zemax-课程设计
zemax课程设计
zemax 课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax软件的使用，使学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生运用Zemax进行光学系统设计和分析的能力。
1.掌握Zemax软件的基本操作和功能。
2.了解光学设计的基本原理和概念。
3.熟悉光学系统的性能评价指标。
4.能够独立完成光学系统的设计和分析。
5.能够运用Zemax进行光学系统的优化和调整。
6.能够对光学系统的性能进行评价和分析。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和实践能力。
2.培养学生团队合作和沟通交流的能力。
3.培养学生对光学科技的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括Zemax软件的基本操作、光学设计的基本原理、光学系统的性能评价等。
具体的教学大纲如下：1.Zemax软件的基本操作：包括软件的安装和卸载、菜单栏和工具栏的使用、文件的基本操作等。
2.光学设计的基本原理：包括透镜的焦距和曲率、光线的传播和反射、像的形成和放大等。
3.光学系统的性能评价：包括像差、分辨率、对比度等指标的定义和计算方法。
4.光学系统的设计和分析：包括光学系统的初步设计、优化和调整等步骤。
5.实例讲解和练习：通过实际案例的讲解和练习，使学生更好地理解和掌握光学设计的原理和方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生了解光学设计的原理和方法。
2.案例分析法：通过实际案例的分析和讨论，使学生更好地理解和掌握光学设计的原理和方法。
3.实验法：通过实验操作和数据分析，使学生亲身体验光学设计的实践过程。
4.讨论法：通过小组讨论和交流，培养学生的团队合作和沟通交流的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用《Zemax光学设计教程》作为主要教材，为学生提供光学设计的基本知识和方法。
2.参考书：提供《光学设计手册》等参考书籍，供学生进一步深入学习和参考。
zemax监控镜头课程设计
zemax监控镜头课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握Zemax软件的基本操作，理解监控镜头的设计原理；2. 使学生了解光学成像的基本知识，包括光圈、焦距、视场角等概念；3. 引导学生掌握监控镜头的参数设置，学会调整光学系统以满足不同监控需求。
技能目标：1. 培养学生运用Zemax软件进行监控镜头设计的能力，具备独立完成光学系统建模、优化和评估的能力；2. 培养学生分析监控场景，提出合理的光学设计方案的技能；3. 培养学生通过调整监控镜头参数，解决实际监控问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学设计产生兴趣，激发学生主动探索光学领域的精神；2. 培养学生具备团队协作意识，学会在团队中发挥自己的作用；3. 引导学生认识到监控镜头在现实生活中的应用价值，培养学生的社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，以理论为基础，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的光学基础知识，对Zemax软件有初步了解，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合课程特点和学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作环节，提高学生的实际应用能力。
在教学过程中，将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1. Zemax软件基本操作与界面介绍：使学生熟悉软件环境，掌握基本操作方法；- 教材章节：第一章 Zemax基础- 内容列举：软件安装与启动、界面布局、基本操作命令。
2. 光学成像原理：使学生掌握光学成像基本概念，为监控镜头设计打下基础；- 教材章节：第二章 光学基础知识- 内容列举：光线传播、透镜成像、光圈、焦距、视场角等。
3. 监控镜头设计原理与参数设置：让学生了解监控镜头设计的基本原理和参数调整方法；- 教材章节：第三章 光学系统设计- 内容列举：监控镜头类型、设计原理、参数设置与优化。
