光學(xué)系統(tǒng)中的雜散光示意圖(來自網(wǎng)絡(luò))
光學(xué)設(shè)計中的雜散光是從哪來的?在設(shè)計中“雜散光”概念的詮釋和理解對于不同的光學(xué)設(shè)計者目前并不一致,導(dǎo)致設(shè)計者之間的交流受阻,在某種程度上阻礙了雜散光分析與抑制領(lǐng)域的發(fā)展進步。
雜散光指的是非設(shè)計需要的光線通過光學(xué)系統(tǒng)后到達像面,是對光學(xué)系統(tǒng)中非正常傳輸光的概括,最終在像面形成不同類型的偽像。
在設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)的過程中為保證系統(tǒng)的正常運行,要盡可能將雜散光降低。任何光學(xué)系統(tǒng)都會存在雜散光,特別是鏡頭應(yīng)用于以下情況:太陽或各類明亮光源觀察物體形成雜散光造成鬼像;高精度輻射度測量如衛(wèi)星或其他太空傳感器雜散光對精度影響較大;投影系統(tǒng)工作時對比度會因雜散光降低;紅外相機工作時系統(tǒng)自身紅外輻射形成雜散光對系統(tǒng)造成影響;光譜和其他多光譜測量時雜散光引起頻譜之間的串?dāng)_。
多年來,根據(jù)廣大光學(xué)設(shè)計者們的分析總結(jié),雜散光的來源一般可以分為三大類:
第一類:成像類雜散光
成像類雜散光是可見光光學(xué)系統(tǒng)中需要重點分析的雜散光來源之一,預(yù)期設(shè)計的光線經(jīng)過折射光學(xué)元件后,少量的光線發(fā)生散射、反射后最終仍然到達像面,對正常光路成像產(chǎn)生負面影響。
在此,值得一提的是,無論是光學(xué)系統(tǒng)中折射元件即透鏡表面如何處理,透鏡表面都無法做到完全光滑避免散射,也無法將表面的反射率降低至零,并且不可避免的出現(xiàn)少量反射光線。
對于成像類光學(xué)系統(tǒng),若光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡數(shù)量過多或者工作時面對的光源能量較強,雜散光對于成像的負面影響就會被放大,例如像面出現(xiàn)非常明顯的亮環(huán)或者亮斑。
第二類:系統(tǒng)元件自身的輻射
例如,紅外光學(xué)系統(tǒng)自身會產(chǎn)生紅外輻射,或帶有驅(qū)動系統(tǒng)或其他電子系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)當(dāng)工作時間過長時,溫度上升后也會產(chǎn)生熱輻射,這些內(nèi)部元件產(chǎn)生的雜散光嚴重時導(dǎo)致在像面形成噪聲。
第三類:其他光源的影響
例如太陽光和其在不同類型的表面例如地面、大氣層等產(chǎn)生的折射、反射和散射等進入光學(xué)系統(tǒng),當(dāng)能量過大時,通過光學(xué)系統(tǒng)后在像面形成噪聲,影響成像質(zhì)量。
審核編輯 黃宇
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