光学系统杂散光分析
硬性内窥镜光学系统的杂散光分析与抑制

Ab s t r a c t : On t h e s t r uc t u r e o f o pt i c al s ys t e m ,t he c au s e s o f s t r a y l i g ht o f a r i gi d e n d os c o pe a nd i t s s u p — pr e s s i on me t h od s we r e e x pl o r e d t o e l i mi n a t e t he s t r a y l i g ht a nd t o i mpr o ve i t s i ma g i ng p e r f o r ma nc e . Fi r s t l y,t he s t r a y l i gh t i n t h e o pt i c a l a n d me c h a ni c a l s y s t e m wa s s i m ul a t e d a nd a na l yz e d by r a y t r a c i n g i n Li g ht t oo l s . By a na l y s i s of t h e s t r a y l i g ht pa t h,i t po i nt s ou t t ha t t he s t r a y l i g ht of t h e o pt i c a l s ys —
第 2 2卷
第 3期
光学 精 密工程
Op t i c s a n d P r e c i s i o n En g i n e e r i n g
杂散光产生的原因及减小杂散光的措施

杂散光产生的原因及减小杂散光的措施杂散光这东西啊,就像那不受欢迎的小捣蛋鬼,总是在不该出现的时候冒出来捣乱。
那它到底是怎么产生的呢?这可就有不少门道了。
咱先说说光学系统本身的问题吧。
你看啊,就像一件衣服有缝儿似的,光学元件之间的连接、组装要是不够精密,就会有小缝隙。
光线就像调皮的小虫子,一瞅见这些缝儿,就顺着钻进去乱窜,这不就变成杂散光了嘛。
比如说相机镜头,如果镜片的安装有点偏差或者密封不好,外界的光线就会偷偷溜进来,在照片上留下不该有的光斑或者光晕,就像在一幅漂亮的画上胡乱涂了几笔,多难看啊。
还有啊,光学元件表面的粗糙度也是个事儿。
这就好比人的脸,要是坑坑洼洼的,光线打上去就会乱反射。
哪怕是很细微的不平整,对于光线来说那也是一条条崎岖的小路,它就不会乖乖按照我们想要的方向走了,到处乱反射的光线就成了杂散光。
光学元件的内部结构也不省心呢。
有些材料内部可能有一些小缺陷,或者晶体结构不均匀。
这就像一块夹心饼干,要是里面的夹心不均匀,光线在里面传播的时候就会受到干扰,就像一个人在坑洼不平的路上走路,东倒西歪的,最后就偏离了原本的方向,变成杂散光了。
那怎么减小这些杂散光呢?这就像是给这个爱捣乱的小捣蛋鬼设下重重关卡,不让它得逞。
对于光学元件之间的缝隙问题,我们得把密封工作做到位。
这就好比把房子的门窗都关紧,不让外面的风沙进来。
使用一些好的密封材料,像在光学仪器的组装过程中,用那种高质量的橡胶密封圈,把各个元件之间的缝隙都堵得严严实实的,光线想钻都钻不进来。
光学元件表面的处理也很关键。
要把表面打磨得像镜子一样光滑,这就需要一些高精度的加工技术了。
你看那些高档的光学镜片,就像精心雕琢的艺术品一样。
表面光滑得很,光线打上去就规规矩矩地反射或者折射了,就像训练有素的士兵,按照命令整齐行进,而不是像没头的苍蝇到处乱撞。
在光学元件的材料选择和制造上也得下功夫。
就像盖房子要选好的建筑材料一样,选择内部结构均匀、质量好的光学材料。
光学合成孔径成像系统的杂散光分析与抑制