4. 实际监控镜头设计案例分析：通过案例教学，培养学生实际操作和解决问题的能力；- 教材章节：第四章 实践案例- 内容列举：实际监控场景分析、光学设计方案制定、Zemax软件操作步骤。
zemax望远系统课程设计
zemax望远系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解zemax望远系统的基本原理，掌握光学设计的基本概念和术语。
2. 学生能掌握zemax软件的基本操作，包括建立望远系统模型、设置光学参数和执行光线追迹。
3. 学生能解释望远系统的像差类型，并了解其产生原因及对成像质量的影响。
技能目标：1. 学生能运用zemax软件设计简单的望远系统，包括透镜组和反射镜组合。
2. 学生能运用zemax进行光学系统的优化，改善成像质量，降低像差。
3. 学生能运用数据分析方法，对望远系统的性能进行评估和比较。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对光学工程的兴趣，激发探究光学领域的热情。
2. 学生培养团队协作精神，学会与他人共同分析和解决实际问题。
3. 学生培养创新意识，敢于尝试新方法，勇于面对挑战。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，以zemax软件为工具，结合光学原理，培养学生的光学设计能力和实际操作技能。
学生特点：学生为高年级本科生，具备一定的光学理论基础，对光学设计和软件应用有较高的兴趣。
教学要求：教师应引导学生主动参与课堂讨论，鼓励学生动手实践，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
同时，关注学生的情感态度，激发学生的学习热情，培养其团队协作和创新能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 望远系统原理回顾：包括几何光学基本原理、透镜和反射镜成像特性、像差理论等，对应教材第一章内容。
2. Zemax软件基本操作：介绍Zemax软件界面、基本功能、建立光学模型流程，对应教材第二章内容。
3. 望远系统设计基础：学习透镜和反射镜组合设计方法，包括初级光学系统设计、光线追迹和像差分析，对应教材第三章内容。
4. 望远系统优化：教授光学系统优化方法，包括调整光学参数、降低像差、提高成像质量，对应教材第四章内容。
5. 实践案例分析：分析实际望远系统设计案例，结合教材第五章内容，使学生了解实际工程中的应用。
基于zemax显微镜课程设计
基于zemax显微镜课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解zemax显微镜的基本原理及其在科学实验中的应用。
2. 学生能掌握zemax显微镜的操作流程，包括调整焦距、光线和图像处理。
3. 学生能描述显微镜下观察到的样本特征，并运用相关术语进行准确表述。
技能目标：1. 学生能够独立操作zemax显微镜，进行基本的样本观察和图像捕捉。
2. 学生能够运用zemax软件进行图像处理和分析，获取所需的数据信息。
3. 学生能够通过实践操作，培养解决问题的能力和团队合作精神。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对显微镜操作的严谨态度，注重实验细节和精确性。
2. 学生能够增强对科学实验的兴趣，激发探索精神和创新意识。
3. 学生能够认识到显微镜在科学研究中的重要性，理解其在各个领域的广泛应用。
课程性质：本课程为实验操作课程，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和实际应用。
学生特点：学生处于具备一定物理和光学知识基础的年级，对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力。
教学要求：教师应引导学生主动参与实验，关注个体差异，提供适时指导，确保学生在实践中掌握知识，提升技能。
通过课程目标的分解与实现，使学生在显微镜领域取得具体的学习成果，为后续相关课程的学习奠定基础。
二、教学内容1. zemax显微镜原理：讲解光学显微镜的基本结构、光学原理，以及zemax 显微镜的独特设计特点。
- 教材章节：第二章《光学显微镜的原理与结构》- 内容：透镜系统、光学成像、分辨率等。
2. zemax显微镜操作流程：介绍显微镜的开机、调整、样本放置、图像捕捉及关闭流程。
- 教材章节：第三章《显微镜的操作与使用》- 内容：操作步骤、注意事项、维护保养。
3. zemax软件应用：教授zemax软件的基本操作，包括图像处理、数据分析等功能。
