光学系统防漏光分析与优化

本文主要探讨了光学系统中的杂散光问题，特别是针对漏光和透射面残余反射导致的杂散光进行分析。通过对一个卡塞格林光学系统的实例研究，文章展示了如何利用高密度取样分析漏光杂散光，并建立带能量因子的光线光学模型来处理残余反射杂散光，以减少计算时间和提高分析精度。通过实施防漏光措施，如添加遮光筒，显著降低了系统的漏光现象，从而改善了光学系统的性能。 光学系统中的杂散光是指非正常传播的光线，这些光线可能由于反射、衍射、折射或漏光等原因偏离了原本的设计路径。杂散光的存在会降低系统的信噪比，影响成像质量，甚至可能导致鬼影等不良效果。因此，在光学设计中，对杂散光的分析至关重要。 本文作者首先介绍了在未采取防漏光措施的情况下，系统存在明显的漏光现象。通过图3展示了无遮光罩时的系统漏光和像面漏光情况，这表明光线可能会从非预期的途径进入光学系统，影响成像质量。 随后，作者提出了增加遮光筒的解决方案，如图4所示，这种防漏光措施显著减少了漏光情况。图5显示了在应用遮光筒后，系统漏光和像面漏光的改善，漏光比例降低到极低水平，例如在某些视场角度下，漏光百分比仅为0.006%。 为了更深入地分析，作者使用了软件进行光线追踪，分别计算了不同视场角下的漏光光线比例。结果显示，在6.54°至7.52°的视场范围内，漏光百分比在0.006%至0.022%之间，表明防漏光措施有效地控制了漏光现象。 此外，文章还讨论了透射面残余反射引起的杂散光，并构建了一个带能量因子的光线光学模型和光线二叉树的数据结构，旨在优化计算效率和保证分析准确性。通过对光学表面残余反射的近轴与实际光线分析，进一步找出了减少杂散光的方法。 文章通过实例和数据分析，揭示了杂散光分析的重要性，特别是在光学系统设计中的应用。通过对漏光和残余反射的细致研究，可以采取有效措施减少杂散光，从而提升光学系统的整体性能。这项工作对于光学仪器和光学设计领域的实践具有重要的参考价值。