留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于LightTools软件的微光光学系统杂散光分析

朱佳丽 张平 李刚 韦湘宜 费程波 干杰 袁玉芬 季亚萍

朱佳丽, 张平, 李刚, 韦湘宜, 费程波, 干杰, 袁玉芬, 季亚萍. 基于LightTools软件的微光光学系统杂散光分析[J]. 应用光学, 2022, 43(6): 1061-1065. doi: 10.5768/JAO202243.0604004
引用本文: 朱佳丽, 张平, 李刚, 韦湘宜, 费程波, 干杰, 袁玉芬, 季亚萍. 基于LightTools软件的微光光学系统杂散光分析[J]. 应用光学, 2022, 43(6): 1061-1065. doi: 10.5768/JAO202243.0604004
ZHU Jiali, ZHANG Ping, LI Gang, WEI Xiangyi, FEI Chengbo, GAN Jie, YUAN Yufen, JI Yaping. Stray light analysis of low-level-light optical system with LightTools software[J]. Journal of Applied Optics, 2022, 43(6): 1061-1065. doi: 10.5768/JAO202243.0604004
Citation: ZHU Jiali, ZHANG Ping, LI Gang, WEI Xiangyi, FEI Chengbo, GAN Jie, YUAN Yufen, JI Yaping. Stray light analysis of low-level-light optical system with LightTools software[J]. Journal of Applied Optics, 2022, 43(6): 1061-1065. doi: 10.5768/JAO202243.0604004

基于LightTools软件的微光光学系统杂散光分析

doi: 10.5768/JAO202243.0604004
基金项目: 陆军某型号项目
详细信息
    作者简介:

    朱佳丽(1981—),女,硕士,正高级工程师,主要从事微光、红外光学设计。Email:jially340@163.com

    通讯作者:

    张平(1979—),男,博士,正高级工程师,主要从事光电总体设计。Email:zhangping_wuxi@163.com

  • 中图分类号: TN223;O435;TH74

Stray light analysis of low-level-light optical system with LightTools software

  • 摘要: 为解决低照度微弱信号探测的微光光学系统杂散光问题,研究了杂散光的原理和特性。利用光学系统建模软件LightTools对微光光学系统进行仿真建模,并开展杂散光分析。为减少杂散光,在物镜筒的筒壁加工消光螺纹,并针对不同形式的消光螺纹,开展了能量仿真模拟。仿真结果表明,采用螺距0.35 mm的消光螺纹,能够将杂散光系数从7%降低到4%。仿真分析结果与实验结果一致,为其他微弱信号探测光学系统在设计阶段对杂散光进行消除提供了指导。
  • 图  1  微光光学系统结构示意图

    Fig.  1  Structure diagram of low-level-light optical system

    图  2  设置防杂散光光阑的镜筒示意图

    Fig.  2  Schematic diagram of objective lens barrel with anti-stray light diaphragm

    图  3  微光物镜模型图

    Fig.  3  Model of low-level-light objective lens

    图  4  消光螺纹示意图

    Fig.  4  Schematic diagram of extinction threads

    图  5  螺纹M0.5物镜杂散光能量模拟图

    Fig.  5  Simulation diagram of stray light energy of thread M0.5 objective lens

    图  6  螺纹M0.35物镜杂散光能量模拟图

    Fig.  6  Simulation diagram of stray light energy of thread M0.35 objective lens

    表  1  微光光学系统技术指标

    Table  1  Technical indexes of low-level-light optical system

    参数数值
    波长/nm450~850
    视场/(°)10
    焦距/mm112
    口径/mm75
    F1.5
    轴上调制传递函数@50 lp/mm>0.4
    下载: 导出CSV

    表  2  微光物镜(螺纹M0.5)杂散光测量值

    Table  2  Stray light measurement values of low-level-light objective lens (thread M0.5)

    产品编号1#2#3#4#5#6#7#平均值
    杂散光
    系数/%
    5.204.204.304.904.904.204.504.60
    下载: 导出CSV

    表  3  微光物镜(螺纹M0.35)杂散光测量值

    Table  3  Stray light measurement values of low-level-light objective lens (thread M0.35)

    产品编号1#2#3#平均值
    杂散光系数/%3.904.004.204.03
    下载: 导出CSV
  • [1] 岑兆丰, 李晓彤, 朱启华. 光学系统杂散光分析[J]. 红外与激光工程,2007,36(3):300-304. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2007.03.004

    CEN Zhaofeng, LI Xiaotong, ZHU Qihua. Stray light analysis for optical system[J]. Infrared and Laser Engineering,2007,36(3):300-304. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2007.03.004
    [2] BREAULT R. Current technology of stray light[J]. SPIE,1986,675:4-13.
    [3] 常伟军, 耿海峰, 腾国奇, 等. 基于CODEV和LightTools的成像系统初级鬼像分析[J]. 应用光学,2017,38(2):281-284.

