3. 杂散光评价指标：点源透过率(PST)、杂散光系数、鬼像能量比、信杂比

做杂散光分析这么多年，我最大的体会就是：没有指标，就没法量化问题。你总不能跟领导说“这个镜头杂散光有点多，得改改”吧？领导肯定问你：“多多少？改完能好多少？”

所以这一章，咱们就把四个最常用的评价指标掰开揉碎讲清楚。说白了，它们就是杂散光领域的“度量衡”。

3.1 点源透过率（PST）

PST 是我个人最常用的指标，没有之一。它衡量的是：系统对离轴点光源的抑制能力。

定义很简单：

PST(θ) = E_d(θ) / E_i(θ)

其中 E_d 是探测器上的辐照度，E_i 是入瞳处的辐照度，θ 是离轴角度。

嗯，这里要注意：PST 是个角度函数。同一个系统，离轴 5° 和离轴 30° 的 PST 值可能差好几个数量级。

PST 的典型数量级是这样的：

我曾经遇到过一个项目，仿真出来的 PST 在 30° 离轴时突然跳高了两个数量级。排查了半天，发现是遮光罩内壁的一个台阶面刚好在 30° 时被直接照亮。这就是 PST 的价值——它能帮你定位问题角度。

3.2 杂散光系数

这个指标更“工程化”一些。它描述的是：杂散光在总信号中的占比。

定义式：

η = Φ_stray / (Φ_signal + Φ_stray)

Φ_stray 是杂散光通量，Φ_signal 是目标信号通量。

你想想看，如果 η = 0.01，意味着 1% 的能量是杂散光。对于红外系统来说，这个值超过 0.05（5%）基本就不可接受了。

举个例子：同一个镜头，白天测杂散光系数可能是 0.02，晚上对着月亮测可能变成 0.2。因为光源变了，但 PST 曲线是不变的。

我个人习惯在项目验收时，两个指标都测。PST 用来验证仿真模型，杂散光系数用来评估实际成像质量。

3.3 鬼像能量比

鬼像，说白了就是镜片之间的多次反射形成的虚假像。红外系统里尤其麻烦，因为红外镜片折射率大，反射率也大。

鬼像能量比的定义：

G = E_ghost / E_total

E_ghost 是鬼像在探测器上的能量，E_total 是总能量。

我做过一个双波段红外系统，仿真发现有个鬼像能量比达到了 0.08（8%）。一开始以为是计算错了，后来用光线追迹一看，是第三面和第五面之间形成了一个“谐振腔”，光线在里面来回反射了 7 次才出来。

鬼像能量比的典型阈值：

• < 0.001：几乎不可见，高端系统要求
• 0.001 ~ 0.01：弱鬼像，一般系统可接受
• 0.01 ~ 0.05：明显鬼像，需要增透膜或结构优化
• > 0.05：不可接受，必须改设计

3.4 信杂比（SCR）

信杂比，Signal-to-Clutter Ratio，是目标信号与背景杂散光的比值。它跟杂散光系数有点像，但更强调“目标”和“背景”的对比。

定义：

SCR = (S_target - μ_background) / σ_background

S_target 是目标区域的信号，μ_background 是背景均值，σ_background 是背景标准差。

你想想看，如果 SCR = 3，意味着目标信号比背景杂散光高 3 个标准差。对于红外搜索跟踪系统，SCR > 5 才算可靠检测。

3.5 四个指标的关系

这四个指标不是孤立的。它们从不同角度描述同一个问题：

• PST：系统的“先天”杂散光抑制能力
• 杂散光系数：实际工况下的杂散光占比
• 鬼像能量比：专门针对镜片反射的杂散光
• 信杂比：最终成像质量的评判

它们之间的关系可以这样理解：PST 是“硬件指标”，杂散光系数和鬼像能量比是“中间指标”，SCR 是“最终指标”。

下面这张图能帮你理清它们的关系：

从这张图可以看得很清楚：PST 是源头，SCR 是终点。中间通过杂散光系数和鬼像能量比来衔接。