如果源和目标具有公共旋转对称或压缩对称，则设计问题将大大简化。光学系统设计中的所有组件都设计在一个2D平面上，创建的曲线可以沿着系统的对称轴获得完整的3D组件。本节给出的大部分方法都可以用数学表达。因为我们选择几何结构的方法不损害普遍性和精度，容易被理解，那么，下面一起了解下光学系统设计的三种实用设计系统吧!

　　二维单面裁剪方法

　　曲面修剪简单来说，就是创建曲面，使每条光线指向指定位置。20世纪30年代，该方法被设计为克服简单的二次曲线形状限制。

　　在一个面是自由平面的，从镜头中间进行修剪。为了准直光，从0发射并在P0处与表面接触的辐射要沿着轴线折射。根据折射定理，计算透镜表面在该点的倾斜度，得到小的轮廓段，可以移动到下一个放射线。重复该方法可以构筑整个透镜，在该过程中根据需要放大放射线，可以实现所需的精度。

　　光学系统设计在某些情况下，您可能不希望简单地校准辐射，而是希望获得目标获得的详细光分布。在这种情况下，可以使用相同的流程，尽管存在其他初始步骤，即需要将源流量分布映射的到预期的目标流量分布。一旦确定了源到目标的映射，就可以使用常规的大纲构建技术。

　　折射引起的表面复杂点是全内反射(TIR )。光学系统设计随着透镜向二面的入射角度变大，会发生内部反射而不是折射。此时，为了使屈光力在两表面之间更平衡地分化，需要调整未裁剪面。或者同时裁剪两个表面以确保更分化的屈光力。

　　全反射可以使装置更紧凑。全反射透镜一般被用作LED二次光学元件以准直光。光束中线的光线会折射，但光束边缘的光线会先全反射后折射。因为各个放射线接触到多个表面，所以可以自由选择要裁剪的表面。选定曲面对理想的点光源几乎没有影响，但如果移动到更真实的扩展光源，则效果会非常不同。

　　基本裁剪算法是为解决扩展传感器光源而设计的，通常用作裁剪边-射线设计(TED )，通过两条与源边接触的射线生成反射轮廓。TED方法的核心理念是：在一个光学系统中，亮度被保存，在一个镜子中感知源图像。因此，通过修剪镜子形状，镜中的感测图像可以达到在目标上的每个点指定的亮度。TED法普遍用于日光灯管中压缩反射镜的设计。

　　但是，只要修剪了一个曲面，就可能没有足够的自由度来实现系统中预期的扩展光源分布。尤其是，如果反射镜被设计为在光束的中间产生均匀的分布，则该设计者不能完全控制降边。在这种情况下，设计者可能会选择使用优化来平衡各种设计约束，或者选择修剪多个曲面以提高系统自由度。

　　二维同步多个曲面的方法(SMS)。

　　短信法是在目标边界附近传输光的非常有效的方法。 短信方法也可用于传统的TIR镜头设计，更加紧凑。

　　单个2D光束完全可以由单个表面控制，因此n个光束可以由n个表面控制。 特别是，两个曲面可以控制一个扩展光源的两条边，而SMS方法生成这些曲面，并且修剪的曲面可以是反射曲面和折射曲面的任意组合。

　　为了校正偏差在20以内的来自1mm光源的光束。使用来自光源边缘的2束光，校准为上面的光束(用蓝色表示)为-20，下面的光束(用红色表示的%为20。根据边光原理，从源边缘发射并由透镜收集的所有光都发生折射，偏移到20以内。

　　以上介绍的就是光学系统设计的三种实用设计系统，如需了解更多，可随时联系我们!