汽车前照灯线光源的优化设计（2）

　　汽车前照灯分为"近"和"远"两个档位，"近光"的距离取的是汽车前照灯正前方的一恒定距离（国际通用的标准为25米远）。汽车的配光性能可以通过在接收屏上测光强等手段来衡量。针对一个已经提出配光性能要求的汽车前照灯光源设计问题，本文提出了"双向蒙特卡罗方法"，此方法能够大大节省计算量，使计算量至少降低了一个数量级（具体数据见正文中第五部分的表格）；同时，在具体求解时还根据题目特点，使用了进一步优化计算的逆向蒙特卡罗法。

　　计算接收屏上定接收点的能量时采用蒙特卡罗光能算法：将光源发出的光束细分为光线后，对每条光线依据反射定理及空间解析几何等有关知识，计算出此条光线最终是否落在屏上的定点，以此统计屏上定点的光线数目。

　　计算线光源最小功率时建立了优化模型：
　　　　
　　线光源能量P等于其功率密度h与长度a的乘积，使其最小是第一个目标，另外一个目标是k＝EB/EC在大于2倍的前提下与2尽量接近,这里EB、EC分别表示B、C两点上的光能量。在此两个目标值的基础上兼顾到对实际生产有意义的光源长度精度值限制，求出了最优长度为3.90mm。

　　根据几何光学的光路可逆原理，进行光路的逆转，将原来的线光源与接收屏上的点转变为线接收器与点光源，此时在线光源与接收屏上的点之间建立了"联系"的光线，虽然能量分布产生了变化，但边界点的轨迹是不变的。即：如果把屏上点N当作点光源时没有光线照射到线接收器上，那么线光源发出的光也就不会落在点N上。这样用逆向蒙特卡罗法计算出所有这种点的集合，其补集即为所求亮区域。

　　本文对模型的计算量简化程度进行了定性分析，验证了模型的合理性，并以此论证了采用双向光路追迹的意义，又对第二个问题进行了扩展，仍然使用双向蒙特卡罗法，求出了总的屏上光能量分布情况，并绘制了等高线描述的光能量分布图，对总光能分布的特点进行了详细的分析。

　　特别地，本文在最后讨论了模型在实际生产中的应用与变化，从结构、质地、物理性质等方面指出了模型适用性与有待改进的地方，增强了模型的实用性。

　　关键词：光路逆转；蒙特卡罗法；前照灯；抛物反射面
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　汽车前照灯线光源的优化设计（3）