光學(xué)系統(tǒng)中的雜散光示意圖(來(lái)自網(wǎng)絡(luò))

光學(xué)設(shè)計(jì)中的雜散光是從哪來(lái)的?在設(shè)計(jì)中“雜散光”概念的詮釋和理解對(duì)于不同的光學(xué)設(shè)計(jì)者目前并不一致，導(dǎo)致設(shè)計(jì)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(jìn)步。

雜散光指的是非設(shè)計(jì)需要的光線(xiàn)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后到達(dá)像面，是對(duì)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(lèi)型的偽像。

在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的過(guò)程中為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，要盡可能將雜散光降低。任何光學(xué)系統(tǒng)都會(huì)存在雜散光，特別是鏡頭應(yīng)用于以下情況：太陽(yáng)或各類(lèi)明亮光源觀察物體形成雜散光造成鬼像;高精度輻射度測(cè)量如衛(wèi)星或其他太空傳感器雜散光對(duì)精度影響較大;投影系統(tǒng)工作時(shí)對(duì)比度會(huì)因雜散光降低;紅外相機(jī)工作時(shí)系統(tǒng)自身紅外輻射形成雜散光對(duì)系統(tǒng)造成影響;光譜和其他多光譜測(cè)量時(shí)雜散光引起頻譜之間的串?dāng)_。

多年來(lái)，根據(jù)廣大光學(xué)設(shè)計(jì)者們的分析總結(jié)，雜散光的來(lái)源一般可以分為三大類(lèi)：

第一類(lèi)：成像類(lèi)雜散光

成像類(lèi)雜散光是可見(jiàn)光光學(xué)系統(tǒng)中需要重點(diǎn)分析的雜散光來(lái)源之一，預(yù)期設(shè)計(jì)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)折射光學(xué)元件后，少量的光線(xiàn)發(fā)生散射、反射后最終仍然到達(dá)像面，對(duì)正常光路成像產(chǎn)生負(fù)面影響。

在此，值得一提的是，無(wú)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(wú)法做到完全光滑避免散射，也無(wú)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(xiàn)。

對(duì)于成像類(lèi)光學(xué)系統(tǒng)，若光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡數(shù)量過(guò)多或者工作時(shí)面對(duì)的光源能量較強(qiáng)，雜散光對(duì)于成像的負(fù)面影響就會(huì)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(lèi)：系統(tǒng)元件自身的輻射

例如，紅外光學(xué)系統(tǒng)自身會(huì)產(chǎn)生紅外輻射，或帶有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或其他電子系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)當(dāng)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，溫度上升后也會(huì)產(chǎn)生熱輻射，這些內(nèi)部元件產(chǎn)生的雜散光嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致在像面形成噪聲。

第三類(lèi)：其他光源的影響

例如太陽(yáng)光和其在不同類(lèi)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(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)能量過(guò)大時(shí)，通過(guò)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