- 教材章节：第四章《显微镜图像处理与分析》- 内容：软件界面、功能模块、操作技巧。
4. 实践操作：组织学生进行分组实验，观察不同样本，学习图像处理和分析方法。
zemax课程设计南邮
zemax课程设计南邮一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握Zemax的基本原理和操作方法，能够运用Zemax进行简单的光学系统设计和分析。
具体目标如下：1.掌握Zemax的基本概念和术语。
2.了解Zemax的光学系统设计和分析原理。
3.熟悉Zemax的用户界面和操作流程。
4.能够建立和编辑光学系统模型。
5.能够进行光学系统性能分析。
6.能够优化光学系统设计。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和问题解决能力。
2.增强学生对光学设计和分析的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括Zemax的基本原理、操作方法和应用实例。
具体内容包括以下几个方面：1.Zemax基本概念和术语：光的传播、光学元件、光路等。
2.Zemax用户界面和操作流程：菜单栏、工具栏、视图窗口等。
3.光学系统建模：建立光学元件、调整光学参数等。
4.光学系统性能分析：像差分析、灵敏度分析、公差分析等。
5.光学系统设计优化：目标函数、优化算法、设计结果等。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用多种教学方法进行教学，包括：1.讲授法：讲解Zemax的基本原理和操作方法。
2.案例分析法：分析实际的光学系统设计案例，引导学生运用Zemax进行分析和优化。
3.实验法：学生进行实验操作，亲身体验光学系统设计和分析的过程。
4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和经验，促进学生的互动和合作。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：选用《Zemax教程》作为主教材，系统介绍Zemax的基本原理和操作方法。
2.参考书：提供《光学设计手册》等参考书籍，供学生深入研究光学设计的相关知识。
3.多媒体资料：制作Zemax的操作视频教程，帮助学生更好地理解和掌握Zemax的使用方法。
4.实验设备：准备光学实验器材和相关设备，供学生进行实验操作和实践。
通过以上教学资源的支持，将能够丰富学生的学习体验，提高学生的学习效果。
伽利略望远镜zemax课程设计
伽利略望远镜zemax课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解伽利略望远镜的基本原理，掌握其结构与功能。
2. 学生能运用Zemax软件进行望远镜光学系统的模拟与优化。
3. 学生了解望远镜在科学探索中的应用和发展历程。
技能目标：1. 学生掌握Zemax软件的基本操作，能够建立望远镜的光学模型。
2. 学生通过实践操作，学会调整和优化望远镜光学系统，提高成像质量。
3. 学生具备运用望远镜进行天文观测的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，激发探索宇宙的热情。
2. 学生在学习过程中，增强团队协作和沟通能力，培养合作精神。
3. 学生通过学习望远镜发展史，树立正确的科学观和价值观，增强民族自豪感。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
课程目标明确，可衡量性强，有助于学生和教师在教学过程中清晰地了解预期成果。
通过本课程的学习，学生将能够掌握望远镜光学知识，运用Zemax软件进行实践操作，并在情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 伽利略望远镜原理及结构- 望远镜发展简史- 伽利略望远镜的工作原理- 望远镜光学系统组成及其功能2. Zemax软件基本操作- 软件界面及功能介绍- 光学系统建模与仿真- 优化方法及其应用3. 望远镜光学系统设计与优化- 望远镜光学系统设计原则- 实例分析：伽利略望远镜光学系统设计- 光学系统成像质量评价与优化4. 天文观测实践- 望远镜使用方法与技巧- 实地观测：行星、恒星等天体的观测- 观测数据记录与分析5. 情感态度价值观培养- 望远镜在科学探索中的作用- 科学家精神及其启示- 团队协作与沟通能力的培养教学内容依据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
