一、引言

杂散光分析分为“仿真”与“分析”两个步骤，其中，仿真要最大程度模拟光学系统测试时的情况，仿真这一步要求我们在仿真软件中根据实际情况建模并设置光学参数，如果这一步设置不准确仿的就不“真”，而分析这一步主要是考验仿真工程师的能力，不同的工程师可能会在分析时有不同的见解~

本文以LightTools软件中的Cooke Triplet鬼像分析示例为基础，本文【光学系统的杂光分析（八）】对LightTools官方杂散光分析示例文件PDF进行了翻译，由于示例文件中模型已经搭建好了，所以本文主要讲的是使用LightTools可以实现怎样的分析功能，本系列后续推文会详细介绍自己在Zemax/CodeV设计好的系统应该怎样导入LightTools，在LightTools中怎样进行仿真。

二、示例文件获取

在LightTools软件中，有许多自带的示例文件供我们学习和参考。

温馨提示：小编使用的LightTools版本是9.1，老爷们也可以移步之晓光学知识星球直接下载.lts源文件与示例PDF文件哦~~点下方链接找到本文对应标题即可~~

Cooke Triplet鬼像分析示例文件通常位于软件的示例模型库中。具体路径如下：

① 打开LightTools软件。

② 在软件界面中，点击顶部菜单栏的“工具”选项，点击下拉栏中的“示例模型库”。

③ 在弹出的窗口中选择“LightTools库”-“Stray Light Analysis”-“Cooke Triplet Ghost”

④ 双击右侧方框中的.lts文件打开即可开始我们的分析之旅。方框上方还有官方示例PDF文件，只不过是英文版。

三、分析步骤详解

01模型概览

打开Cooke Triplet示例文件后，我们首先看到的是一个包含光源、剖开的Cooke Triplet镜头组（包括镜片与镜筒）和像平面的模型。

02运行模拟

①设置模拟参数：在LightTools中，在顶部菜单栏中找到“光线追迹”-“模拟输入”即可弹出模拟光线的设置界面，本次运行10,000条模拟光线，相对光线功率阈值设置为0，在自己的系统中，可以根据项目要求设置这两个参数。

② 在“光线路径”与“数据收集”选项中，开启正向接收器的收集功能，开启前向模拟的收集功能，为了便于观察，将显示设置为每条路径显示5条光线。

③ 添加路径过滤器：这一步是为后续光线路径分析做准备，上述操作后软件一般会自动为接收器添加RayPathFilter。

④ 点击菜单栏“光线追迹”-“开始所有模拟”或视图上方的红色感叹号图标开始运行模拟，本次光线数量比较少所用时间比较短，在平时分析自己的系统时追迹光线总数会多一些，这个过程在十几分钟到十几个小时不等。

03分析模拟结果

①查看所有路径结果：运行模拟后，我们可以看到视图中显示了包含所有路径的模拟结果，不同颜色的光线代表不同路径。

②在菜单栏中点击“分析”-“照度显示”-“LumViewer”，由于本次分析光源只设置了0°平行光，所以光线经过库克三片式后在像面中央（0，0）位置处聚焦，表现为一个强烈的中心峰值，该中心峰值为预期的成像路径，绿色和蓝色部分为杂散光情况。

③点击菜单栏“分析”-“光线路径”-“receiver_9”打开光线路径管理器查看每个路径的贡献，首先双击功率列，按功率对路径进行排序，移除功率最大的成像路径后，我们可以看到所有鬼像路径对接收器的贡献。

上图为示例文件中的附图，小编实操时截图如下，成像路径显示为暗蓝色，移除后可以观察到照度图和之前有明显变化，注意观察结果的尺度变化，这有助于我们更清晰地识别鬼像的影响。

④ 查找关键路径：逐一检查每个路径，直到找到对剩余中心峰值有贡献的路径。这个路径几乎处于焦点位置，可能会对成像质量造成最大的影响。查看某条特定路径对成像的影响，通常会看到一个单一的、强烈的中心峰值，这有助于我们明确该路径对鬼像的贡献程度。

⑤查看路径细节：取消前向模拟的显示，只显示接收器的光线路径显示，在3D视图下，我们可以确认该路径的具体反射情况。

在光线路径分析器中，点击“路径详细信息”，在“路径编号”中输入刚才查找到的关键路径，即可看到路径的详细说明，该路径在最后一个透镜（第7行Lens_03）表面反射，又经过第二个透镜、第一个透镜后，在第一个镜头表面（第12行Lens_01）反射，又经过第二个透镜、第三个透镜后最终到达像平面。这种详细的路径分析有助于我们理解鬼像的产生机制。

⑥分析剩余路径贡献：移除成像路径和之前识别的关键路径后，我们可以确认剩余的鬼像贡献。通常，这些剩余的鬼像贡献是弥散的，对成像质量的影响相对较小。

四、总结

通过上述步骤，我们了解了LightTools鬼像分析的初步方法，示例中仅展示了成像路径中轴上视场的鬼像分析方法，这只是杂散光分析工作的冰山一角，实际光学系统的杂散光可能存在于轴外视场以及成像视场之外，红外系统更是涉及热辐射杂散光以及冷反射等情况，光学工程师需要根据杂散光分析结果调整初版设计镜头的表面形状、材料或涂层等，从而优化光学系统的性能。杂散光分析是光学设计中不可或缺的一部分，而LightTools为我们提供了一个强大且直观的工具来完成这项任务。通过今天的介绍，希望大家能够掌握如何使用LightTools进行鬼像分析的基本方法，不妨尝试自己动手操作一下这个Cooke Triplet示例哦~