一种基于目标到光源映射的自由曲面照明系统设计方法，涉及非成像光学及照明技术领域，解决现有采用常规的M‑A方法设计自由曲面光学系统过程中，存在解决过程复杂，难度大，且设计效率低，稳定性差等问题，本发明从目标面到光源的映射关系式，结合能量守恒定律，构建一种简化的Monge‑Ampère方程式，通过解这个所得的Monge‑Ampère方程式，获得目标面到光源的映射关系，然后构建整体系统实现所得的映射关系，完成自由曲面照明光学系统设计。相对于常规的设计方法，这种方法能够降低设计难度，提升设计效率和灵活性。本发明适用于所有光学形式。而且还能够通过多自由曲面实现解方程所得的映射关系，整体设计非常灵活。