教学大纲明确，涵盖伽利略望远镜原理、Zemax软件应用、光学系统设计与优化、天文观测实践等方面，与课本内容紧密关联。
教学进度安排合理，使学生能够循序渐进地掌握相关知识和技能。
zemax课程设计实验报告
zemax课程设计实验报告一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax课程设计实验报告，让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生运用Zemax软件进行光学系统设计和分析的能力。
1.掌握光学基本概念和原理，如透镜、镜片、光路等。
2.熟悉Zemax软件的操作界面和功能。
3.了解光学系统设计的基本步骤和方法。
4.能运用Zemax软件进行简单光学系统的设计和分析。
5.能根据设计要求，优化光学系统性能。
6.能撰写简单的Zemax课程设计实验报告。
情感态度价值观目标：1.培养学生对光学学科的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作精神和自主学习能力。
3.培养学生关注实际问题，运用所学知识解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学基本概念、Zemax软件操作、光学系统设计方法和实验报告撰写。
1.光学基本概念：包括透镜、镜片、光路等基本知识。
2.Zemax软件操作：学习Zemax软件的操作界面、功能和基本操作。
3.光学系统设计方法：学习光学系统设计的基本步骤和方法，如系统需求分析、光学元件选型、光学设计等。
4.实验报告撰写：学习如何撰写Zemax课程设计实验报告，包括实验目的、原理、过程、结果和结论等。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：用于讲解光学基本概念、原理和Zemax软件操作方法。
2.讨论法：用于探讨光学系统设计方法和实验报告撰写技巧。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光学系统设计的应用和实际意义。
4.实验法：让学生动手实践，培养实际操作能力和解决实际问题的能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用《Zemax课程设计实验报告》教材，用于指导学生学习光学基本概念和Zemax软件操作。
2.参考书：提供相关光学设计和Zemax软件使用的参考书籍，丰富学生的知识储备。
基于zemax显微镜课程设计
基于zemax显微镜课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让同学们掌握Zemax显微镜的基本原理、使用方法和维护技巧。
通过本课程的学习，同学们能够了解显微镜在科学研究和医学诊断中的应用，培养观察、思考和解决问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：•了解Zemax显微镜的工作原理和结构。
•掌握显微镜的基本操作方法和技巧。
•知道显微镜在各个领域的应用。
2.技能目标：•能够独立操作Zemax显微镜进行样品观察。
•能够对显微镜进行简单的维护和故障排除。
•能够运用显微镜进行数据分析和实验报告撰写。
3.情感态度价值观目标：•培养对科学研究的兴趣和热情。
•培养良好的实验操作习惯和团队合作精神。
•培养对医学诊断和生物科学领域的认识和关注。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.Zemax显微镜的基本原理：介绍显微镜的工作原理和光学系统。
2.Zemax显微镜的结构与功能：讲解显微镜各部分部件的作用和功能。
3.显微镜的使用方法：包括显微镜的组装、调整、样品观察等操作步骤。
4.显微镜的维护与保养：介绍显微镜的日常维护、清洁、故障排除等方法。
5.显微镜在科学研究和医学诊断中的应用：举例介绍显微镜在不同领域的应用实例。
三、教学方法为了提高同学们的学习兴趣和主动性，我们将采用多种教学方法进行教学：1.讲授法：通过讲解显微镜的基本原理、结构和操作方法，使同学们掌握显微镜的基本知识。
2.实验法：同学们进行显微镜操作实验，培养同学们的实践能力和观察能力。
3.案例分析法：通过分析显微镜在不同领域的应用实例，使同学们了解显微镜的实际用途。
