雜散光問題出現在幾乎所有(yǒu)的光機系統或者照明(míng)系統中。通(tōng)過遮擋或者移除零件、表面塗漆以及在光學器(qì)件進行(xíng)鍍膜都可(kě)以減少(shǎo)或者消除雜散光。 在本文中，我們會(huì)對雜散光做(zuò)出定義并且說明(míng)怎樣利用FRED 來(lái)分析和(hé)減少(shǎo)雜散光問題。

1、 什麽是雜散光？

簡單來(lái)說，雜散光就是不需要的噪音(yīn)(光)， 它是由光機結構、視(shì)場(chǎng)外光源或者不完善的光學零件産生(shēng)的，或者由光學或者照明(míng)系統自身的熱輻射引起的。 FRED 善于發現這些(xiē)不需要的噪音(yīn)，它将運用它的虛拟樣機研究分析能力來(lái)幫助我們消除它。

在成像系統中，雜散光的成因有(yǒu)很(hěn)多(duō)，具體(tǐ)如下：

鬼像

它之所以叫鬼像正是因為(wèi)像面離焦或者是由明(míng)亮的光源成鬼影(yǐng)一樣的像。鬼像是由透鏡表面的反射引起的。光必須從透鏡表面反射偶數(shù)次才會(huì)形成鬼像。有(yǒu)兩次反射鬼像， 四次反射鬼像等等。僅一個(gè)鏡面（比如卡塞格林望遠鏡）構成的光學系統是不會(huì)形成鬼像的。 如果陽光在拍攝視(shì)場(chǎng)內(nèi)或附近時(shí)，鬼像就會(huì)出現在影(yǐng)像中。汽車(chē)的頭燈或者街(jiē)燈也會(huì)在夜間(jiān)攝影(yǐng)時(shí)造成雜散光。如果光亮源很(hěn)小(xiǎo)，各個(gè)鬼像會(huì)形成光學系統的孔徑光闌的形态。 在下圖1中呈現的就是一個(gè)很(hěn)好的鬼像例子， 其中一個(gè)雙膠合透鏡有(yǒu)着完美鍍膜的透鏡而另外一個(gè)光學系統的透鏡則沒有(yǒu)鍍任何膜。追迹由一點發出的21*21的栅格光線以覆蓋系統的第一片透鏡。

圖1—兩個(gè)雙膠合透鏡，上(shàng)面的雙膠合透鏡，在它的各個(gè)透鏡上(shàng)都鍍有(yǒu)理(lǐ)想的增透膜。下面的雙膠合透鏡由于其透鏡沒有(yǒu)鍍膜，各個(gè)光學表面有(yǒu)菲涅爾損耗從而産生(shēng)鬼像。我們已經改變了在各個(gè)表面的光線追迹控制(zhì)，因此從這個(gè)表面反射的由于菲涅爾損耗而出現的光線變成了藍(lán)色。這種反射正是下方光學系統雜散光的成因。

直接入射

在諸如卡塞格林式系統中，當中心遮攔太大(dà)并且／或者望遠鏡鏡筒太短(duǎn)的時(shí)候，直接入射就會(huì)發生(shēng)。視(shì)場(chǎng)以外的光線能夠進入望遠鏡，直接越過次鏡，穿越主鏡的開(kāi)孔，從而以雜散光的形式直接打到焦平面上(shàng)。如下圖2所示的那(nà)種望遠鏡系統，假如陽光可(kě)以直接進入的話(huà)，那(nà)這種雜散光危害是非常大(dà)的，對系統來(lái)說簡直就是一場(chǎng)災難。

圖2— 圖中所示綠色光線是軸外光源發出的光線，該光線繞開(kāi)所有(yǒu)的光學部件并且直接進入探測器(qì)上(shàng)。FRED 的3D可(kě)視(shì)化效果和(hé)用戶自定義光路的能力，使得(de)這個(gè)問題很(hěn)容易被發現。

一次散射光

當雜散光源，比如太陽，直接照射到光學系統的時(shí)候就會(huì)産生(shēng)單次散射光。部分散射光線經過光學系統之後，會(huì)照射到焦平面。我們認為(wèi)它散射進了視(shì)場(chǎng)。而一旦光線散射進了視(shì)場(chǎng)，它就變成了雜散光，要想消除這種雜散光，則不可(kě)避免地會(huì)伴有(yǒu)漸暈現象.。所以遮光罩設計(jì)的基本目的就是不讓光線照射到系統上(shàng)。

多(duō)次散射光線

即使散射光源不直接照射光學器(qì)件， 散射光也會(huì)間(jiān)接産生(shēng)。 首先散射光源照射到遮光罩表面發生(shēng)散射，然後照射到光學器(qì)件。由此造成的雜散光總是比直接照射的散射光要小(xiǎo)， 但(dàn)是它還(hái)是因為(wèi)足夠大(dà)而要引起注意。圖3是一個(gè)很(hěn)好的示範， 它演示了場(chǎng)外光源發出的光線（圖中所示的綠色光線），進入卡塞格林望遠鏡系統後，怎樣在系統內(nèi)的遮光罩與遮光罩之間(jiān)發生(shēng)多(duō)次散射，并最終到達探測器(qì)。