光学系统杂散光分析

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。

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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。

散射光线。

来源自光学元件，机械表面（主要来源）：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。

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。

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。

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。