DOI:10.16185/j.jxatu.edu.cn.2021.04.008http://xb.xatu.edu.cn光学合成孔径成像系统的杂散光分析与抑制陈 靖,田爱玲(西安工业大学光电工程学院,西安710021)摘 要: 为了提高光学合成孔径成像系统的成像质量,减小杂散光对成像系统的影响,文中结合杂散光辐照度计算结果和相机参数对光学合成孔径系统进行了杂散光分析。
在杂散光分析软件TracePro中建立了系统的光机模型,对系统进行杂散光追迹,分析了杂散辐射主要来源。
仿真分析结果表明:设计的遮光罩,采用设置光阑、消杂光螺纹和发黑、涂消光漆等杂散光抑制措施,在光学系统太阳光与光学系统光轴夹角大于1°时,点源透过率均≤10-4,达到了杂散光抑制的要求,验证了文中杂散光抑制方法的有效性。
关键词: 光学合成孔径;杂散光分析;光线追迹;点源透过率中图号: O439 文献标志码: A文章编号: 1673 9965(2021)04 0432 06犃狀犪犾狔狊犻狊犪狀犱犛狌狆狆狉犲狊狊犻狅狀狅犳犛狋狉犪狔犔犻犵犺狋犻狀犪狀犗狆狋犻犮犪犾犛狔狀狋犺犲狋犻犮犃狆犲狉狋狌狉犲犐犿犪犵犻狀犵犛狔狊狋犲犿犆犎犈犖犑犻狀犵,犜犐犃犖犃犻犾犻狀犵(SchoolofOptoelectronicEngineering,Xi’anTechnologicalUniversity,Xi’an710021,China)犃犫狊狋狉犪犮狋: Inordertoimprovetheimagingqualityofanopticalsyntheticapertureimagingsystemandreducetheinfluenceofstraylightontheimagingsystem,ananalysisofstraylightoftheopticalsyntheticaperturesystemwasmadebasedonthecalculationresultsofstraylightirradianceandthecameraparameters.AnopticalmodelofthesystemwasestablishedinTracePro,astraylightanalysissoftware,totracestraylightandtoanalyzethemainsourcesofstrayradiation.Basedonthesimulationanalysisresults,ashieldwasdesigned,andothermeasuressuchassettingaperturesandeliminatingstraylightscrews,blackening,andapplyingextinctionpaint,wereadoptedtosuppressstraylight.Whentheanglebetweenthesunlightoftheopticalsystemandtheopticalaxiswasgreaterthan1°,thepointsourcetransmittancewaslessthanorequalto10-4,whichverifiesthestray?lightsuppressionmethodsadoptedinthispaperiseffective.犓犲狔狑狅狉犱狊: opticalsyntheticapertureimagingsystem;straylightanalysis;raytrace;pointsourcetransmittance(PST)第41卷第4期2021年8月 西 安 工 业 大 学 学 报JournalofXi’anTechnologicalUniversity Vol.41No.4Aug.2021 收稿日期:2021 06 28基金资助:陆军装备预研项目(30110222××××);西安市智能探视感知重点实验室项目(201805061ZD12CG45)。
杂散光测试方法

杂散光测试方法一、引言杂散光是光学系统中的一种常见干扰因素,会导致图像质量下降,影响系统性能。
因此,对杂散光进行测试和评估是光学系统设计和优化的重要步骤之一。
本文将介绍杂散光测试的方法和技术。
二、杂散光的定义与分类杂散光是指光学系统中除了主光束外的其他光线,包括散射光、反射光、折射光等。
根据产生杂散光的机制和来源,杂散光可分为表面杂散光、体杂散光和机械杂散光。
表面杂散光是由光学元件表面的缺陷或污染引起的;体杂散光是由光学元件内部的杂质、气泡等引起的;机械杂散光是由光学系统中的机械部件或连接件引起的。
三、杂散光测试方法1. 透射法透射法是一种常用的杂散光测试方法,适用于大部分光学系统。
通过在待测光学系统前放置一个光屏,测量屏幕上的散射光强度来评估杂散光水平。
透射法测试简单快捷,但不能区分不同来源的杂散光。
2. 反射法反射法是另一种常用的杂散光测试方法,适用于光学系统中存在反射光的情况。
通过在待测光学系统前放置一个反射镜,测量镜面上的散射光强度来评估杂散光水平。
反射法测试相对复杂,需要考虑反射镜的杂散光贡献。
3. 散斑法散斑法是一种高精度的杂散光测试方法,适用于对光学系统的杂散光进行定量评估。
通过将待测光学系统照射到一个散斑板上,利用散斑的统计特性来推断杂散光的水平。
散斑法需要专门的仪器设备和复杂的数据处理算法,但具有较高的测量精度。
4. 光谱法光谱法是一种用于评估光学系统杂散光谱分布的方法。
通过测量光学系统在不同波长下的光谱响应,可以分析不同波长范围内的杂散光成分和强度。
光谱法可以提供更全面的杂散光信息,但需要较长的测试时间和复杂的光学设备。
四、杂散光测试技术1. 散射角度测量散射角度是评估杂散光强度的重要参数之一。
常用的散射角度测量技术包括散射角度计、散射角度转换器等。
通过测量散射光的角度,可以了解杂散光的散射特性和分布规律。
2. 散射光强度测量散射光强度是评估杂散光水平的关键指标之一。
常用的散射光强度测量技术包括散射光强度计、光电二极管等。
杂散光原因与处理方式

