[求助]设计一个单透镜聚焦系统存在的疑惑？

huangdalei

需要设计一个光学聚焦系统，光源是23×23的LED矩阵光源（白光和紫光），要求只用一个单透镜进行聚焦，目标是聚焦为5mm大小的光斑，最后耦合进光纤，是做为内窥镜光源设计的。   
我有几个疑惑：
1.入瞳应该设计多大呢？（光源是方形，透镜是圆形，小了好像不可以吧？）
2.聚焦后的光斑大小是看那些参数的？（弥散斑？）
3.用一个单透镜是否能够实现？（要求低成本和简单）
4.聚焦系统对像差应该没有要求把？
大概就这些是我能想到的，请求指导。

小小叮当

1、既然光源是23X23，那么口径至少要23X1.414（23X23如果是LED光源数量，那么口径值至少为23X1.414Xled间距），透镜离LED越远，需要的口径越大；
2、关于光斑的问题，建议你用lighttools或者TP光线追迹看看光斑，照明光学和成像光学有一些区别的；
3、单透镜的设计，建议你在不同物高的视场下优化；
4、聚焦系统的像差好，那么在该系统中得到的光斑是很均匀的，但是你的这个系统口径比较大，球面单透镜的像差应该是比较大的，成像质量不会太好，但是成像质量不好不一定光斑就不均匀，具体看光路追迹的效果吧

huangdalei

回复 2# 小小叮当
十分感谢你的解答！
光源大小需要更正下：LED光源数量是10×10，我量了一下大概是23mm×23mm的面积大小，这么算的话口径应该是多大呢？因为LED间距比较难测量。
其他的我去研究下，再次感谢你的解答！

whu_zj

如果是我做就会首先是光源成像光斑小于光纤截面，然后考虑数值孔径匹配，最后通过zemax和tracepro模拟。

huangdalei

回复 4# whu_zj
其实我的目的就是要用单透镜把光源聚焦成小光斑（小于5mm）耦合进光纤，但是我不知道用什么软件可以模拟出聚焦后光斑的大小（用lighttools？），只学过一点ZEMAX，只好从这边入手。

qdhank

对啊，光纤好像有数值孔径的问题。
先看看光纤能够收集的光线角度是多少。

小小叮当

用zemax是可以实现你的目的的

小小叮当

对啊，光纤好像有数值孔径的问题。
先看看光纤能够收集的光线角度是多少。
qdhank 发表于 2010-4-13 16:01

    我也考虑到了这个问题，如果不考虑光线数值孔径的问题，就可以用一头大一头小的积分棒来实现， 但是积分棒会增大光线与光轴的夹角，所以还是只能用成像来实现

huangdalei

最近学习了一下tracepro，问个简单的问题：
设计了一个透镜，但是无法观察到聚焦点的辐射照度图，看了资料好像是要设置观察面，所以想问下如何设置观察面？（我直接插入一个柱体，拖到焦点位置观察，但是辐射照度图也没有能量显示）

小小叮当

分析→辐照度/光度图 分析图选项→描绘光线→入射