前，常用的光学设计软件包括Zemax，TracePro，ASAP，LightTools，CODEV，OSLO 等，这些软件功能强大，能够从各个角度分析光学系统从而判断光学系统优劣性，可执行度等，是从事光学设计行业工程师的有力工具。
Zemax由美国华盛顿州贝尔维尤市的Zemax软件开发公司研制发售，它将光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起，形成一套综合性的光学设计仿真软件。
到目前为止，Zemax已经成为当今使用最广泛的光学设计软件之一，市场占有率达到85%。
目前Zemax使用群集中在光学公司，光电研究所，投影仪，望远镜，扫描仪等光学设计公司。
Zemax常常被应用于各种相机镜头，显微镜，望远镜，目镜等光学镜头的设计；各种变焦镜头，手机摄像头的设计；LCD 背光板和LED建模；DVD、VCD 激光读写头；干涉仪、全息光学；各种激光器谐振腔的设计等等。
Zemax有两个等级的版本，包括Zemax-SE(标准版)，Zemax-EE(专业版)。
使用序列性与非序列性的方法来模拟成像系统和非成像系统的反射，折射和散射光线追迹。
序列性光线追迹的光线追迹速度快、适合多数面的形状和性质，可以直接优化和进行公差预算，主要针对相机镜头、望远镜镜头、显微镜头等光学系统。
而非序列主要针对非成像系统或者是复杂的形状对象，可以对光线传播进行更细节的分析，包括散射光或部分反射光。
Zemax光学设计软件支持不同类型的光源，包括自定义的光源，同时提供近60种光学曲面面形，以及自定义的面形，包含很多玻璃库，材料库，样板库等。
同时可以进行镀膜分析，热分析，偏振光分析，物理光学分析等。
当设计好一个光学系统之后，可以运用二维或者是三维图来观察系统结构。
基于LED的非成像光学照明系统设计的开题报告
基于LED的非成像光学照明系统设计的开题报告一、项目背景随着LED技术的不断发展，LED照明应用的范围也越来越广泛，尤其在非成像光学照明领域，LED照明的应用已经成为一种重要的选择。
传统的非成像光学照明技术中，一般采用白炽灯、荧光灯等来进行照明，但是这些光源并不利于实现灵活的光学照明控制。
另外，传统的光源在照明过程中容易产生热量和辐射，对被照明对象造成损伤。
因此，基于LED的非成像光学照明系统应运而生。
LED照明具有光效高、显色性好、功耗低等优点，能够满足不同场景下的照明需求，并且能够通过光学系统实现灵活的光学照明控制。
二、研究内容本项目旨在设计一种基于LED的非成像光学照明系统，具体研究内容包括：1. 系统硬件设计：设计LED灯源、驱动电路、光学元件等硬件组成，并完成硬件调试和性能测试。
2. 系统软件设计：设计系统控制模块、照明模式切换模块等软件实现模块，并完成软件开发、调试和性能测试。
3. 系统光学仿真：利用Zemax软件进行光学仿真，优化光学元件设计，提高照明效果和照明效率。
三、研究意义设计一种基于LED的非成像光学照明系统，将具有以下意义：1. 提高照明效果：基于LED的光源具有光效高、显色性好等优点，能够提高照明效果，同时光源能够灵活控制，使得照明效果更加优化。
2. 降低系统成本：LED作为照明灯源的成本相对较低，同时能够在照明过程中降低功耗，因此能够降低系统成本。
3. 增强系统可靠性：LED具有寿命长、抗振动、抗冲击等特点，能够增强系统的可靠性。
四、预期成果1. 设计一种基于LED的非成像光学照明系统，并完成系统硬件、软件的开发与调试。
2. 正确应用Zemax软件进行光学仿真，优化系统光学元件设计，提高照明效果和照明效率。
3. 完成系统性能测试工作，验证系统的性能和可行性。
五、研究方法1. 软硬件相结合的设计方法：本项目采用硬件和软件相结合的设计方法，通过硬件构成、软件控制，实现基于LED的非成像光学照明系统。
zemax光学课程设计
zemax光学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握Zemax软件的基本操作和界面功能，理解光学设计的基本原理。
2. 使学生了解光学系统中的像差类型及其影响，掌握像差校正的方法。
3. 帮助学生理解光学元件的优化和评价方法，提高光学系统设计能力。
技能目标：1. 培养学生运用Zemax软件进行光学系统建模、分析和优化的能力。
2. 培养学生运用光学知识解决实际问题的能力，提高创新意识和实践操作技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学科学的兴趣和热情，激发探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重团队合作，提高沟通与协作能力。
3. 培养学生关注光学技术在实际应用中的价值，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为选修课，旨在帮助学生掌握光学设计的基本方法，提高实践操作能力。
学生特点：学生具备一定的光学基础知识，对光学设计感兴趣，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高光学设计能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容分为五个部分，确保学生系统地学习和掌握光学设计相关知识。
第一部分：Zemax软件入门1. Zemax软件界面及基本操作。
2. 光学系统建模与元件添加。
第二部分：光学系统基本原理1. 光的传播原理及成像规律。
2. 像差类型及其产生原因。
第三部分：像差校正与优化1. 像差校正方法及策略。
2. 光学元件优化技巧。
第四部分：光学元件评价与分析1. 光学元件性能指标。
2. 光学系统性能评价方法。
第五部分：实践操作与案例分析1. 实际光学系统建模、分析和优化。
2. 案例分析，总结光学设计经验。
教学内容安排与进度：1. 第一至第四部分，每部分分配2个课时，共计8个课时。
2. 第五部分，分配4个课时，进行实践操作与案例分析。
教材章节及内容：1. 第一章：光学设计概述，涵盖第一部分内容。
2. 第二章：光学系统基本原理，涵盖第二部分内容。
ZEMAX现代光学课程设计
ZEMAX现代光学课程设计一、教学目标通过学习ZEMAX现代光学课程，学生将掌握光学设计的基本原理和方法，能够运用ZEMAX软件进行光学系统设计和分析。
具体目标如下：1.知识目标：•了解光学基本概念和原理，如光线传播、反射、折射等。
•掌握光学系统的组成和功能，如透镜、镜片、光栅等。
•学习ZEMAX软件的基本操作和功能，如建立光学模型、设置参数、分析结果等。
