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LED作为照明光源在现代光电仪器中得到广泛应用，光能利用效率与光学系统形式密切相关。针对将大发散角LED的光高效会聚到光纤接收端面的需求，提出了一种椭球面和聚光透镜组合光学系统设计的思路。推导了椭球面几何参数、聚光透镜高斯参数等的计算公式，讨论了此类光学系统设计必须满足的约束条件。实例验证了设计方法的可行性。