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杂散光分析(第二篇)



进行光学设计时,即便设计者费劲心思改进系统,仍难以避免一些非预期的能量出现在像面上。因此,如何找出这些非预期的光线来源,并增添新的元件以吸收或阻挡这些能量,将会是杂散光分析环节的重要课题。本文是系列文章的第二篇,将介绍如何使用路径分析功能辨别杂散光的路径。(联系我们领取附件)


简介

我们已在系列文章的第一篇(点击查看原文)介绍了观察杂散光的基础知识。进行杂散光分析时,最终的目标为找出杂散光的来源并尝试改善。而在这篇文章中,我们会继续以同一个范例进行设计,说明如何辨别杂散光的特定光线路径,以及如何借由镜面镀膜改善这些非预期的能量来源。


使用光线过滤筛选杂散光路径

首先,我们要找出杂散光的来源并试着改善。在下方的结果图中,我们可以看到许多非预期的反射光(鬼像)出现在像面上。为了区分出这些光线,我们可以使用 OAS 中的光线过滤功能,如图1-1中方框内所示。

图1-1 光线过滤


接着,我们试着找出这些光线中在像面(探测器)上能量较强的路径。在进行光线追迹后,选择鬼像探测器的光线路径选项,勾选出光通量大于0.005的鬼像路径,如图1-2所示。

图1-2 光线路径


图1-3 最主要的鬼像路径


镜面镀膜

我们可以从图1-3中发现最主要的鬼像光线路径包含了一条来自第二透镜前表面的二次反射光。为了降低鬼像光线的能量,我们可以在镜面上进行镀膜,如图1-4所示。在第二透镜前表面进行镀全透射膜层,我们将看到结果有明显的变化。

图1-4 表面004使用全透射膜层


再次进行光线追迹后,我们可以看到周遭的鬼像明显的减少。与第一篇文章中最后的结果相比,此時的成像有了不错的改善,大部份橘黄色的光点已消失不见,如图1-5所示。我们可以对系统中其他的镜面进行这样的步骤,以了解镀膜对光学表现带来的影响。

如图1-5 鬼像探测器


特定区域光线分析(使用反向追迹)

在初步消除部分的杂散光后,我们仍能在探测器上发现不少非预期的能量分布,特別是在像面中下部颜色较深的光点,如下图1-6所示。我们该如何快速的找出这些光点的来源呢?

图1-6 反向追迹


如图1-6,点击上面反向追迹按钮,矩形,在图中框出想要去反向追迹的区域,然后点击左侧的反向追迹按钮,追迹结果如图1-7所示。

图1-7 反向追迹结果


进行光线路径分析

如图1-8所示,在探测器界面,我们可以找到光线路径功能。这项功能可以协助我们找出最主要的杂散光线路径。光通量从高至低排序,第四个开始是成像光学系统的杂散光路径。

图1-8 光线路径


我们顺利的找到了在光学系统中其他的杂散光路径。实际上,当我们为系统添加了外壳后,这样的现象将不再发生。此外,这些光线路径同时也是像面上杂散光点的来源。下方的示意图依序呈现了第四、第五和第六条光线路径,如图1-9至图1-11所示。

图1-9 第四条光线路径


图1-10 第五条光线路径


图1-11 第六条光线路径



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