Erzeugung wahlfreier Intensitätsverteilungen aus gerichteten und punktförmigen Strahlquellen mit zwei refraktiven oder reflektiven Flächen

Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem eine gerichtete (punktförmige oder kollimierte) Strahlung in eine beliebige andere Strahldichteverteilung mit neuer, definierter Richtungsverteilung umgewandelt werden kann. Hierdurch lassen sich eine Vielzahl von Beleuchtungsproblemen für Licht oder Teilchenstrahlung mit hoher Lichteffizienz lösen. Die Formulierung des Problems führt auf eine nichtlineare Differentialgleichung, die mit konventionellen Optimierungsmethoden nicht gelöst werden kann. Durch iterative lokale Optimierung lässt sich jedoch für stetige Quell- und Zielverteilungen stets eine Lösung finden. Beispiele werden für Grautonverteilungen und für gefilterte Binärverteilungen gezeigt. Da strahlenoptisch durch die erste Fläche eine monotone Zuordnung zwischen Quell- und Zielebene erzeugt wird, kann die zweite Fläche auch dazu verwendet werden, die neue Lichtverteilung perfekt zu kollimieren.