    CHANG Weijun, GENG Haifeng, TENG Guoqi, et al. Primary ghost image analysis of imaging system based on CODEV and LightTools[J]. Journal of Applied Optics,2017,38(2):281-284.
    [4] 陈醒, 胡春晖, 颜昌翔, 等. 大视场空间可见光相机的杂散光分析与抑制[J]. 中国光学,2019,12(3):678-685. doi: 10.3788/co.20191203.0678

    CHEN Xing, HU Chunhui, YAN Changxiang, et al. Analysis and suppression of space stray light of visible cameras with wide field of view[J]. Chinese Optics,2019,12(3):678-685. doi: 10.3788/co.20191203.0678
    [5] 李洋, 鲍书龙, 穆生博, 等. 透射式光学系统焦平面鬼像特性及验证[J]. 光学 精密工程,2021,29(11):2567-2573. doi: 10.37188/OPE.20212911.2567

    LI Yang, BAO Shulong, MU Shengbo, et al. Ghost image characteristic and experimental verification of focal plane in refractive optical systems[J]. Optics and Precision Engineering,2021,29(11):2567-2573. doi: 10.37188/OPE.20212911.2567
    [6] 梅超. 大口径多光谱变焦光学系统杂散光分析与抑制技术研究[D]. 西安: 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所), 2014.

    MEI Chao. The study of stray light analysis and suppressing technology in large pupil multi-spectral zoom optical system[D]. Xi'an: Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, 2014.
    [7] 郭帮辉, 王健, 黄剑波, 等. 三波段光学成像系统设计及鬼像分析[J]. 光子学报,2014,43(1):104-108.

    GUO Banghui, WANG Jian, HUANG Jianbo, et al. Design of tripleband optical imaging system and analysis of ghost image[J]. Acta Photonica Sinica,2014,43(1):104-108.
    [8] 曹华保, 卢兴强, 范滇元. 用ZEMAX完成复杂光学系统的鬼像分析[J]. 中国激光,2010,37(5):1236-1239. doi: 10.3788/CJL20103705.1236

    CAO Huabao, LU Xingqiang, FAN Dianyuan. Ghost analysis for complex optical systems based on ZEMAX[J]. Chinese Journal of Lasers,2010,37(5):1236-1239. doi: 10.3788/CJL20103705.1236
    [9] 宋延松, 杨建峰, 李福, 等. 基于杂散光抑制要求的光学表面粗糙度控制方法研究[J]. 物理学报,2017,66(19):84-92. doi: 10.7498/aps.66.194201

    SONG Yansong, YANG Jianfeng, LI Fu, et al. Method of controlling optical surface roughness based on stray light requirements[J]. Acta Physica Sinica,2017,66(19):84-92. doi: 10.7498/aps.66.194201
    [10] 王文芳, 杨晓许, 姜凯, 等. 大视场红外折反光学系统杂散光分析[J]. 红外与激光工程,2013,42(1):138-142. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2013.01.025

    WANG Wenfang, YANG Xiaoxu, JIANG Kai, et al. Stray light analysis of catadioptric infrared optical system with large field[J]. Infrared and Laser Engineering,2013,42(1):138-142. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2013.01.025
    [11] 孙林. 成像光学系统杂散光系数分析与计算[D]. 长春: 长春理工大学, 2019.

    SUN Lin. Analysis and calculation of the veiling glare index in optical systems[D]. Changchun: Changchun University of Science and Technology, 2019.
    [12] 李朝辉. 长焦距大口径光学系统杂散光测试技术研究[D]. 西安: 中科院西安光学精密机械研究所, 2016.

    LI Zhaohui. Stray light testing technology research of long focal length and large aperture optical system[D]. Xi'an: Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS, 2016.
    [13] ROCK D F. OARDAS-A new ray-based stray radiation analysis program[J]. SPIE, 1987, 0675: 85-94.
    [14] BREAULT R. Control of stray light[M]. New York: McGraw-Hill Inc, 1995: 23-24.
    [15] LIU Y, AN X Q, WANG Q. Accurate and fast stray radiation calculation based on improved backward ray tracing[J]. Applied Optics,2013,52(4):B1-B9. doi: 10.1364/AO.52.0000B1
  • 加载中
图(6) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  149
  • HTML全文浏览量:  63
  • PDF下载量:  35
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-30
  • 修回日期:  2022-10-08
  • 网络出版日期:  2022-10-12
  • 刊出日期:  2022-11-14

目录

    /

    返回文章
    返回