什么是杂散光？
杂散光的定义
杂散光是指任何不受欢迎且会干扰光学系统预期功能运行的电磁辐射。 在成像或投影系统中都可能出现不需要的杂散光，尽管通常对前者的控制更为关键。杂散光可能源自光学系统所捕捉的物体、意外的外部光源，或者在红外敏感系统中，可能源自系统自身元件因自身发热而发出的光。
杂散光的例子包括：
- 光学系统内部机械安装表面上的光反射
- 光线从系统外壳的缝隙中漏出
- 光线在系统光学表面上的灰尘和其他瑕疵处发生散射
- 天空光是由城市灯光在大气层中的反射所引起，并影响地面天文观测
- 太阳、地球和月亮，它们可能会影响轨道上的望远镜
目录
两种杂散光
杂散光可分为两种截然不同的类型：鬼影和眩光或遮蔽眩光。
在成像系统中，当来自成像场内光源的光线发生两次或多次不必要的反射，随后落入成像元件上时，就会产生鬼影，从而形成不需要的鬼影图像。对于数码相机而言，鬼影最常见的成因之一是光线从成像元件反射回光学系统，随后又从镜片表面反射，从而形成次级图像。
眩光（或称遮蔽眩光）通常发生在光线在光学系统内部散射时，其散射源可能是光学表面的缺陷，也可能是系统中的机械元件。遮蔽眩光还可能由大气对光线的反射引起，例如雾霾或天空辉光。
- 源于成像表面之间的非预期反射
- 由光栅产生的更高阶或未被阻挡的衍射级所致
- 通过明亮散射表面的二次成像进行建模
眩光或遮蔽眩光：
- 将来自光学系统视场外的图像引入
- 源自视野内的明亮光源，或源自温暖表面的热辐射
- 当光线在光学系统内发生散射时
图1. 鬼影示例 ：这张用手机拍摄的照片清晰地显示了三组对焦清晰的蜡烛火焰鬼影。此外，还有第四组延伸的鬼影，其中心位于中间那组清晰的鬼影上。
在设计中发现杂散光为何重要？
杂散光会向图像中引入不需要的光线，从而降低图像的对比度。例如，杂散光可能：
- 降低检测系统的灵敏度。
- 在商业成像系统中生成不美观的图像。
- 导致光投影系统的光斑图案中出现不需要的亮点。
软件如何帮助检测杂散光？
杂散光会向图像中引入不需要的光线，从而降低图像的对比度。例如，杂散光可能：
- 降低检测系统的灵敏度。
- 在商业成像系统中生成不美观的图像。
- 导致光投影系统的光斑图案中出现不需要的亮点。
图 2. 鬼像示例：单个鬼像路径的顺序光线追踪。视场内物体的光线穿过透镜，并在右侧的探测器上形成图像。 随后，部分光线被探测器反射回镜头。镜头的一个表面将光线反射回探测器，但位置有所不同。这个鬼影值得关注，因为鬼影光几乎聚焦在探测器上，这会导致鬼影比光线分散在更大区域时要明亮得多。
光晕可以通过多种、且往往出人意料的光路进入光学系统。您可以使用蒙特卡洛软件来分析其贡献。暴力搜索法会随机生成大量光线，并分析能量在模型中的分布情况。方差缩减法能够高效地找出那些包含低概率事件（如大角度散射）的光路所产生的贡献。
图3. 非预期光 示例：视野内物体的光线散射到镜头卡口上，随后被镜头表面反射至探测器。
模拟杂散光的计算方法
由鬼影和眩光组成的杂散光的分析与控制，是成像系统设计中一项重要且复杂的任务。鬼影源于主光路中各表面产生的多次反射。 特别值得关注的是那些在焦平面上或其附近入射的鬼影——眩光则可能源于光线从镜头卡口、镜片的非光学表面（如平面和边缘）以及被重新成像回探测器本身的探测器表面反射所产生。探测器微结构引起的衍射也会使对探测器反射光的建模过程变得更加复杂。
利用软件对杂散光进行建模
照明系统设计的建模与优化
在设计通用照明、背光显示屏、LED 以及车内照明时，LightTools 照明设计软件可对照明系统设计进行建模和优化。LightTools 提供了增强型杂散光分析功能，进一步提升了该软件业界领先的设计能力、可靠性和准确性。
图 4.光线历史传感器示例：基于表面传感器的边缘光设计光线重建。
汽车照明设计的建模与仿真
在汽车前照灯、尾灯及信号灯的设计建模和实时仿真方面，LucidShape 软件提供了一套完整的设计、仿真和分析工具。
光学系统的建模、分析与优化
对于用于建模成像或自由空间通信系统的软件而言，CODE V 是一款计算机辅助设计软件，可用于光学系统的建模、分析、优化以及提供制造支持。其应用领域包括航空航天、相机、信息显示、微光刻和光子学。
模拟场景中的杂散光及叠加式杂散光源
ImSym 能帮助您了解系统中杂散光的影响，并在成像系统投入生产前提供其端到端的模型。该模型涵盖镜头、传感器以及图像和信号处理器（ISP），使您能够借助精确的定量数据直观呈现图像。这些功能streamline ，助您更快地将下一代成像产品推向市场。
杂散光处理流程
以下是使用是德科技软件分析相机系统中杂散光的典型工作流程：
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