2.技能目标：•能够运用ZEMAX软件进行光学系统设计和优化。
•能够分析光学系统的性能指标，如焦距、成像质量、光斑等。
•能够进行光学系统的故障排查和解决方案设计。
3.情感态度价值观目标：•培养对光学科技的兴趣和热情，提高科学思维和创新能力。
•培养团队合作和沟通能力，提高解决问题的综合能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学基本原理、光学系统和ZEMAX软件操作。
具体安排如下：1.光学基本原理：•光线传播和反射定律。
•折射定律和透镜的焦距。
•光栅和衍射原理。
2.光学系统：•透镜和镜片的设计和应用。
•光学镜头和光路的分析。
•光学系统的性能评估和优化。
3.ZEMAX软件操作：•ZEMAX软件的基本操作和界面熟悉。
•建立光学模型和设置参数的方法。
•分析光学系统性能和优化方案的技巧。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解光学基本原理和概念，让学生掌握光学基础知识。
2.讨论法：通过小组讨论和互动，培养学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：通过分析实际光学设计案例，培养学生解决实际问题的能力。
4.实验法：通过实验操作和数据分析，让学生亲手体验光学现象和设计过程。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：《现代光学设计》一书，提供光学基本原理和设计方法的学习。
2.参考书：提供光学科技的最新发展和应用案例。
3.多媒体资料：通过PPT、视频等形式，生动展示光学现象和设计过程。
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基于ZEMAX的LED光学能模拟本科设计郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题目基于ZEMAX的LED光学性能模拟学生姓名胡守重专业班级电子科学与技术09-1学号540911010110院（系）技术物理系指导教师(职称)运高谦（讲师）完成时间2013年5月25日郑州轻工业学院毕业设计（论文）任务书题目基于ZEMAX的LED光学性能模拟专业电子科技学号540911010110 姓名胡守重主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：LED是一种能够将电能转换为光能的半导体结构，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三级色粉发光的原理，而采用发光电场发光。
据分析，LED 的特点非常明显，寿命长、光效高、辐射低和功耗低。
LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。
由于LED灯具的特殊结构，需要对LED的光学性能进行全面的分析，为利用LED 制作灯具奠定基础。
本课题主要内容如下：1掌握LED的工作原理、光学特性及电学性能。
2 利用ZENAX软件对LED进行建模，并模拟其光学性能。
主要参考资料：[1]LED发展简史.电源世界，2006(9)：30一3l[2]李春茂编著. LED结构原理与应用技术. 北京：机械工业出版社，2011.01[3]怀素芳、李旭、崔敏敏等.新一代照明光源白光LED的发展概况.物理通报，2007(11)：[4]陆笑秋.话说半导体照明.电子制作，2007(12)：6—9[5]毛学麟.LED产业迎来黄金十年.新财富，2007(8)：28--30[6] Frasch H J．Monte carlo methods in ray·tracing software[J]．SPIE，2000,4769：55 [7]赵家荣，韩文科.《绿色照明工程与节能新机制》.北京，中国环境科学出版社，2006：[8]大谷义彦.LED照明现状与未来展望.中国照明电器，2007(6)：20一24[9]王丽红.让半导体照明亮起来.中国创业投资与高科技，2005(1)：65-67[10]易安.半导体照明一21世纪的节能新光源.中国创业投资与新科技，2004(8)：20--22完成期限：2013.06 指导教师签名：运高谦专业负责人签名：杨坤2013年 2 月 25日目录中文摘要 (I)英文摘要.................................... I I 1绪论. (1)1.1课题研究背景 (1)1.1.1 LED的发展历程 (1)1.1.2半导体照明的产业概况和发展 (2)1.1.3 LED应用于照明的发展和国内概况 (4)1.2课题研究的目的与意义 (5)1.2.1课题研究的目的 (5)1.2.2课题研究的意义 (6)1.3 本课题的研究内容 (6)2LED基础知识 (7)2.1 LED基本原理机构和发光原理 (7)2.2 LED的分类 (8)2.3 LED的优点与不足 (9)2.4白光LED (10)3LED的主要特性 (12)3.1 LED的电学特性 (12)3.1.1 I-V特性 (12)3.1.2 C-V特性 (12)3.1.3响应时间 (13)3.2 LED的光学特性 (14)3.2.1 光通量 (14)3.2.2 发光效率和视觉灵敏度 (15)3.2.3发光强度 (16)173.2.4发光法向光强及其角分布Iθ..................3.2.5照度 (18)3.2.6亮度 (18)3.2.7寿命 (19)3.2.8 色温 (19)3.2.9显色性与显色指数 (20)3.3 LED的热学特性 (20)4ZEMAX软件 (21)4.1 ZEMAX简介 (21)4.2序列性（Sequential）光线追迹 (21)4.3非序列性（Non-sequential）光线追迹 (22)5LED的光学模拟 (23)5.1 LED的参数 (23)5.2 LED模拟设置 (23)5.3 LED的光强度模拟 (25)5.4 LED的近场照度模拟 (26)6 LED的光学设计 (27)6.1 LED路灯的配光要求 (27)6.2现有 LED 路灯的配光应用现状及存在的问题 (28)6.3 LED的排列方式 (28)6.4 LED灯具的模拟 (29)7总结与展望 (34)结束语 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (38)基于ZEMAX的LED光学性能模拟摘要LED是一种能够将电能转换为光能的半导体结构，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三级色粉发光的原理，而采用电场发光。