4.讨论法：同学们进行小组讨论，促进同学们之间的交流与合作。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用《Zemax显微镜使用手册》作为主要教材，系统地介绍显微镜的使用方法和技巧。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，供同学们拓展阅读和深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，帮助同学们更好地理解和掌握显微镜相关知识。
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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。
本文在合理选取初始结构的基础上，优化设计了一款500万像素的手机镜头，本设计流程图如图一。
图1 手机镜头设计流程图第二章 镜头结构的设计指标2.1相关规格的确定对于普通摄像手机镜头，光圈一般取2.8左右，视场通常大于50o 。
对于手机镜头，后工作距大于O.5 mm 即可，光学总长越短越好。
另外，手机镜头一般用CMOS 作为传感器，CMOS 器件对镜头出射面的主光线角度有一定的限制，不同规格的CMOS 有不同的主光线角度要求，这个CMOS 的厂家一般会提供。
2.2镜头总像素与COMS 像素的匹配由于手机的小型化体积，使得镜头总长有一定限制，一般要小于1 cm ，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，镜头所成的半像高可用公式''tan y f ω=-计算，其中'f 为有效焦距，2ω为视场角。
防止CMOS 装调偏离光轴而形成暗角，半像高'y 应稍大于图像传感器CCD 或CMOS 的有效成像面对角线半径的一半。
我们选择Aptina 的一款型号为MT9P013的500万像素CMOS ，尺寸为0.794 mm(1/3.2英寸)，每个感光单元的最小像素尺寸为1.75m μ，对角线长5.68 mm ，半像高应该不小于2.84mm 。
通过计算半像高'y 约为2.887mm ，与对角线长度基本吻合。
2.3透镜材料及结构的选择摄像系统属于大视场大孔径系统，因此需要校正的像差也大大增加，结构也比较复杂为了保证成像质量，需要校正全部7种初级像差。
500万像素手机镜头常用的结构有2G2P ，1G3P 或者4P ，根据不同的组态和不同的材料可以设计出不同的结构。
球面透镜从中心到边缘只有一个恒定的曲率，在设计过程中只有一个设计自由度，如果仅用球面透镜来校正像差，常常需要采用多个透镜组合的复杂结构。
非球面透镜镜头中心到边缘曲率连续发生变化，理论上说有无限个设计自由度，同时，非球面透镜可以校正球差、色差和彗差等诸多像差，可以减少镜头中镜片的数量，提高成像质量，使得镜头设计达到短小轻薄的目的。
然而就透镜的材料而言，虽然玻璃非球面无论从折射、透光性和耐高温等性能方面还是成像质量方面都要比塑胶非球面镜片高得多，但其成本相对高很多，因此为了用低成本得到更好的成像质量，手机镜头大多采用塑料非球面透镜。
因此在这里我们采用4P的结构的塑料非球面透镜组。
2.4材料的厚度为了满足实际光学加工的需求，光学材料厚度不能太小，对于一般的塑料材料，中心和边缘厚度都应小于0.35mm，特殊材料可以做的更小，这与材料的性质有一定的关系。
2.5 设计指标第三章 zemax软件3.1 zemax软件简介Zemax是一套综合性的光学设计模拟软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差及报表整合在一起。
Zemax不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其他软件不同的是zemax的CAD转换模式是双向的，如IGES,STEP,SAT等格式都可以转入和转出。
而且zemax可以模拟Sequential（序列性）和Non-Sequential(非序列性)的成像系统和非成像系统3.1.1软件特色※结合所有光学上的需求，用一简单的操作界面来执行※可以使用Sequential（序列性）和Non-Sequential(非序列性)模式运算※表栏式表面输入及完整的表面资料库，使编辑更加快速※Solve指令功能，帮助使用者设计※完整的镜头及材质资料库※多功能的分析图形※多种优化方式供使用者设计※对话窗式公差，方便使用者分析公差3.2zemax软件界面介绍3.2.1 Lens Data Editor(LDE)若要设计一个单镜片的光轴上使用，首先zemax的lens data editor（LDE）。
如图1图1 lens data editor（LDE）在LDE 编辑器上，可以看到3个不同的surface，依次为OBJ，STO 及IMA。
