自由曲面光学是先进光学工程领域的前沿代表性技术之一。在成像系统中,该技术可以矫正像差、提高成像质量、减小系统单元数量及重量;在高性能照明系统设计中,该技术不仅可以有效提高光能利用率,更可消除系统对照明方向性的严格要求,并且提供了很大的设计自由度。从系统设计、元件制造及检测方法角度对自由曲面光学进行阐述,提炼关键技术并探讨实施手段和方案。