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提出一种多向平行分光透镜的自由曲面组合设计方法,可适用于广义朗伯分布的发光二极管(LED)光源,实现任意多向的平行分光。设计了应用于雨量传感器的透镜,在不增加光源的前提下,增加出射的光线路径数量,透镜体积小、光效利用率高,增大了传感器的光学探测区域,可为相关的光电器件的设计与优化提供便利。理论计算和建模仿真进一步证明了此方案的可行性和有效性。