谈及镜头，我们常常会想到球面、非球面、内面非球面、双面非球面等传统镜头，然而随着近年来人们对设备小型化的需求与日俱增，并且对设备品质的要求也逐步提高，纤薄又高清超广角的手机镜头，小巧便捷的可穿戴医疗设备以及佩戴舒适的AR眼镜等都对镜头设计提出了更高的挑战。
因此自由曲面镜头的出现引爆了市场，它实现更紧凑的设计，减少透镜的数量，能在包含多个折叠的表面或者复杂的光路限制时，建立具有多个折射或反射面的紧凑型结构。为了帮助开发者轻松完成自由曲面的设计工作，CODE V研发了许多独特而又强大的自由曲面设计和优化工具。以下五大工具将助力开发者事半功倍。
Q2D自由曲面
CODE V中的Q2D自由曲面是用于优化的得力工具，它提供的正交多项式在许多情况下能够平滑收敛。对于有些设计，您可能会发现Q-type多项式非球面能够更快的收敛到一个好的解，这是因为在设计空间中平衡像差时正交性会避免各项之间的竞争。另外，CODE V还提供一个特别的功能，可以设定表面的使用区域相对于参考二次曲面顶点的几何位置。
▲图1：使用Q2D自由曲面的非对称设计，全部为反射面
非球面与参考二次曲面
偏离量的建模方式
对于CODE V中的部分自由曲面，现在支持2种方式建模非球面与参考二次曲面的偏离量。第一种方式比较特别，允许设定离轴角参数omega，表示要使用的二次曲面区域的离轴程度。表面局部坐标的位置将会根据omega角而偏移。另外，CODE V还允许使用X和Y偏移参数，设定多项式偏离量的坐标原点。
▲图3：不存在对称性假设的光学系统的二维系数网格
▲图5：Q2D自由曲面矢高图
基于切比雪夫多项式的
用户定义面型（UDS）
对于需要在矩形光瞳上进行优化的光学系统，CODE V提供了一个新的基于切比雪夫多项式的用户定义面型（UDS），这对于具有方形或矩形孔径的系统非常有用。在对当下需要紧凑折叠的系统进行优化设计时，最高包含到14次项的该面型会展现出更多的灵活性。