杂散光产生原因
视场以外的光线直接越 过次镜,穿越主镜的开 孔,从而以杂散光的形 式直接照射到焦平面上
杂散光产生原因
部分散射光线经过 光学系统之后,会 照射到焦平面
设计遮光罩
项目中淆杂措施总结
1.聚光镜中光阑优化
项目中淆杂措施总结
2.分光元件消杂处理
项目中淆杂措施总结
3.光拦形状优化
尺寸A 尺寸B
光通量 杂光反射次数
衬度较差 边缘处均匀性差 “漂白”现象
项目中淆杂措施总结
消杂原理:反射消杂光
项目中淆杂措施总结
4.机械工艺 结合实验室仪器 散光螺纹—考虑制造工艺与实 验效果 表面氧化处理—反射系数0.05
什பைடு நூலகம்是杂散光
成像系统中不需要的噪音(光) 非成像光线所成的像
杂散光产生原因
阳光在拍摄范围内或附近 汽车的头灯或者街灯也会在夜 间摄影时造成杂散光 如果光源亮度较小,各个鬼像 会形成光学系统的孔径光阑的 形态
由像面离焦或者 是由明亮的光源 成鬼影一样的像
透镜表面反射
解决办法:镜片镀膜
上双胶合透镜:有镀膜 下双交合:无镀膜
杂散光的重要性——紫外可见分光光度计

杂散光的重要性——紫外可见分光光度计杂散光是紫外可见分光光度计非常重要的关键技术指标。
它是紫外可见分光光度计分析误差的主要来源,它直接限制被分析测试样品浓度的上限。
当一台紫外可见分光光度计的杂散光一定时,被分析的试样浓度越大,其分析误差就越大。
杂散光可能是光谱测量中主要误差的来源。
尤其对高浓度的分析测试时,杂散光更加重要。
有文献报道,在紫外可见光区的吸收光谱分析中,若仪器有1%的杂散光,则对2.0a的样品测试时,会引起2%的分析误差时,说明仪器中有这种杂散光存在。
但必须注意,当仪器存在零点误差时,有可能造成混淆。
如果在不透明的样品上涂上白色,则可增加样品本身反射和散射的效果,可以提高测量灵敏度。
第二种形式是指测试波长以外的、偏离正常光路而到达光电转换器的光线。
它通常是由光学系统的某些缺陷所引起的。
如光学元件的表面被擦伤、仪器的光学系统设计不好、机械零部件加工不良,使光路位置错移等。
目前,国际上许多紫外可见分光光度计的杂散光都在0.01%以下。
因此,我国的紫外可见分光光度计还需继续努力。
杂散光对分析测试结果的误差影响是随着吸光度值增大而增大的。
因此,吸光度值越大,对误差的影响也越大。
众所周知,紫外可见分光光度计在制药行业中使用较多。
并且各国的药典都明确要求许多药品一定要用紫外可见分光光度计来分析测试。
我国的药典规定对人用药品的检测时,许多药品的相对测试误差都不能超过1%。
如假设使用的紫外可见分光光度计的杂散光为0.5%,如果被检测药品的吸光度大于0.5bs,若为0.8abs,则测量误差就大于1%,达到1.42%,就不符合我国药典规定的相对误差为1%的要求,即不合格。
由此可见,不管是制造者还是使用者,都必须高度重视对仪器杂散光的控制和选择。
1。
基于LightTools软件的微光光学系统杂散光分析

基于LightTools软件的微光光学系统杂散光分析
朱佳丽;张平;李刚;韦湘宜;费程波;干杰;袁玉芬;季亚萍
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】2022(43)6
【摘要】为解决低照度微弱信号探测的微光光学系统杂散光问题,研究了杂散光的原理和特性。
利用光学系统建模软件LightTools对微光光学系统进行仿真建模,并开展杂散光分析。
为减少杂散光,在物镜筒的筒壁加工消光螺纹,并针对不同形式的消光螺纹,开展了能量仿真模拟。
仿真结果表明,采用螺距0.35 mm的消光螺纹,能够将杂散光系数从7%降低到4%。
仿真分析结果与实验结果一致,为其他微弱信号探测光学系统在设计阶段对杂散光进行消除提供了指导。
【总页数】5页(P1061-1065)
【作者】朱佳丽;张平;李刚;韦湘宜;费程波;干杰;袁玉芬;季亚萍
【作者单位】江苏北方湖光光电有限公司;陆军装备部驻无锡地区军代室
【正文语种】中文
【中图分类】TN223;O435;TH74
【相关文献】
1.硬性内窥镜光学系统的杂散光分析与抑制
2.R-C光学系统设计及杂散光分析
3.空间光学系统的杂散光分析
4.共形光学系统瞬时视场外杂散光的分析及处理
5.车载光电系统电视摄像机光学系统设计及杂散光分析
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R-C光学系统设计及杂散光分析

