CODE V中几种设计自由曲面的工具

如今，光学设计师的任务往往是设计出使用更少的表面，修正更多的像差的光学系统，并且要求以更微小紧凑的几何结构来实现，这些紧凑的几何结构必须适用于从小型医疗器械到可穿戴的增强现实系统（AR）的许多应用。建立具有多个反射面或折射面的紧凑几何结构是具有挑战性的。为了帮助这种类型的设计工作，CODE V提供了独特而强大的自由曲面设计和优化工具。

如果你正在设计自由曲面光学，可以使用CODE V的这五种工具。

1. Q2D自由曲面

CODE V中的Q2D自由曲面是一个很好的优化工具，提供了在许多情况下都可以平滑收敛的正交多项式。对于一些设计，你可能会发现Q型多项式非球面由于其正交性，能够更快的收敛到一个好的解，因为Q型多项式在设计空间的像差平衡方面不会受到多项式各项之间的竞争。此外，CODE V提供了独特的使用部分表面相对于基本圆锥顶点的几何定位方式。

优化好的AR系统的3D CAD导出图

Q2D自由曲面全反射，非对称设计

2. 偏离基本二次曲面的非球面建模方法

对于一部分自由曲面，CODE V目前提供两种偏离基本二次曲面的非球面建模方法。第一种是比较特殊的方法，可以使用离轴角参数Ω来表示圆锥曲面离轴的距离。表面的局部坐标将通过Ω角定位表面的偏移量。CODE V还提供X和Y的偏移参数为多项式偏离来移动原点。

CODE V中基于二次曲面的自由曲面多项式偏移

CODE V中新加入的扩展条纹Zernike多项式表面提供了同种类型的多项式，已经被很多设计师用在了他们的光学系统的建模中，但是扩展条纹Zernike多项式可以扩展到更高阶径向项至R30项。

3. 系数表格

从CODE V11.3开始，设计师可以访问一个特别的系数表格。这个系数表格使得系统的对称条件和相关的符合（或不符合）的对称条件，以一种友好的可视化格式被快速地看到。对于满足(或不满足)系统期望的对称条件的系数状态具有可视性，可以最有效地使用优化变量，并有助于保持对系统改进中有效变量的认识和使用。

没有对称条件的光学系统的2D系数网格

X-Z平面有对称条件的2D系数网格