非成像光学

非成像光学是与光源和目标之间的光辐射的最佳传输有关的光学器件的一个分支。与传统的成像光学器件不同，所涉及的技术不会尝试形成光源的图像；相反，需要用于从源到目标的最佳辐射传递的优化光学系统。

非成像光学系统比成像光学系统解决的两个设计问题是：

• 太阳能集中度：最大化施加到接收器（通常是太阳能电池或热接收器）的能量
• 照明：控制光的分布，通常使它“均匀”散布在某些区域并完全与其他区域隔离

在目标处要优化的典型变量包括总辐射通量，光辐射的角度分布和光辐射的空间分布。通常必须优化光学系统目标侧的这些变量，同时考虑源头光学系统的收集效率。

寻求封闭形式解决方案的非成像光学数学的早期学术研究首次以教科书形式在1978年出版。 2004年出版了一部现代教科书，阐述了该领域的研究和工程的深度和广度。 2008年出版了对该领域的详尽介绍。

非成像光学器件的特殊应用，例如菲涅耳透镜，可用于太阳聚光或通常用于太阳聚光，尽管O’Gallagher的最后参考文献描述了几十年前开发的大部分工作。其他出版物包括书籍章节。

成像光学器件可以将太阳光最多聚集到与太阳表面相同的光通量。非成像光学器件已被证明可以将太阳光聚集到环境光强度的84,000倍，超过太阳表面的通量，并达到将物体加热到太阳表面温度的理论极限（热力学第二定律）。

基于边缘射线原理，设计非成像光学器件的最简单方法称为“弦的方法” 。1990年代初开始开发了其他更先进的方法，与边缘射线方法相比，该方法可以更好地处理扩展光源。开发这些产品主要是为了解决与固态汽车前照灯和复杂照明系统有关的设计问题。这些高级设计方法之一是同时多曲面设计方法（SMS）。