Разработан эффективный метод расчёта оптических элементов неизображающей оптики (англ. «nonimaging optics») с поверхностями свободной формы. Оптические элементы неизображающей оптики обеспечивают формирование светового пучка с заданным распределением освещенности или одновременно с заданными распределением освещенности и волновым фронтом. Задачи такого типа возникают при расчете элементов лазерных информационных систем, систем литографии, систем освещения и подсветки, концентраторов солнечной энергии, систем структурного освещения и т.п. Обратные задачи расчета указанных оптических элементов решаются в приближении геометрической оптики, являются некорректными и крайне сложными. В настоящее время не существует общего и эффективного подхода к их решению. Разработанный метод основан на предложенной учеными ИСОИ РАН идее о вариационной формулировке задачи расчета оптического элемента, что позволяет свести ее к решению задачи Монжа-Канторовича о перемещении масс и линейной задачи о назначениях. Такой подход позволил на несколько порядков снизить вычислительную сложность решаемых задач, повысить энергетическую эффективность и визуальное качество получаемого решения, расширить функциональные возможности метода, в частности, на формирование разрывных распределений освещенности, на расчет оптических элементов с непрерывной, но негладкой поверхностью (негладкой на множестве меры ноль) и т.п.

Преломляющий оптический элемент и формируемое им изображение квадрата

Зеркало и формируемое им сложное полутоновое изображение

Применения:
•Вторичная оптика светодиодов для уличного и дорожного освещения;
•Светодиодные системы подсветки.

Возможности и достоинства метода:
•Расчёт зеркал и преломляющих элементов;
•Коллимированный или точечный источник света;
•Освещение в ближней или дальней зоне;
•Освещение криволинейных поверхностей.
•Высокая скорость работы;
•Возможность освещения несвязных  областей;
•Возможность формирования полутоновых изображений.

Работы ведутся при поддержке гранта РНФ № 18-19-00326 (руководитель Казанский Н.Л.) и гранта РФФИ №18-07-00982 (руководитель профессор РАН Досколович Л.Л.)

Публикации:

• Казанский Н.Л., Харитонов С.И., Козлова И.Н., Моисеев М.А. Связь фазовой про-блемы в оптике, фокусировки излучения и задачи Монжа–Канторовича // Компьютерная оптика, 2018, Том 42, № 4, с. 574-587.
• Bykov D.A., Doskolovich L.L., Mingazov A.A., Bezus E.A., Kazanskiy N.L. Linear assignment problem in the design of freeform refractive optical elements generating prescribed irradiance distributions // Optics Express, 2018, Vol. 26(21), 27812-27825.
• Doskolovich L.L., Bykov D.A., Andreeva K.V., Kazanskiy N.L. Design of an axisymmetrical refractive optical element generating required illuminance distribution and wavefront // Journal of the Optical Society of America A, 2018, Vol. 35(11), 1949-1953.
• Doskolovich L.L., Bykov D.A., Mingazov A.A., Bezus E.A. Optimal mass transportation and linearassignment problems in the design of freeform refractive optical elements generating far–field irradiance distributions // Optics Express 27, 13083-13097 (2019).
• Bykov D.A., Doskolovich L.L., Mingazov A.A., Bezus E.A. Optimal mass transportation problem in the design of freeform optical elements generating far-field irradiance distributions for plane incident beam // Applied Optics, Vol. 58(33), 9131-9140 (2019).