自由曲面光学

自由曲面光学（freeform optics），工学-光学工程-成像系统和成像过程-成像基础-自由曲面光学，使用自由曲面进行光学设计以及使用自由曲面的光学系统的统称。光学自由曲面是无法用球面或非球面系数来表示的非传统曲面，或者非连续、有面形突变的曲面。实际成像系统中提到的自由曲面，一般是指非回转对称曲面。常用的光学自由曲面数学描述，包括变形非球面、XY多项式曲面、Zernike多项式曲面、非均匀有理B样条曲面等。与传统曲面相比，自由曲面的数学表述中有更多的变量，可以为光学设计带来更多的设计自由度。它有很强的面形描述能力与非常优秀的像差校正能力。正因为有这些特性，自由曲面特别适用于校正光学系统的像差，尤其是离轴非对称系统；同时可以减少系统中元件的数量，降低系统的体积与重量，实现传统光学系统难以实现的系统参数、结构与功能。自由曲面首先在非成像领域得到了成功的应用，例如发光二极管均匀照明、各种复杂图案的照明、路灯照明、汽车车灯照明、激光光束整形等。