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Zemax光学设计实例（98）---在序列模式和混合模式下分析杂散光的影响

2021-12-16 17:15| 发布者：Davis| 查看：3125| 评论：0|原作者: 小小光08

摘要：This article discusses the analysis of stray light, also known as veiling glare, in optical systems using Zemax software. The double Gauss lens is used as an example to demonstrate how to analyze stray light in both sequential and mixed modes. The article

眩光（Veiling Glare）是成像光学系统设计领域经常使用的术语。

从技术角度讲，眩光是到达成像系统的传感器平面的杂散光，并且它可能导致成像系统性能的下降。

杂散光有很多可能来源，比如折射元件的多次折反射、光学表面的散射、光机元件的散射、荧光、鬼像等。

我们以ZEMAX自带的双高斯镜头

（zemax\Samples\Sequential\Objectives\DoubleGauss 28 degree field）为例，分别说明在序列模式下和混合模式下如何进行杂散光的分析。

（1）双高斯镜头的调整

双高斯镜头的LDE参数如下：

我们在双高斯镜头前插入一个窗口片，窗口片外表面的磨损通常会带来杂光问题，我们来模拟这种情况。

窗口片的参数如上图中的surface1和surface2。

2D Layout，如下图：

可以通过设置Clear Semi Diameter Margin Millimeters为3mm，使镜头的尺寸比光线大一些。

再次查看2D Layout，如下图：

查看几何MTF（Geometric MTF），因为几何MTF可以把散射的情况考虑进去，最大频率设置为50，如下图：

再查看下点列图，如下图：

以上就把要分析双高斯镜头的参数设置好了。

（2）在序列模式下分析窗口片的杂光

在序列模式下，ZEMAX只允许小角度的散射。如果只考虑小角度的散射，可以在序列模式下分析杂光的影响。

将Surface1中的Scattering对话框中，Type选为ABg，ABg Name选为LAMB-SPEC，如下图：

在几何MTF中勾选Scatter Rays，如下图：

散射的影响，即背景光的增加，使MTF降低了。

在点列图的选项中勾选Scatter Rays，如下图：

（3）在混合模式下分析窗口片的杂光

因为在序列模式下只能分析小角度的散射，如果要尽可能不遗漏杂散光，需要将分析的镜头转换为非序列组件。

在将镜头转换为非序列组件之前，要做一些准备工作。

双高斯镜头的光阑在镜头结构里面，首先我们需要将系统的孔径光阑调整到所有非序列组件之前。

在MFE中，通过ENPP和EPDI两个操作数，查看下入瞳的位置和尺寸，如下图：

在LDE的窗口片之前再插入一个面surface1，厚度设为-85.532596，并将该面设置为STOP，如下图：

点击“Convert To NSC Group”，如下图：

在“Convert To NSC Group”对话框中，取消勾选“Convert fileto non-sequential mode”，First Surface选为2，Last Surface选为14，如下图：

通过上述设置，可以用一个非序列组件表面(Non-Sequential Component Surface)替换所选范围内的所有序列表面。这个非序列元件表面包含一组转换后的非序列物体，可以在非序列元件编辑器中访问所选物体。这就创建了一个“混合模式(Mixed Mode)”系统，即同时存在序列和非序列模式，LDE如下图：

查看此时的3D Layout，如下图：

打开非序列组件编辑器（NSC Editor），如下图：

点击Object 1，即窗口片，在Coat/Scatter选项卡中的参数设置，如下图：

在点列图的选项中勾选Scatter Rays，如下图：

在几何MTF中勾选Scatter Rays，如下图：

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