自由曲面的优点

自由形式的对称性的缺乏允许对光线的路径进行更复杂的控制。这允许自由曲面比常规光学器件更有效地校正像差，尤其是宽场和高分辨率成像系统中常见的离轴像差。此功能可带来更高的产量和出色的图像质量，并在更宽的视野范围内提高了清晰度和对比度。这一优势将其应用从显微镜和光谱仪扩展到摄影和高级监视。

自由曲面光学还可以使光学设计更加紧凑和轻便，性能不受影响。其复杂的形状允许单个表面进行通常需要多个表面的工作。它可以减少组件的数量，从而实现更小，更高效的设计。对于空间和重量影响非常高的应用是理想的，从航空航天到便携式消费电子产品。此外，自由曲面可以降低光学系统对实际机械公差的敏感度，使其更容易组装，并在实际使用中始终保持更好的性能。

图1: 自由曲面是没有对称性的曲面。最简单和最广泛使用的自由形式表面之一是抛物线或其他锥形截面的离轴段。

什么是自由曲面？是什么让它如此有用？自由曲面是缺乏旋转和平移对称性的曲面，如图1所示。这与使用球面的大多数传统光学原理形成鲜明对比: 传统光学设备使用球面台

在所有轴上旋转对称的曲面 (球体没有顶点)。通常使用的非球面表面具有单个旋转对称轴。

自由曲面提高了设计自由度，为光学设计带来了新的可能性。它可以使光学工程师能够解决以前被认为无法解决的挑战，支持开发新的和更具创新性的解决方案。