优质照明一直以来是人们品质生活追求之一，随着人们对照明需求的提升，为达到理想的照明效果就使得非成像光学设计成了一个热门研究的课题。目前，固态光源 LED 以其耐用、环保、节能等诸多的优点，牢牢占据了照明市场的大半江山，其应用场景不断在变大，目前已延伸到了监控领域。　　监控行业作为一个新兴产业，承载着平安城市、智慧交通、酒店和港口等不同级别安全建设。针对监控配光中普遍使用的透镜存在光学曲面平滑度、精度的不足以及能量浪费等问题，本文基于 LED 自由曲面设计方法设计了一款矩形光斑补光透镜，且光斑均匀度能达到监控配光参数要求。　　本文介绍了几种传统的自由曲面设计方法，进行阐述总结，指出其设计方法的优劣，在此基础上基于SQM（Supporting Quadratic Method）方法设计出光斑长宽比为 16∶9的自由曲面同时对该自由曲面进行了优化。SQM 方法是一种最近发展起来的光学设计方法，它对映射关系的要求很自然。通过SQM方法迭代而成的二次曲面由包络面组成，利用正交多项式对曲面进行插值拟合，得到连续光滑的自由曲面透镜，通过仿真分析，均匀度达到 0.89,实验结果也证明了本文设计方法的有效性。