2中 国科 学 院研 究 生 院 ,北 京 10 3 ) . 00 9
摘要:将光学系统设计与杂散光分析相结合,介绍了一种焦距 20 m 群 0 . 。 00 m、 =1 、2 =1 6的空间 6 用 RC光学系统,系统像质优 良,结构 紧凑。同时,针对 R C系统的特点,考虑轴外渐晕的影响, . . 计算 了主、 次镜 内遮光罩的尺寸, 给出外遮光罩的设计方法, 对该 R C望远镜系统进行 了 . 遮光罩设计, 并用光学软件进行杂散光分析,计算得到方位角为 0 时的 P T 曲线。结果表明,当离轴角度大于太 。 S 阳临界入 射 角时 ,P T值小 于 1 量级 ,满足 要求 。 S 0 关键词 :光 学设计 ;R— C系统 ;杂散 光;遮 光罩设 计;P T 曲线 S 中图分 类号 :04 6 3 文献标 识码 :A 文章 编号 :1 0 —8 12 1)40 .2 4 0 18 9 (0 10 —50 1
of2o= 16 。 9 . 6 .Th y t m a i h i a e q l y a d c m p c yse tu t e e s se h d hl m g ua i n o g t a t s tm sr cur .M e n a whi ,t i e of l he sz e
Absr c :Co tat mbi i g o tc ld sg n ta iht n l i , i d o C p i a y tm s d i pa ewa n n p i a e in a d sr ylg ayss ak n fR— o tc ls se u e s c s a n i to u e . n r d c d The s tm d a fe tv oc lln t f2 0mm , n F- yse ha n e ci e f a e g h o 00 a Numb ro 1 a ed o iw e fF/ nd a f l fv e 0, i
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近日,完成了成像和非成像方面完整的杂散光实例分析,并总结如下。
下文仅是一家之言,仅供大家参考。
谢绝转载。
杂散光(Stray light)是光学系统中不受欢迎的光线。
成像系统和非成像系统都存在杂散光问题,甚至人眼都有这个问题。
杂散光主要表现形式有:
鬼像(Ghost):由光学表面的多次反射光形成。
λ
散射光线。
来源自光学元件,机械表面(主要来源):λ镜头外壳,固定支架,遮光罩,拦光挡片等。
遮光罩使用不当出现的漏光。
λ
杂散光的其它来源:
衍射:由遮光罩边缘引起的衍射;另外,由于衍射元件通常只处理一阶衍射,其余阶就成为杂散光的来源了。
Lyout光栏是天文望远镜中消除衍射效应的典型器件。
υ
热效应:探测器因环境因素,或机械结构和系统硬件引起的热效应而产生杂散信号。
υ
杂光(Veiling Glare)是到达成像系统传感器的杂散光,会导致成像系统性能的衰减。
杂光主要有两种成分:散射光和鬼像。
一次反射鬼像影响最大的是高功率激光系统,二次反射鬼像主要影响成像系统和红外系统。
鬼像又分鬼像焦点像(ghost focus images)和鬼像光瞳像(Ghost pupil images)。
前者是由物面形成的,后者由光瞳形成的。
由于光瞳是系统全视场能量积分处,所以其影响可能也会很大。
对于高功率激光系统而言,除了要避免成像光路形成的内焦点,还要避免鬼像光路形成的鬼像内焦点。
鬼像分析可分为轴上点近轴光路分析和照明方式的分析。
前者就是用成像软件进行鬼像光路分析完成。
照明方式分析,实际就是采用商用照明软件所使用的“二叉树”(分裂光线)方法完成。
一般而言,应用成像软件进行鬼像光路分析,还可以优化光学系统结构,比如:ZEMAX、CODE V;照明可以完成杂光系数分析,当然,有一些照明软件也可以优化机械结构,比如LT、ASAP。
几种消杂光的办法如下:
1、更改光学类型,优化系统结构,或优化机械结构
2、增加消杂光光栏
3、用螺纹消杂光
4、对镜筒内壁采用无光发黑氧化,或者喷无光漆,或贴消光绒毛。
5、对产生严重鬼像的光学面镀增透膜。
6、使用合理的遮光罩
7、透镜镜片边缘涂黑处理。