11.1 杂散光控制¶

杂散光（Stray Light）是指到达探测器靶面的、来自于非预期成像路径的光辐射。它会在图像中产生亮雾、光晕、鬼像（Ghost Image）等伪像，导致对比度下降和光谱数据"污染"，在高光谱成像和微弱信号探测中危害尤为突出。

一、杂散光的来源¶

外界太阳直射 / 强点光源
    ↓
镜筒内壁多次反射
    ↓                    → 到达探测器（非成像光路）
透镜镀膜缺陷 / 气泡 / 划痕散射
    ↓
光机结构内壁漫反射

点源透过率（Point Source Transmittance, PST）描述视场外特定角度的点源光对像面的污染程度：

$$PST(\theta) = \frac{E_{stray}(像面)}{E_{source}(入瞳)}$$

其中 $\theta$ 为杂散光入射角，$E_{stray}$ 为杂散光引起的像面辐照度，$E_{source}$ 为光源在入瞳处产生的辐照度。PST 越小，系统越干净，高端遥感仪器可要求 $PST < 10^{-6}$。

在实际图像上用杂散光背景电平估算：

$$SCR = \frac{\mu_{signal}}{\mu_{stray}}$$

帧级处理时，SCR < 10 会严重影响弱目标检出，需在光机设计阶段解决。

在主镜筒前加长遮光罩，使视场外方向的强光源（如太阳）无法直射进入孔径，是最有效的第一道屏障。遮光罩长度由排除角（Exclusion Angle）决定，角度越小，遮光罩越长。

在镜筒内壁排列一系列锐利的刃边环（挡光环），截断打到内壁并向探测器方向反射的光线：

→ 光线 → [挡光环1] → [挡光环2] → [挡光环3] → 探测器
              ↓截断斜射光

挡光环间距和尺寸需根据主孔径和焦距的几何关系精确设计，常借助 TracePro / FRED 等光线追迹软件仿真优化。

2026-03-03