يمكن للأسطح البصرية الحرة تحقيق وظائف في الأنظمة البصرية التي يصعب تحقيقها مع الأسطح الكروية التقليدية أو غير الكروية وحدها. فهي تتطلب مكونات أقل ، مما يجعل النظام البصري بأكمله أصغر وأخف وزنًا وأكثر كفاءة. هذا يلبي المتطلبات الحديثة للأنظمة البصرية عالية الأداء وخفيفة الوزن والمصغرة. وبالتالي ، فإن العناصر البصرية الحرة لها تطبيقات واسعة النطاق في مختلف المجالات ، مصنفة في المقام الأول إلى ثلاثة مجالات: التصوير والإضاءة والعرض.
في مجال التصوير ، تستخدم الأسطح الحرة على نطاق واسع في المراقبة الفلحية والأنظمة البصرية الفضائية. في الآونة الأخيرة ، قامت بعض عدسات الهواتف الذكية أيضًا بدمج أسطح حرة لتحقيق تصحيح التشويه التلقائي.
في مجال الإضاءة ، تلعب الأسطح الحرة دورا حاسما في التصميم الهيكلي لأضواء الشوارع والمصابيح الأمامية للسيارات. إنها تزيد من نطاق الإضاءة الفعال وتحسن كفاءة استخدام الطاقة.
في مجال العرض ، لا غنى عن الأسطح الحرة في أنظمة مثل الشاشات المثبتة على الرأس وأجهزة العرض الصغيرة. أنها تساهم بشكل كبير في أداء هذه الأجهزة وضغوطها.
من خلال الاستفادة من المزايا الفريدة للأسطح الحرة ، يمكن للأنظمة البصرية تحقيق أداء وكفاءة أعلى ، مما يؤدي إلى الابتكار عبر العديد من الصناعات.
يمكن تطبيق الأسطح الحرة في كل من العدسات القابلة للنقل والمرايا العاكسة. على سبيل المثال ، في شاشات العرض على الرأس (HUDs) ، تُستخدم الأسطح الحرة بشكل شائع في البصريات العاكسة. متطلبات التصميم البصري للرؤوس معقدة للغاية:
1. تكبير الصورة ومجال الرؤية (FOV): يحتاج النظام البصري إلى تكبير الصورة البصرية وعرضها على مسافة التصوير المطلوبة (VID) أثناء تلبية متطلبات الصورة.
2. وضوح الصورة: يجب أن يضمن النظام وضوح الصورة ودقة عالية.
3. مطابقة الزجاج الأمامي: يجب أن يتطابق التصميم مع شكل الزجاج الأمامي للسيارة ، ويتحكم في المعلمات مثل التشويه الثابت والتشويه الديناميكي والتفاوت الثنائي إلى المستويات المنخفضة.
بالإضافة إلى ذلك ، من خلال الاستفادة من مرونة تصميم الأسطح الحرة ، من الممكن القضاء على الظلال الحماسية.
بالنظر إلى متطلبات التصميم المعقدة هذه ، لم تعد الأسطح الكروية التقليدية أو المتماثلة غير الكظرية كافية. تتطلب الحاجة إلى حرية تصميم أعلى استخدام الأسطح الحرة ، والتي تتطلب أيضًا قدرات تصميم بصرية متقدمة.
توفر الأسطح الحرة المرونة والدقة اللازمة لتلبية المتطلبات الصارمة للأنظمة البصرية الحديثة ، مثل HUDs. فهي تتيح تصميم مكونات بصرية أكثر كفاءة وصغيرة وعالية الأداء ، مما يؤدي إلى الابتكار وتحسين تجربة المستخدم عبر مختلف التطبيقات.