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總結(jié) 本文和相應(yīng)的實例文件，演示了在FRED中為您的光學(xué)設(shè)計文件準(zhǔn)備鬼像分析的過程，介紹了能夠幫助自動運行二階鬼像分析的一個腳本工具。腳本運行后，使FRED文件包含了系統(tǒng)中所有二階鬼像路徑的結(jié)果，提供了所有二階鬼像路徑的摘要信息，另外為每個鬼像表面對創(chuàng)建了獨特的用戶定義光線路徑，這樣一旦有需要，就能夠被追跡。

在成像系統(tǒng)中，雜散光的成因有很多，具體如下： ?鬼像 之所以叫作鬼像是因為像面離焦或者是由明亮的光源成鬼影一樣的像。鬼像是由透鏡表面的反射引起的。光線從透鏡表面反射偶數(shù)次就會形成鬼像。有兩次反射鬼像，四次反射鬼像等等。僅一個鏡面（比如卡塞格林望遠(yuǎn)鏡）構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)是不會形成鬼像的。如果陽光在拍攝視場內(nèi)或附近時，鬼像就會出現(xiàn)在影像中。汽車的頭燈或者街燈也會在夜間攝影時造成雜散光。

功能特性? 序列與非序列光線追跡? 全面透析光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 ? 照明與非成像系統(tǒng)設(shè)計? 雜散光與鬼像分析? 相干光束傳播模擬 ? 成像系統(tǒng)設(shè)計和實際場景渲染? 自發(fā)熱輻射分析? 公差分析與系統(tǒng)調(diào)試 FRED主要功能 ? 可進(jìn)行PSF、MTF、點列圖、三階像差、光程差、雜散光路徑、重點采樣、鬼像、PST與關(guān)鍵被照面、衍射、冷反射、紅外熱成像分析

7.FRED如何記錄熱散射路徑 在高級光線追跡完成后，當(dāng)選擇保持光線歷史選項，FRED就具有了一個可得到的雜散光報告。然后我們就可以從工具菜單請求一個詳述鬼像和散射路徑如何到達(dá)任何表面的雜散光報告。圖14顯示了具有創(chuàng)建/使用光線歷史文件選項和確定選擇的光線路徑選項的高級光線追跡對話框。

FRED如何記錄熱散射路徑 在高級光線追跡完成后，當(dāng)選擇保持光線歷史選項，FRED就具有了一個可得到的雜散光報告。然后我們就可以從工具菜單請求一個詳述鬼像和散射路徑如何到達(dá)任何表面的雜散光報告。圖14顯示了具有創(chuàng)建/使用光線歷史文件選項和確定選擇的光線路徑選項的高級光線追跡對話框。

它允許瞬時鬼像分析，也可以用非常快速的方法去確定最大干擾的表面組合。鬼像是由于光學(xué)系統(tǒng)對表面間進(jìn)行分析，形成了意想不到的圖像。透鏡表面具有的反射光強(qiáng)度取決于應(yīng)用于這些表面的玻璃折射率本身的增透膜類型。透鏡內(nèi)表面的光反射將被再次反射，可能形成靠近成像表面的圖像。這樣虛擬的圖像被稱為鬼像。表面可能的組合數(shù)有助于n（n-1）/2的鬼像，其中n指在系統(tǒng)里透鏡表面的數(shù)值。

但在實際的應(yīng)用中，我們只需要計算其賽德爾系數(shù)SPHA。如何查看三階像差賽德爾系數(shù)大小：我們這里利用近軸分析工具“paraxial analysis”,可以計算系統(tǒng)的一階和三階系數(shù)。1.

此過程通常稱為鬼像。 為了使這些反射到達(dá)像平面，必須在分配給鏡頭表面的光線跟蹤控件上允許偶數(shù)次反射（2、4、6，..）。 兩次反射稱為一階鬼像，四個反射稱為二階鬼像，依此類推。 另一個關(guān)于光線代系的案例來自于對法布里-珀羅效應(yīng)的建模。盡管法布里-珀羅的透射率和反射率的表達(dá)是通過項的無限求和而得出的，但對光線分裂的限制必然導(dǎo)致累加的終止。

屈光元件的二次反射會產(chǎn)生不想要的鬼像。

■ 相干場分析顯示標(biāo)量或極化矢量場的幅度、能量、相位和波前圖。■ 波前計算具有Zernike分解能力的波前分析和繪圖。■ 部分相干性對于特定的應(yīng)用，可以執(zhí)行部分相干光源和分析。

此過程通常稱為鬼像。為了使這些反射到達(dá)像平面，必須在分配給鏡頭表面的光線跟蹤控件上允許偶數(shù)次反射（2、4、6，..）。兩次反射稱為一階鬼像，四個反射稱為二階鬼像，依此類推。 另一個關(guān)于光線代系的案例來自于對法布里-珀羅效應(yīng)的建模。盡管法布里-珀羅的透射率和反射率的表達(dá)是通過項的無限求和而得出的，但對光線分裂的限制必然導(dǎo)致累加的終止。

