光学系统设计工业产品的形状可分为两大类。一个仅由基本分析曲面(平面、圆柱、圆锥、球等)组成，可完全表示和传达画法几何和机械制图中包含的所有形状信息。另一类不能由基本分析曲面组成，而是以复杂的方式自由变化的曲线曲面，即自由曲线曲面。接下来我来为大家介绍一下光学系统设计的应用。

　　多年来，人们不断探索方便、灵活、实用的曲线曲面构造方法，提出样条函数50多年来，曲线曲面建模经历了参数样条、Coons曲面、Bezier曲线曲面和B样条方法。“自由形式曲面”说明方法具有以下属性：

　　1)光学系统设计可以表征复杂的面型，具有良好的像差校正功能。

　　2)光学系统设计具有通过改变结构系数来调整整体或部分表面形状的功能。

　　3)光学系统设计便于与其他描述方法表面的平滑过渡和转换。

　　4)光学系统设计为光学设计提供了足够的自由度和增强的空间。

　　5)光学系统设计通过快速光线跟踪和收敛速度优化提高设计效率。

　　6)光学系统设计具有一定的公差分析能力。

　　根据现代光学系统功能要求，提出了复合曲面基座的XY多项式曲面面(AXYP)结构，将传统的复合曲面面(AAS)与XY多项式面(XYP)相结合，为复合曲面与XY多项式曲面之间的无误差转换提供了更多的设计自由度。

　　不同表面的计算复杂性和优化时间不同，修正像差能力也不同。光线跟踪速度随表面复杂性的增加而降低，随着表面复杂性的增加，像差校正能力得到提高。有时，可能需要在不同的曲面之间进行拟合转换。例如，在用自由表面描述光学系统时，在常用商业软件中输入光学参数后，不能计算光学系统基本光学特性参数，如焦距。需要从高到低转换，低顺序表面也很容易加工。在光学系统优化中，表面逐步升级，复杂的表面不能立即使用。在这种情况下，从低到高转换。曲面拟合方法包括二乘法、奇异值分解方法和优化分析方法。

　　光学系统设计考虑物理边界条件、总体反射控制条件、成像性能和像差要求、瞳孔距离和有效瞳孔距离控制要求、光学表面曲率半径约束等因素，设计了采用自由表面的头盔光学系统设计。我们设计了自由曲面头盔光学系统，可以达到国际地位。

　　光学系统设计具有显示屏小、数值孔径大、视场角大等特点。利用国内外比较文献中公开的单片自由表面棱镜的头盔视觉光学系统，瞳孔直径、视角等主要技术参数明显低于系统。与传统的旋转对称光学系统相比，视场角、瞳孔距离、瞳孔直径、焦距等光学特性参数一致，但重量是旋转对称光学系统的1/7、厚度的1/2，并且实现了光学透射式。光学系统设计头盔显示器的微显示器分辨率有限，头盔的视野和分辨率相互限制。为了实现大视野、高分辨率的头盔显示器，我们提出了一款全新的自由曲面贴片头盔显示器，这是一款能够实现大视野、高分辨率的头盔显示器。传统的补丁头盔显示器有光轴与人眼轴不一致、需要眼睛跟踪装置、有效的瞳孔距离和直径减小、透射失真、系统六重等缺陷。新型自由表面马赛克头盔显示器是离轴结构和自由表面相结合的，接合时不需要物理旋转，有效的瞳孔距离不变，光轴与时轴一致，光学透射容易，结构紧凑，重量轻，解决了传统马赛克头盔显示器的相关问题。这就是我为大家介绍的光学系统设计的应用，如需了解更多请随时联系我们!