雜散光抑制設計與分析

內容簡介

雜散光是光學系統中非正常傳輸光的總稱，它對光學系統的成像質量有嚴重的影響。雜散光的分析、計算以及消除是確保光學系統成像質量的重要前提。本書討論了光學系統工程實施中亟待解決的問題，從雜散光的基本理論出發，給出了雜散光分析的路徑，從而實現對光學系統進行消除雜散光的設計。與以往文獻僅論述光學散射和雜散光的原理不同，它們很少討論雜散光在工程實踐中的應用。本書不但總結了這些重要科學成果，為更詳細的研究提供了索引信息，而且還將這些科學成果應用于光學系統工程中。同時，本書還考慮了執行雜散光分析時的經濟學問題，這也是當前文獻中缺乏的一個維度。書中為各種預算提供了方法和解決方案，同時量化了每種方法相關的準確性。

作者簡介

Eric C.Fest是美國雷神公司資深光學設計工程師，擅長偏振光學、光度學、傳感器設計、地球測量等。

精彩書評

與以往文獻僅論述光學散射和雜散光的原理不同，它們很少討論雜散光在工程實踐中的應用。本書不但總結了這些重要科學成果，為更詳細的研究提供了索引信息，而且還將這些科學成果應用于光學系統工程中。同時，本書還考慮了執行雜散光分析時的經濟學問題，這也是當前文獻中缺乏的一個維度。書中為各種預算提供了方法和解決方案，同時量化了每種方法相關的準確性。

目錄

第 １ 章 　 簡介和術語 　 / １ 　
１．１　 研讀本書的前提條件 　 / ４ 　
１．２　 本書的組織結構 　 / ４ 　
１．３　 雜散光術語 　 / ６ 　
１．４　 小結 　 / １０ 　
參考文獻 　 / １０
第 ２ 章 　 雜散光分析中的基本輻射度學 　 / １２ 　
２．１　 輻射度學術語 　 / １３ 　
２．２　 輻射傳輸 　 / ２８ 　
２．３　 探測器響應度 　 / ３５ 　
２．４　 小結 　 / ３６ 　
參考文獻 　 / ３７
第 ３ 章 　 雜散光分析中的基本光線追跡 　 / ４０ 　
３．１　 建立雜散光模型 　 / ４０ 　
３．２　 光線追跡 　 / ４３
３．３　 小結 　 / ５８ 　
參考文獻 　 / ５９
第 ４ 章 　 光學表面粗糙度和涂層引起的散射 　 / ６０ 　
４．１　 未鍍膜的光學表面粗糙度引起的散射 　 / ６１ 　
４．２　 鍍膜光學表面粗糙度引起的散射 　 / ７２ 　
４．３　 劃痕和凹痕引起的散射 　 / ７４ 　
４．４　 小結 　 / ７５ 　
參考文獻 　 / ７５
第 ５ 章 　 微粒污染物引起的散射 　 / ７７ 　
５．１　 球形微粒的散射(米氏散射理論) 　 / ７９ 　
５．２　 微粒密度函數模型 　 / ８１ 　
５．３　BSDF 模型 　 / ９０ 　
５．４　 污染物散射與表面粗糙度散射的比較 　 / ９５ 　
５．５　 體材料內雜質引起的散射 　 / ９５ 　
５．６　 分子污染物 　 / ９８ 　
５．７　 小結 　 / ９８ 　
參考文獻 　 / ９９
第 ６ 章 　 黑化表面處理引起的散射 　 / １０２ 　
６．１　 黑化表面處理的光散射的物理過程 　 / １０３ 　
６．２　 黑化表面處理的選擇標準 　 / １１４ 　
６．３　 黑化表面處理的類型 　 / １１６ 　
６．４　 常用的黑化表面處理的概論 　 / １２１ 　
６．５　 小結 　 / １２２ 　
參考文獻 　 / １２３
第 ７ 章 　 鬼反射、孔徑衍射和衍射光學元件的衍射 　 / １２５ 　
７．１　 鬼反射 　 / １２５
７．２　 孔徑衍射 　 / １３４ 　
７．３　 衍射光學元件的衍射 　 / １４０ 　
７．４　 小結 　 / １４４ 　
參考文獻 　 / １４５
第 ８ 章 　 針對雜散光抑制的光學設計 　 / １４７ 　
８．１　 使用視場光闌 　 / １４７ 　
８．２　 無遮攔光學設計 　 / １４９ 　
８．３　 大限度地減少孔徑光闌與焦平面之間的光學元件數目 　 / １５１ 　
８．４　 里奧光闌使用方法 　 / １５２ 　
８．５　 使用光瞳掩模來遮擋支柱和其他遮擋物的衍射和散射 　 / １５５ 　
８．６　 大限度地減少孔徑光闌的光照強度 　 / １５６ 　
８．７　 大限度地減少光學元件的數量,尤其是折射元件的數量 　 / １５６ 　
８．８　 避免將光學元件放置在中間像面上 　 / １５７ 　
８．９　 避免將鬼像聚焦在焦平面上 　 / １５７ 　
８．１０　 降低漸暈(包括支柱的投影立體角) 　 / １５８ 　
８．１１　 使用時間、頻譜或偏振濾波器 　 / １５９ 　
８．１２　 在紅外系統中使用非均勻補償和反射式暖屏 　 / １６０ 　
８．１３　 小結 　 / １６３ 　
參考文獻 　 / １６４
第 ９ 章 　 擋板和冷屏設計 　 / １６５ 　
９．１　 主擋板和冷屏的設計 　 / １６６ 　
９．２　 主擋板和冷屏的葉片設計 　 / １７０ 　
９．３　Cassegrain 型系統的擋板設計 　 / １７６ 　
９．４　 反射擋板葉片的設計 　 / １８１ 　
９．５　 掩模的設計 　 / １８３ 　
９．６　 小結 　 / １８４ 　
參考文獻 　 / １８５
第 １０ 章 　BSDF 、 TIS 和系統雜散光的測量 　 / １８６ 　
１０．１　BSDF 的測量(散射計) 　 / １８６ 　
１０．２　TIS 的測量 　 / １８９ 　
１０．３　 系統雜散光的測量 　 / １９０ 　
１０．４　 內部雜散光測試 　 / １９６ 　
１０．５　 小結 　 / １９６ 　
參考文獻 　 / １９６
第 １１ 章 　 雜散光工程過程 　 / １９８ 　
１１．１　 定義雜散光要求 　 / ２００ 　
１１．２　 光學系統設計與表面粗糙度、污染等級和涂層的選取 　 / ２０２ 　
１１．３　 構建雜散光模型,設置擋板和表面處理狀態 　 / ２０３
　 １１．４　 計算雜散光性能 　 / ２０３ 　
１１．５　 構建和測試 　 / ２０４
　 １１．６　 流程結束 　 / ２０５
　 １１．７　 小結 　 / ２０６ 　
１１．８　 經驗和指南 　 / ２０７ 　
參考文獻 　 / ２０８