第三章 探测器与分析：照度图、强度图、光斑图
探测器，说白了就是非序列追迹里的“眼睛”。没有它，你追了十万条光线也看不到结果。我个人习惯在搭建系统时，先把探测器放好再调光源——顺序反了容易漏掉关键数据。
这一章我们重点聊三种探测器：矩形、球面、像素。以及三张核心分析图：照度图、强度图、光斑图。嗯，这三张图搞明白了，非序列分析你就入门了。
3.1 矩形探测器：最常用的“靶子”
矩形探测器是最基础的接收面。你把它想象成一块平板，光线打上去，它记录每个位置的能量分布。
关键参数设置：
- 尺寸：X半宽、Y半宽。注意是半宽，不是全长。我刚开始用的时候总搞混，设了个2mm结果实际只有1mm范围。
- 像素数：X方向像素、Y方向像素。像素越多分辨率越高，但计算也越慢。一般256×256够用。
- 数据格式：照度（W/mm²）、强度（W/sr）、光通量（W）。
! 矩形探测器定义示例
DET RECT
X 0.0 Y 0.0 Z 50.0 ! 探测器位置
XHALF 10.0 YHALF 8.0 ! 半宽10mm x 8mm
XPIX 256 YPIX 256 ! 256x256像素
DATA ILLUM ! 输出照度数据
SAVE 'det_rect.dat' ! 保存数据文件
END DET3.2 球面探测器：适合广角与全向分析
球面探测器，顾名思义，是一个球形的接收面。它适合分析光源的整个空间分布，或者广角系统的能量收集情况。
我记得有一次做LED准直透镜项目，客户要求看整个半球空间的能量分布。用矩形探测器得摆好几个不同角度，麻烦得很。换成球面探测器，一次搞定。
球面探测器 vs 矩形探测器：
| 特性 | 矩形探测器 | 球面探测器 |
|---|---|---|
| 适用场景 | 平面接收、成像系统 | 全空间分布、广角系统 |
| 数据输出 | 照度图（平面分布） | 强度图（角度分布） |
| 设置复杂度 | 简单 | 中等（注意球心位置） |
| 计算速度 | 快 | 稍慢（曲面采样更复杂） |
! 球面探测器定义示例
DET SPHERE
CENTER 0.0 0.0 0.0 ! 球心在原点
RADIUS 50.0 ! 半径50mm
THETA 0 180 ! 极角范围0~180度
PHI 0 360 ! 方位角范围0~360度
XPIX 128 YPIX 128 ! 角度方向像素数
DATA INTENSITY ! 输出强度数据
SAVE 'det_sphere.dat'
END DET3.3 像素探测器：逐点分析，定位问题
像素探测器，其实就是在矩形探测器的基础上，让你能单独查看每个像素的数据。它特别适合做均匀性分析、局部缺陷定位。
我曾经遇到一个背光模组项目，整体照度看起来还行，但总有几个暗区。用像素探测器一查，发现是某个微结构阵列的周期误差导致的。没有像素级数据，这种问题很难定位。
像素探测器的典型应用：
- 均匀性分析：计算最大/最小照度比，判断是否达标。
- 局部缺陷检测：找出能量异常的像素点。
- 边缘锐度评估：看光斑从亮到暗的过渡有多快。
- 能量集中度：计算多少百分比的光落在中心区域。
! 像素探测器数据提取示例
! 在Code V命令窗口输入：
GET DETECTOR 1 PIXEL X=128 Y=128
! 返回该像素的照度值
! 批量提取中心区域数据：
DO I 120 136
DO J 120 136
GET DETECTOR 1 PIXEL X=I Y=J
PRINT I J $VALUE
END DO
END DO3.4 照度图分析：看能量分布
照度图，显示的是探测器上每个位置的能量密度（W/mm²）。它是非序列分析最常用的图。
怎么看照度图：
- 颜色分布：红色/暖色代表高能量，蓝色/冷色代表低能量。
- 均匀性：颜色变化越平缓，均匀性越好。
- 峰值位置：能量最高的点在哪里，是否在预期位置。
- 边缘陡峭度：从亮区到暗区的过渡有多快。
3.5 强度图分析：看角度分布
强度图，显示的是光强随角度的变化（W/sr）。它和照度图的区别在于：照度看“位置”，强度看“方向”。
说白了，强度图告诉你：光往哪个方向跑了，每个方向跑了多少。
强度图的关键指标：
| 指标 | 含义 | 典型应用 |
|---|---|---|
| 半峰全宽（FWHM） | 强度下降到峰值一半时的角度宽度 | 激光准直、LED配光 |
| 光束发散角 | 包含86%能量的角度范围 | 光纤耦合、照明系统 |
| 峰值强度方向 | 最强辐射的方向角 | 灯具配光、信号灯设计 |
| 对称性 | 左右/上下强度是否一致 | 光学系统装配误差检测 |
3.6 光斑图分析：看光线落点
光斑图，就是所有光线打到探测器上的落点分布。它不像照度图那样有颜色渐变，而是用点阵显示每条光线的位置。
光斑图特别适合做定性分析——一眼就能看出光线有没有跑偏、有没有杂散光。
光斑图能告诉你什么：
- 聚焦质量：光斑越小越集中，聚焦越好。
- 像差表现：光斑形状不对称，说明有像差。
- 杂散光：主光斑外面有散点，说明有杂散光。
- 对准误差：光斑不在探测器中心，说明光路偏了。
3.7 三种分析图的对比与选择
| 分析图 | 横轴 | 纵轴/颜色 | 最适合的场景 |
|---|---|---|---|
| 照度图 | 空间位置（mm） | 能量密度（W/mm²） | 均匀性、能量分布 |
| 强度图 | 角度（度） | 光强（W/sr） | 配光曲线、发散角 |
| 光斑图 | 空间位置（mm） | 光线落点（离散点） | 聚焦质量、杂散光 |
我的建议是：先看光斑图确认光线没跑偏，再看照度图分析能量分布，最后用强度图评估角度特性。三步走，基本能覆盖90%的分析需求。
嗯，这一章的内容就这些。探测器选对了，分析图看懂了，非序列追迹的结果才能为你所用。下次遇到分析任务，记得先问自己三个问题：我要看位置还是角度？要定性还是定量？要全局还是局部？答案出来了，该用哪种探测器、哪张图，自然就清楚了。