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准直透镜的作用是将近似点光源的LED/LD光源变成一束类似平行的准直光束。它是光学应用领域的一个基础元器件，可广泛应用于照明、成像、数据传输等领域，如远距离照明用探照灯，3D打印，医疗特种光源，虚拟现实，可见光通信，精密光学仪器等方面。

针对准直透镜的设计方法，国内外研究得比较多的是球面、及非球面平凸透镜，进行光束准直调控，随着计算机技术的快速发展，主要表现在计算机算力，及算法的提升，光学准直透镜的设计方法，也在不断突破与改良。而准直透镜的设计的方法的先进与否，主要体现设计方法对准直透镜曲面结构的调控能力，及其是否匹配现有加工工艺。

相比传统设计方法，我们的设计具有以下优势：基于非成像光学理论，利用能量守恒定律和菲涅耳定律，完成了自由曲面准直透镜算法的推导，依托算法进行的准直透镜设计。该设计方法在原有平凸准直透镜、或单自由曲面准直透镜的基础上，增加了多个自由曲面，大大提高透镜的调控自由度，使得光学透镜性能极大提升，主要体现在能量利用率，以及均匀性方面。