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自由曲面照明配光与面型反求设计

共计 30 章节
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01
课程导入
自由曲面照明技术的背景 · 发展历程 · 应用领域（如汽车车灯
课程导入自由曲面照明技术…
02
光学基础回顾
几何光学基本原理（折射 · 反射 · 全反射）
光学基础回顾几何光学基本原理
03
自由曲面光学概述
自由曲面的定义 · 与传统球面/非球面的区别 · 自由曲面在照明系统中的优势与挑战
自由曲面光学概述自由曲面的定义
04
照明设计中的数学工具
向量与坐标变换 · 微分几何基础（曲面法向量 · 曲率）
照明设计数学工具
05
光源建模与光场描述
点光源 · 扩展光源（LED芯片） · 朗伯体与非朗伯体光源的数学模型
光源建模光场描述
06
目标照明区域与配光需求分析
如何定义目标面上的照度分布 · 光强分布或光斑形状 · 以及常见配光标准（如汽车前照灯法规
目标照明区域配光需求分析
07
自由曲面设计方法总览
主流设计方法分类（映射法 · 等光程法 · 数值优化法
自由曲面设计方法…主流设计方法分类
08
等光程法原理与实现
等光程条件推导 · 自由曲面构造步骤 · 单曲面与双曲面系统设计
等光程法原理实现
09
映射法设计自由曲面
从光源到目标面的光线映射关系建立 · 网格划分与映射优化 · 基于映射的曲面生成算法（如Sell'…
映射法设计自由曲…从光源到目标面的…
10
数值优化设计方法
以目标照度分布为优化目标 · 建立自由曲面参数化模型（如Zerni… · B样条）
数值优化设计方法以目标照度分布为…
11
SMS（Simultaneous Multiple Surface）设计方法
SMS原理 · 多曲面同步设计流程 · 在自由曲面照明中的应用（如双自由曲面…
SMSSimultaneous
12
自由曲面面型反求问题定义
什么是面型反求 · 与正向设计的区别 · 反求问题的数学描述（已知光分布求曲面…
自由曲面面型反求…什么是面型反求
13
反求设计中的正则化与约束
反问题的不适定性 · 正则化方法（Tikhonov · 总变差）
反求设计正则化
14
基于光线追踪的反求算法
利用光线追踪模拟光传播 · 通过迭代修正曲面形状以逼近目标配光 · 包括正向模拟与反向修正的闭环流程
基于光线追踪的反…利用光线追踪模拟…
15
基于优化算法的面型反求
将反求问题转化为优化问题 · 使用遗传算法 · 粒子群
基于优化算法的面…将反求问题转化为…
16
基于机器学习的面型反求
利用神经网络（如MLP · CNN）学习光分布到面型的映射 · 训练数据生成
基于机器学习的面…MLP
17
自由曲面设计中的数值实现
曲面离散化（三角网格 · NURBS） · 法向量计算
自由曲面设计数值实现
18
照明仿真软件工具
常用光学仿真软件（TracePro · LightTools · Zemax
照明仿真软件工具TracePro
19
自由曲面照明系统设计案例（一）
LED准直透镜设计 · 从配光需求到自由曲面透镜生成 · 仿真验证与优化
自由曲面照明系统…LED
20
自由曲面照明系统设计案例（二）
汽车前照灯近光灯配光设计 · 满足法规要求 · 自由曲面反射器或透镜设计流程
自由曲面照明系统…汽车前照灯近光灯…
21
自由曲面照明系统设计案例（三）
均匀照明面板灯设计 · 实现大面积均匀照度 · 自由曲面微透镜阵列设计
自由曲面照明系统…均匀照明面板灯设…
22
自由曲面照明系统设计案例（四）
投影系统照明设计 · 如DLP投影仪中的自由曲面聚光镜设计 · 提高光能利用率
自由曲面照明系统…投影系统照明设计
23
面型反求实战任务
给定目标照度分布（如矩形均匀光斑） · 使用映射法或优化法反求自由曲面面型 · 并完成仿真验证
面型反求实战任务给定目标照度分布
24
面型反求实战任务（进阶）
考虑扩展光源 · 反求自由曲面透镜 · 分析光源尺寸对配光精度的影响
面型反求实战任务进阶
25
自由曲面加工与制造
自由曲面加工技术（超精密车削 · 铣削 · 注塑）
自由曲面加工制造
26
自由曲面检测与评价
面型检测方法（干涉仪 · 三坐标测量） · 配光性能测试（积分球
自由曲面检测评价
27
常见问题与解决策略
设计不收敛 · 局部最优 · 曲面不光滑
常见问题解决策略
28
前沿进展与趋势
自由曲面照明的新方法（如拓扑优化 · 深度学习） · 新型光源（激光
前沿进展趋势
29
综合项目实战
从需求分析 · 设计 · 仿真
综合项目实战从需求分析
30
课程总结与拓展
核心知识回顾 · 设计方法论总结 · 学习资源推荐
课程总结拓展