相比之下，一些分析量是基于文本格式并顯示在FRED GUI的文本窗口（Text Window）。 FRED的光線追跡路徑報告和雜散光報告提供了每個獨特的光線路徑詳細(xì)報告，散射路徑和鬼像路徑允許快速理解和診斷模型。 為什么FRED這個特性非常有用： 在激光系統(tǒng)，照明，成像行業(yè)中，FRED可以為各種應(yīng)用程序提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

該軟件可以將波長和權(quán)重自動地合成來創(chuàng)建一種給定的顏色，這個功能對于分析和設(shè)計需要用色度法計算的系統(tǒng)是非常有用的。下圖所示的是在一個面上兩種LEDs的可視化照度圖，還有在一個面上用三個LEDs合成的彩色圖像。 還可以使用FRED的數(shù)字化工具來輸入用于二向色性的膜層以及在顯示中的顏色過濾器和抗反射膜層。

通過創(chuàng)建第二個分析面、繞Y軸旋轉(zhuǎn)90度然后重置窗口x限制的值，可以完成在這個區(qū)域上的計算。需要設(shè)置分析面上的光線規(guī)格，只有像平面上的光線可以用于計算。圖2顯示了光線網(wǎng)格，它定義了追跡穿過透鏡到達(dá)成像面的光源。在插圖中出現(xiàn)了超過600μm的能量密度計算側(cè)視圖，圖3顯示了最大能量密度的位置，這個可以從FRED輸出窗口中的信息輸出欄中得到（見圖4）。

因為FRED如何模擬和傳播的相干光束的，這樣做（設(shè)定帶孔的吸收面）將在輸出面產(chǎn)生有相同的輻照度，濾波器沒有起到作用。FRED采用高斯光束分解（GBD）的廣義形式來傳播相干場，也稱為復(fù)和光線追跡。對于FRED中相干性的詳細(xì)討論，請參考關(guān)于FRED應(yīng)用說明中關(guān)于相干性的模擬。

</p><p><strong>總結(jié)</strong>：</p><p>到此球差分析就結(jié)束了，FRED提供的分析工具最多可分析到三階像差，對于高階球差的分析則需要自定義腳本，畢竟FRED不是專門透鏡設(shè)計軟件，它可以導(dǎo)入zemax等光學(xué)軟件設(shè)計好的結(jié)構(gòu)。</p>

本應(yīng)用說明介紹了兩種模擬LED的方法，強(qiáng)調(diào)了一些有用的分析工具。 FRED用于LED建模CAD導(dǎo)入■ FRED可以導(dǎo)入IGES和STEP格式CAD模型，允許光學(xué)和機(jī)械元件的快速集成。■ 一些LED廠商網(wǎng)上提供CAD文件，如Cree，OSRAM，Philips Lumileds，Bridgelux。

通過去除光束中的高階模和噪聲，空間濾波器是一種用于提高激光質(zhì)量的技術(shù)。為了在FRED中準(zhǔn)確模擬激光通過一個空間濾波器，光在通過濾波器之后光場的重新合成是非常重要的。這樣做將會精確的模擬在孔徑上的裁剪。在本篇文章中，將會闡述Gabor分解的光合成技術(shù)。 相干光的高斯子束模型 通過使用一個稱為高斯光束分解（GBD）的技術(shù)，可以在FRED中實現(xiàn)相干光的模擬。

分析結(jié)果 關(guān)鍵/照明物分析表明從視場外部進(jìn)來的光線沒有直接的路徑到達(dá)攝像頭。攝像頭捕捉到在M2和M3附近的望遠(yuǎn)鏡支撐結(jié)構(gòu)、立面軸承和圓頂?shù)装濉Ｋ羞@些物體由外部光源照明，光線從圓頂?shù)捻敳炕蛘吲帕性趫A頂壁的通風(fēng)口進(jìn)入。 黑色圓頂內(nèi)部，到達(dá)藍(lán)色攝像頭探測器平面的雜散光占整個光通量的4%。藍(lán)色攝像頭捕捉到來自二色分束鏡的強(qiáng)烈的紅色鬼像反射。

此過程通常稱為鬼像。 為了使這些反射到達(dá)像平面，必須在分配給鏡頭表面的光線跟蹤控件上允許偶數(shù)次反射（2、4、6，..）。 兩次反射稱為一階鬼像，四個反射稱為二階鬼像，依此類推。 另一個關(guān)于光線代系的案例來自于對法布里-珀羅效應(yīng)的建模。盡管法布里-珀羅的透射率和反射率的表達(dá)是通過項的無限求和而得出的，但對光線分裂的限制必然導(dǎo)致累加的終止。