图3—绿色光线进入卡塞格林望远镜后入射到桶状主遮光罩上发生散射,而后射向主反射镜和次反射镜,(分别以红色和蓝色代表),部分这些光线最终反射到探测器上。
边缘衍射
当孔径尺寸和波长比相对较小的时候(104 或者更小),场外光源经孔径光阑发生的边缘衍射可能是杂散光的一个重要来源。
红外系统中的自辐射
热红外或者热成像系统中也可以出现杂散光,该杂散光是由设备自身的热辐射引起的。 这类系统通过检测叠加在一个大背景上的一个小的信号来运转。 室温情况下,黑体发射率曲线的峰值在大概10um处. 因而在这种波长下,环境也会"发光".随着温度或者发射率的变化,黑体发射曲线在发热过程中会有很小的变化。 热成像系统一般通过减去背景来增强红外图像的对比度。当背景不均匀,比如说有水仙花效应, 就产生了一个杂散光信号。 特别是, 当冷却了的探测器的一个图像在其自身成像的时候,背景的局部严重缺损就产生了。典型的表现为在图像的中心形成黑斑。人们可能称它为“杂斑”而不是杂散光。
红外辐射计测量绝对辐射而不是一个相对辐射,所以任何背景辐射都是不可接受的。 在这样一个设备中,冷却整个设备来降低温度以消除因为自身散射引起的杂散光是必要的。
图4—该图演示这样一个简单的问题,一个温热的茶壶,其表面有着不同的发射率和温度分布。茶壶通过一个单透镜成像,探测器放置在透镜后面(看不见)。许多红外系统中都发现机械结构自身辐射到探测器的问题。而解决的方法不是移除自辐射源就是对这些辐射加以遮挡。
以上几种现象的组合
以上现象的组合也会发生,并且可能很重要。 比如, 自辐射光线可能继而从光学器件上散射进入视场里面。由孔径衍射的光线也可能从光学器件上面散射进入视场内。
2.FRED 怎样呈现散射光?
有几种方法可以跟踪散射光。第一种方法是制造一个光源,再追迹通过光学系统的光线。第二种方法是通过系统从探测器的进行反向光线追迹。能够通过使用任何3D光线追迹软件程序来显示杂散光光路是相当重要的。光学工程师利用FRED的软件来显示杂散光发生的位置。反射光线以及折射光线仅仅是问题的一部分,散射光也是一个问题。
3、FRED怎样产生几何界面?
系统的几何结构可以直接在FRED 中通过运用简单图形界面来生成。也可以输入由机械软件设计的IGES 或者STEP 格式文件,和光学设计程序设计的文件,或者从ASAP 输出文档中转换过来。FRED程序有许多选项用于生成表面,包括标准平面,二次曲线,柱面,椭圆体, 双曲线,环形,多项式曲面,泽尼克,非均匀有理B样条, 网状,旋转曲线,压边曲线,复合曲线,凹线和用户自定义表面。图1和图2中所示的为FRED绘制的那些表面之一。
因为FRED 有一个多文档用户界面,所以可以在文档间进行元件的相互剪切,复制以及粘贴。 实体在理论上可能被设置为各层组装体,组件和元件等等。它符合系统的物理层结构;任何一个物体都可以在任意的坐标系统中定义。 任何表面都可能被任何隐式曲面或者任何孔径收集曲线所整理(切开),以下是详细说明。
4 、FRED 怎样追踪光路?
FRED 有能力去完成一次高级的光线追迹。 这种光线追迹可以清晰地追踪系统中所有光线的所有路径。 图5显示了在图1中的两个双胶合透镜的光线路径的列表。 光线历史报表是一个对所有光线的完整报告,记载了有多少光线以这条光路发射,他们怎样到达最终的实体(在这个事例中是焦平面)以及他们穿过了多少表面(事件计数)。 也可以取任一条光线追迹的光路然后将其复制到用户定义光路列表 (选择光路, 将鼠标移至光路然后选择一个选项将这条光路复制到用户定义光路列表)。 这条光路将立刻在高级光线追迹中呈现一个可选光路作为一个可用的光线追迹方法。还可以仅对这条光线绘制弥散斑图或点扩散函数图。 |