2、关键参数：点源透过率(PST)、杂散光系数、鬼像能量比、双向散射分布函数(BSDF)
做杂散光抑制设计，说白了就是跟四个参数打交道。你把这四个参数吃透了，设计就有了方向。我刚开始接触杂散光分析时，总觉得指标太多记不住，后来发现它们其实各管一摊，分工很明确。
咱们一个一个来拆解。
2.1 点源透过率（PST）—— 系统对杂散光的“敏感度”
PST 是衡量光学系统对离轴杂散光抑制能力的核心指标。它的定义很简单：
PST(θ) = 离轴角 θ 方向入射的杂散光在像面产生的辐照度 / 同轴方向目标光源在像面产生的辐照度
嗯，这里要注意：PST 是一个比值，无量纲。数值越小，说明系统对那个方向的杂散光抑制得越好。
我个人习惯把 PST 曲线画出来看。横轴是离轴角，纵轴是 PST 值。一条好的 PST 曲线，在离轴角大于 10° 之后应该快速下降，最好能到 10⁻⁴ 甚至 10⁻⁶ 量级。
| 离轴角范围 | 典型 PST 要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 0° ~ 5° | 10⁻² ~ 10⁻³ | 近轴区域，杂散光主要来自镜面散射 |
| 5° ~ 30° | 10⁻³ ~ 10⁻⁵ | 中离轴区，遮光罩和 baffle 起主要作用 |
| > 30° | 10⁻⁵ ~ 10⁻⁷ | 大离轴区，主要靠结构遮挡 |
实战技巧：我在项目中遇到过 PST 曲线在某个离轴角突然“翘起来”的情况。一查，发现是遮光罩内壁有个台阶反射造成的。所以看 PST 曲线不能只看整体趋势，要盯着每一个异常凸起追根溯源。
2.2 杂散光系数 —— 像面“脏”的程度
杂散光系数描述的是像面上杂散光能量占总能量的比例。它跟 PST 的区别在于：PST 是针对特定离轴方向的，而杂散光系数是综合了所有方向的贡献。
计算公式：
杂散光系数 = 像面杂散光总能量 / (像面杂散光总能量 + 目标像总能量) × 100%你想想看，如果一个系统的杂散光系数是 5%，意味着像面上有 5% 的能量是“脏”的，不是来自目标本身。对于高精度测量系统，这个值通常要求小于 1%。
避坑指南：我曾经在一个星敏感器项目里，杂散光系数仿真做到 0.8%，觉得稳了。结果装调后实测到了 2.3%。后来发现是镜筒内壁的螺纹消光结构加工精度不够，实际散射比仿真模型大了一个数量级。所以仿真时一定要给散射模型留余量，别卡着指标做。
2.3 鬼像能量比 —— 镜头内部的“幽灵”
鬼像是光线在透镜表面之间多次反射形成的二次像。它不遵循正常光路，会在像面上形成模糊的光斑或亮环。
鬼像能量比的定义：
鬼像能量比 = 鬼像光斑能量 / 正常像点能量
这个参数对成像系统特别重要。我记得有一次做长焦镜头设计，鬼像能量比仿真只有 0.5%，觉得问题不大。结果样机拍出来的照片在逆光条件下，画面中心有一个明显的亮斑——就是鬼像。后来排查发现是某片透镜的曲率半径刚好让反射光聚焦到了像面附近。
鬼像分析的关键步骤：
- 列出所有可能产生鬼像的透镜表面组合（通常是曲率半径相近的两个面）
- 追迹每个组合的鬼像光路，看是否在像面附近聚焦
- 计算鬼像能量比，筛选出能量占比超过 0.1% 的组合
- 优化镀膜或调整曲率，把高能量鬼像打散
个人经验：我一般要求鬼像能量比控制在 0.1% 以下。如果某个组合超过 0.5%，必须改设计。别指望镀膜能救——增透膜在宽波段下很难做到 0.1% 以下的剩余反射率。
2.4 双向散射分布函数（BSDF）—— 表面的“性格”
BSDF 描述的是光线照射到表面后，向各个方向散射的能量分布。它是杂散光分析中最基础、也最关键的输入参数。
BSDF 包含三个子项：
- BRDF（双向反射分布函数）—— 反射方向的散射
- BTDF（双向透射分布函数）—— 透射方向的散射
- BDDF（双向衍射分布函数）—— 衍射方向的散射（通常用于光栅表面）
BSDF 的单位是 sr⁻¹（每球面度）。数值越大，说明表面越“粗糙”，散射越强。
| 表面类型 | 典型 BSDF 值（@ 10° 散射角） | 应用场景 |
|---|---|---|
| 抛光镜面 | 10⁻⁴ ~ 10⁻⁵ sr⁻¹ | 主镜、次镜 |
| 黑色阳极氧化 | 10⁻² ~ 10⁻³ sr⁻¹ | 遮光罩内壁、 baffle |
| 消光漆（Aeroglaze Z306） | 10⁻¹ ~ 10⁻² sr⁻¹ | 高要求遮光结构 |
| 碳纳米管黑体 | 1 ~ 10⁻¹ sr⁻¹ | 超低反射率场景 |
避坑指南：千万别直接用厂商给的 BSDF 标称值做仿真。我吃过这个亏——某款消光漆标称 BSDF 是 0.05 sr⁻¹，实测到了 0.12 sr⁻¹。原因是喷涂工艺不同，表面微观形貌差异很大。建议每次来料都抽样测一下 BSDF，建立自己的数据库。
2.5 四个参数的关系 —— 一张图说清楚
这四个参数不是孤立的。它们之间的关系，我用一张 SVG 图来展示：
2.6 参数之间的换算关系
在实际工程中，我们经常需要从一个参数推导另一个。这里给出几个常用的换算关系：
// 从 BSDF 计算 PST（简化模型）
PST(θ) ≈ Σ [ BSDF_i × Ω_i × τ_i(θ) ]
其中：
- BSDF_i：第 i 个表面的散射函数
- Ω_i：第 i 个表面到像面的立体角
- τ_i(θ)：第 i 个表面在离轴角 θ 方向的透过率因子
// 从 PST 计算杂散光系数
杂散光系数 = ∫ PST(θ) × L(θ) dΩ / (E_target + ∫ PST(θ) × L(θ) dΩ)
其中：
- L(θ)：环境杂散光源的辐亮度分布
- E_target：目标在像面产生的辐照度
实用建议：我一般不会手动算这些积分。用 LightTools 或 TracePro 做蒙特卡洛追迹更靠谱。但理解这些关系很重要——它能帮你判断仿真结果是否合理。比如 BSDF 输入错了，PST 曲线形状就会异常，你一眼就能看出来。
2.7 本章小结
四个参数，各司其职：
- PST 告诉你系统对哪个方向的杂散光最敏感
- 杂散光系数 告诉你像面整体有多“脏”
- 鬼像能量比 告诉你镜头内部有没有“幽灵”
- BSDF 是所有分析的起点，表面散射特性的“身份证”