Ein Source-Target-Mapping-Ansatz durch inverses Raytracing zur Berechnung von reflektiven Freiformoptiken

Reflektoren werden für vielfältige Beleuchtungszwecke genutzt. Zur Kollimation reichen bereits einfach zu beschreibende parabolische Spiegelgeometrien. Spezifische Intensitätsverteilungen erfordern jedoch Freiheitsgrade von Freiformoptiken. Zur Berechnung von Freiformoberflächen werden partielle Differentialgleichungen betrachtet, die bisher nicht analytisch gelöst werden können. In diesem Beitrag wird daher ein numerisches Verfahren dargestellt, um ausgehend von einer kollimierten Quelle und Zielsetzungen zur Intensitätsverteilung geeignete Reflektordesigns zu ermitteln. Im dargestellten Verfahren werden durch inverses Raytracing Punkte einer diskretisierten Spiegeloberfläche ermittelt. Damit die gewünschte Intensitätsverteilung ermöglicht wird, werden durch den Spiegel jeweils definierte Leistungsbudgets in Richtung von Zielpunkten reflektiert. Herausfordernd ist dabei die Berechnung von geeigneten Oberflächen ohne Unstetigkeiten. Dargestellt werden sowohl ein einstufiges als auch ein zweistufiges Spiegelsystem. Die durch die Reflektoren generierten Intensitätsverteilungen werden durch Monte Carlo Raytracing evaluiert.