成像光學(xué)

成像光學(xué)是傳統(tǒng)幾何光學(xué)的核心內(nèi)容，成像光學(xué)系統(tǒng)包括三個(gè)部分：物體、透鏡和像。

成像光學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容就是研究怎樣的透鏡（或成像系統(tǒng)）使像與物的一致性最高，這里一致性包含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、幾何比例和光色等方面的一致性。成像光學(xué)的根本任務(wù)是利用成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真或盡可能少失真的信息變換或傳輸。

光學(xué)成像主要分為三類：小孔成像、鏡面成像和透鏡成像。

非成像光學(xué)系統(tǒng)

非成像光學(xué)系統(tǒng)按應(yīng)用可以分為兩類：集光系統(tǒng)和配光系統(tǒng)，集光系統(tǒng)應(yīng)用于太陽(yáng)能或光電檢測(cè)中；配光系統(tǒng)主要用于照明設(shè)計(jì)，尤其是LED 照明設(shè)計(jì)。

1. 集光系統(tǒng)

集光系統(tǒng)的作用是盡可能多地將來(lái)自光源的光線聚集到目標(biāo)區(qū)域，并不太關(guān)注其光強(qiáng)分布。以太陽(yáng)能集光器為例。

2. 配光系統(tǒng)

配光系統(tǒng)的任務(wù)有兩個(gè)：一是將來(lái)自光源的光線投射到目標(biāo)區(qū)域形成指定的光強(qiáng)分布； 二是在完成第一個(gè)任務(wù)的前提下實(shí)現(xiàn)盡可能高的效率。

上圖/是路燈的示意圖，a和c是傳統(tǒng)照明，b和d是非成像光設(shè)計(jì)照明。

上圖是奧迪汽車矩陣前照燈設(shè)計(jì)。

非成像光學(xué)理論

1 光展理論

光展（光學(xué)擴(kuò)展量）來(lái)自法語(yǔ)單詞etendue 是幾何光學(xué)系統(tǒng)中的一個(gè)重要光學(xué)屬性，用來(lái)刻畫(huà)光學(xué)系統(tǒng)的通光能力。這種通光能力對(duì)一定面積和一定出光立體角的面光源來(lái)說(shuō)就是發(fā)光能力，可以由面積和立體角的乘積來(lái)衡量；對(duì)一個(gè)光學(xué)器件（如透鏡等）而言通光能力體現(xiàn)為光的傳輸能力；對(duì)于一個(gè)光電接收器，通光能力又表示為對(duì)光的接收能力。

對(duì)于理想光學(xué)系統(tǒng)光展是一個(gè)守恒量， 而對(duì)于非理想系統(tǒng)光展只增不減，正是光展守恒為非成像光學(xué)設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便。

2 . 邊光原理

邊光原理是非成像光學(xué)中的一個(gè)基礎(chǔ)原理，其內(nèi)容可以表述為： 來(lái)自光源邊緣的光線經(jīng)過(guò)若干有序正則光學(xué)曲面后依然落在投射光斑的邊緣，而來(lái)自光源內(nèi)部的光線也將落在光斑內(nèi)部。