實現自由曲面方法的手段主要有兩種,第一種SAA1027是優化法,也就是在己知光源特性和光學元件初始面形后,根據設計目標,自己設置優化函數,編寫計算機程序來控制初始面形上數值點的位置,使之在光線仿真時,能根據計算出的優化函數值的大小來調整數值點的位置,使之能朝優化函數值小的方向調整。第二種方法是根據通過數值法求解微分方程的方法來構造自由曲面的面形。本質上就是根據能量守恒定律建立光源對于光學元件的入射光線與設計目標上的出射光線一一匹配的關系,然后應用折射定律求得自由曲面上的法向矢量與入射光線及出射光線之間的關系,從而建立一個微分方程組,通過求解微分方程組來求得自由曲面的數值。

   矩形光斑的光學系統應用于大功率LED路燈的配光方案。現在大部分都是通過在單顆大功率LED上外置透鏡或者反射杯即二次光學設計,使目標面上的光場為照度分布滿足照明要求的矩形斑。矩形光斑設計與其他光斑設計對比,可以提高光能利用率,即提高節能率,另外有利于均勻度的提高。

   一般采用劃分網格法+邊緣光線理論來實現透鏡和反射杯的自由曲面的求解,它是一種具有直觀物理意義的方法,其設計的光學系統實際上是定義一個從光源到給定光分布的映射,并且利用定義的映射來進行光學系統設計。在劃分網格時,要求光源網格的端點被映

射到給定光分布的端點上時,網格內的能量也進行相應的映射,以保證實現最終的能量傳輸要求。因此,除了要劃分足夠的網格以保證精度外,還需要準確地控制光學表面的形狀以實現定義的映射。自由曲面透鏡形式及光強分布情況。