Применение поверхностей свободной формы

Оптические поверхности произвольной формы могут достигать функциональных возможностей в оптических системах, которые трудно реализовать только с традиционными сферическими или асферическими поверхностями. Они требуют меньше компонентов, что делает всю оптическую систему меньше, легче и эффективнее. Это отвечает современным требованиям к высокопроизводительной, легкой и миниатюрной оптической системе. Поэтому оптические элементы произвольной формы имеют широкое применение в различных областях, в основном разделенных на три области: визуализация, освещение и отображение.

Визуализация

В области визуализации поверхности произвольной формы широко используются в астрономических наблюдениях и космических оптических системах. В последнее время некоторые объективы смартфонов также включают поверхности произвольной формы для достижения автоматической коррекции искажений.

Освещение

В области освещения поверхности произвольной формы играют решающую роль в структурном проектировании уличных фонарей и автомобильных фар. Они увеличивают эффективный диапазон освещения и повышают эффективность использования энергии.

Дисплей

В области отображения поверхности произвольной формы незаменимы в таких системах, как дисплеи с головным креплением и микропроекторы. Они вносят значительный вклад в производительность и компактность этих устройств.

Используя уникальные преимущества поверхностей произвольной формы, оптические системы могут достичь более высокой производительности и эффективности, стимулируя инновации в различных отраслях.

Поверхности произвольной формы могут применяться как в пропускающих линзах, так и в отражающих зеркалах. Например, в Head-Up Displays (HUD) поверхности произвольной формы обычно используются в отражающей оптике. Требования к оптической конструкции для HUD довольно сложны:

1. Увеличение изображения и поле зрения (FOV): оптической системе необходимо увеличить оптическое изображение и проецировать его на необходимое расстояние изображения (VID), одновременно удовлетворяя требованиям FOV.

2. четкость изображения: система должна обеспечить высокую четкость и разрешение изображения.

3. Соответствие лобового стекла: конструкция должна соответствовать форме лобового стекла автомобиля, контролируя такие параметры, как статические искажения, динамические искажения и бинокулярное несоответствие, до низких уровней.

Кроме того, используя гибкость конструкции поверхностей произвольной формы, можно устранить ореолы HUD.

Учитывая эти сложные требования к дизайну, традиционных сферических или симметричных асферических поверхностей уже недостаточно. Необходимость большей свободы проектирования требует использования поверхностей произвольной формы, что также требует расширенных возможностей оптического проектирования.

Заключение

Поверхности свободной формы обеспечивают гибкость и точность, необходимые для удовлетворения строгих требований современных оптических систем, таких как HUD. Они позволяют создавать более эффективные, компактные и высокопроизводительные оптические компоненты, стимулируют инновации и улучшают пользовательский опыт в различных приложениях.