OBJ 就是发光物，即光源；STO 即aperture stop（孔径光阑）的意思，STO 不一定是光照过来所遇到的第一个透镜，在设计一组光学系统时，STO 可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO 这一栏上按【Insert】键，可前后加入所需要的镜片，于是STO 就不是落在第一个透镜上了。
而IMA就是imagine plane（成像平面）。
而在STO 后面再插入的镜片，编号为2，通常OBJ 为编号0，STO 为1，而IMA 为3。
（如图2所示）曲率半径厚度材质图2 设计镜面编辑器另外在STO列中的glass栏上，可以选择所需的玻璃材质。
在此，曲率半径正负值遵守凡是圆心在镜面之右则为正值，反之则为负值的原则。
3.2.2Aperture（光圈）光圈设置界面如图3。
图3 孔径值输入界面3.2.3Wavelength Data(波长设定)在主选单system下，圈出wavelengths，或者在视窗快捷键（wav）点取，然后键入所需的光波长，可同时输入不同的波长。
以入射可见光为例，设置3个波长：0.486，0.587，和0.656，其中0.587为主波长（Primary wavelengths）。
这些步骤可以用一个操作来完成：单击波长对话框底部的“选择（Select->）”按钮。
如图4。
图4 波长输入界面3.3zemax软件功能简介zemax可以用于一个完全序列性模式中、一个完全非序列性模式中和一个混合模式中，混合模式对分析具有大部分序列性而却有一些元件是作用在非序列性方式的系统，是相当有用的。
序列性系统需要定义视场角（field of view）、波长范围和表面资料。
序列性设计的最重要参数之一，为系统孔径。
系统孔径常指入射瞳或孔径光阑，它限制可从已定义视场入射光学系统的光线。
Zemax软件中有一些功能可以用来分析系统，包括光点图（spot diagrams）、光扇图（ray fan）和光程差图（OPD fan）等等，这些功能会在4.2节优化后的分析具体一一介绍。
第四章 500万像素手机镜头设计4.1初始结构选择一个完美的设计通常从初始结构的选择开始，初始结构的选择好坏，关系到设计的成功与否。
对于光学设计者来说，最好最快的办法是直接从专利中选取一个适当的结构作为初始结构，然后优化。
如果靠设计者自己去建立一个初始结构是比较困难的，需要多年的设计经验和丰富的像差理论知识。
本设计的初始结构采用了一个专利的雏形结构。
选择初始结构的原则是视场和光圈与设计的要求相当，材料为四片，焦距通过缩放镜头的办法可以达到要求。
4.1.1 500万像素手机镜头4P专利结构简介新型公开了一种500万像素手机摄像头光学镜头组件，包括镜筒，镜筒内自物方向像方共光轴依次安装有正屈光度的第一非球面塑胶镜片、负屈光度的第二非球面塑胶镜片、正屈光度的第三非球面塑胶镜片和负屈光度的第四非球面塑胶镜片，第二非球面塑胶镜片与第一非球面塑胶镜片、第三非球面塑胶镜片之间分别安装有第一光阑和第二光阑，第三非球面塑胶镜片和第四非球面塑胶镜片之间安装有隔圈，第四非球面塑胶镜片的外侧安装有压圈，其非球面次数达14阶，折射率达1.6以上，成像质量好、总厚度小、亮度高、视场角大，具有良好的耐热性及稳定性，适配于500万像素CCD、CCMOS等手机摄像头成像器件，能满足手机轻薄化、小型化的要求。
4.2设计结果4.2.1光路图利用ZEMAX 工程光学设计软件对其进行了模拟设计和优化，其优化后的光学系统如图5所示。
图5光学系统二维图4.2.2详细参数本设计详细参数如表2和表3所示表2 光学镜头参数这4片透镜均采用偶次非球面，最高阶数为12阶。
非球面的面形公式可采用下式表示：246810101222...11(1)X BY DY EY FY GY HY Y C A =+++++++-+ (1)式中，Y为离非球面轴的径向距离,X为相应的垂直距离，C为顶点曲率,A为二次常数，B,D，…，H为非球面多项式系数。
各非球面多项式系数表如表3.表3 各非球面多项式系数表第五章结果分析，误差调试5.1误差调试Zemax中误差调试有多种方法，可供用户选择。
在这里选用将成像面移至焦点处减小误差。
对于透镜的焦距，软件会自动根据使用者所设计的镜面自动算出。
在软件功能表中选择【tool】--【miscellaneous】--【quick focus】，界面显示如图6图6 快速聚焦界面5.2优化后的分析5.2.1场曲和畸变畸变仅由主光线的光路决定，它只引起像的变形，对像的清晰度并无影响。
因此对于一般的光学系统，只有感觉不出像的变形（光学畸变<3%）,这种像差就无妨，如图7显示了本手机镜头的畸变和场曲。