光学设计中的杂散光从哪来?在设计中“杂散光”概念的诠释和理解对于不同的光学设计者目前并不一致,导致设计者之间的交流受阻,在某种程度上阻碍了杂散光分析与抑制领域的发展进步。 u})*6 l.
ZjY,k
杂散光指的是非设计需要的光线通过光学系统后到达像面,是对光学系统中非正常传输光的概括,最终在像面形成不同类型的伪像。 Na@;F{
%@)R
在设计光学系统的过程中为保证系统的正常运行,要尽可能将杂散光降低。任何光学系统都会存在杂散光,特别是镜头应用于以下情况:太阳或各类明亮光源观察物体形成杂散光造成鬼像;高精度辐射度测量如卫星或其他太空传感器杂散光对精度影响较大;投影系统工作时对比度会因杂散光降低;红外相机工作时系统自身红外辐射形成杂散光对系统造成影响;光谱和其他多光谱测量时杂散光引起频谱之间的串扰。杂散光的来源可以总结为三类: v*0J6<
V)`A,7X
成像类杂散光 A FBH(ms't
b8Z_oN5!
成像类杂散光是可见光光学系统中需要重点分析的杂散光来源之一,预期设计的光线经过折射光学元件后,少量的光线发生散射、反射后最终仍然到达像面,对正常光路成像产生负面影响。 ^/$dSXKF
?i V}U
值得一提的是,无论光学系统中折射元件即透镜表面如何处理,透镜表面都无法做到完全光滑避免散射,也无法将表面的反射率控制为零,不可避免出现少量反射光线。 R)ZzRz|/
$_;rqTk]g
对于成像类光学系统,若系统中的透镜数量过多或工作时面对的光源能量较强,杂散光对于成像的负面影响就会被放大,例如像面出现非常明显的亮环或亮斑。 U;IGV~oT
~cyKPg6
系统元件自身的辐射 *xmC`oP
rk4KAX_[
例如红外光学系统自身会产生红外辐射,或带有驱动系统或其他电子系统的光学结构当工作时间过长时,温度上升后也会产生热辐射,这些内部元件产生的杂散光严重时导致在像面形成噪声。 SvQ|SKE':
+H?g9v40
其他光源的影响 Z,SV9
~M
[[]yQ
"
例如太阳光和其在不同类型的表面例如地面、大气层等产生的折射、反射和散射等进入光学系统,当能量过大时,通过光学系统后在像面形成噪声,影响成像质量。