据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、辐射低和功耗低。
白光LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过170lm/W（2012年）。
有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。
随着近来LED散热技术的改进，室外照明LED灯、投光灯等大功率LED照明灯具已经实现工业化生产并开始被大量应用。
LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。
由于LED灯具的特殊结构，需要对LED的光学性能进行全面的分析，为利用LED制作灯具奠定基础。
本模拟主要研究LED的工作原理、光学性能及电学性能，并利用ZEMAX软件对LED进行建模，模拟其光学性能。
并在此基础上试着展开LED的二次光学研究，旨在提高道路表面的光强分布均匀性。
关键词发光二极管；光学模拟与设计；ZEMAX软件OPTICAL PERFORMANCE SIMULATION OF LEDBASED ON ZEMAXABSTRACTLED is a semiconductor structure which can convert electrical energy to light energy. it has changed the tungsten filament incandescent light shine with energy-saving lamps triple toner light-emitting principle，and uses the electric field emitters. According to the analysis, the characteristics of LED is very clear, long service life, high luminous efficiency, low radiation and low power consumption. White LED spectrum almost focus on the visible light spectrum, its luminous efficiency can be more than 170 lm/W (2012). Someone predicts, LED ceiling will be infinite life in the future. With the improvement of LED heat dissipation technology. Be used in outdoor lighting of LED lamp, project-light lamp ,etc ,high power LED lighting lamps and lanterns already realize industrialization production and began to be a large number of applications. LED lighting products are created using LED as a light source lighting appliances. Due to the special structure of the LED lamps and lanterns, need comprehensive analysis was carried out on the optical properties of leds, lay a foundation for using LED lamps and lanterns.This simulation is mainly study the working principle of LED, optical properties and electrical properties, and uses ZEMAX software to modeling of leds, simulate its optical properties. And try to open the LED of the secondary optical research on this basis. Its purpose is to improve the uniformity of intensity distribution on the surface of the road.KEY WORDS LED,optical simulation and design,ZEMAX software1绪论自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，LED在国外得到了广泛的应用。
在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济的高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈。
在20世纪，荧光灯、高/低压钠灯、汞灯、金属卤化物灯、高频无极荧光灯和紧凑型荧光灯等新光源层出不穷。
然而，白炽灯自问世的那天起就带有先天性的缺陷，钨丝加热耗电大，灯泡易碎，寿命短、容易使人触电等。
相对于白炽灯而言，荧光灯更为节能，但却给人的视力带来不好的影响，且灯管内的重金属汞也对人体和环境不利。
LED光源的发明引发了照明技术的重大变革。
LED的结构和材料与传统照明技术不同，它是一种利用电致发光的固体冷光源，具有发光效率高、体积小、重量轻、耐震、耐冲、直流低电压工作、寿命长、节能环保等优点。
因此，LED光源称为继白炽灯、钨丝灯和荧光灯之后的第四代光源。
并将在多种领域广泛应用。
1.1课题研究背景1.1.1 LED发展历程发光二极管(Light Emitting Diode，英文简写成LED)是一种新型固态冷光源，在正向偏压作用下，N区电子和P区空穴分别向对方注入，这些被注入的少数载流子在P —N结附近复合，产生光子而发光。
它诞生于20世纪60年代初，具有结构简单、体积小、重量轻、耗能少、响应速度快、抗震性能好、使用方便等优点因此，其在现代光电系统和照明中的有着广泛的应用和良好的发展前景。