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迷光とは、設計時に意図されていなかった光学システム内の光のことである。その光は、意図された光源から発せられてはいるが、意図された経路とは異なる経路をたどったり、意図された光源以外の光源から発せられたりしている可能性がある。この光は、システムのダイナミック レンジの動作限界を設定することが多く、システムがどの程度暗くなるかを制限することで、信号対雑音比またはコントラスト比を制限します。 [1]眼の迷光は、人間の目における迷光です。
光学システム
単色光
分光光度計などの単色光を扱う光学測定機器では、システム内で意図した波長（色）以外の光を迷光と定義しています。迷光レベルは、機器の最も重要な仕様の 1 つです。[2]たとえば、強くて狭い吸収帯では、ピーク吸収がサンプルの実際の吸収よりも低いように見えることがよくあります。これは、サンプルを通過する光の透過を測定する機器の能力が迷光レベルによって制限されるためです。これらのシステムで迷光を減らす 1 つの方法は、ダブルモノクロメータを使用することです。透過迷光と信号の比率は、各モノクロメータの比率の積にまで減少するため、10 −3の迷光を持つ 2 つのモノクロメータを直列に組み合わせると、迷光比率が 10 −6のシステムが生成され、測定のダイナミック レンジが大幅に広がります。
分光光度計で迷光を測定および補正する方法も発明されています。 [3] ASTM規格E387では、分光光度計で迷光を推定する方法が説明されています。[4]使用される用語は、迷放射電力（SRP）と迷放射電力比（SRPR）です。
分光光度計の迷光レベルをテストするのに役立つ市販の参照物質もあります。[5]
天文学
光学天文学では、空の輝きからの迷光が、かすかな物体を検出する能力を制限することがあります。この意味で、迷光とは、かすかな物体と同じ場所に焦点を合わせた他の光源からの光です。
迷光は、太陽のコロナを観測するために使用されるコロナグラフの設計における大きな問題です。
出典
迷光の発生源は数多くある。[6]例えば：
- 回折格子のゴーストオーダー。これは、例えば、刻線格子の溝の間隔の周期的な変化によって発生することがあります。
- 星への光路に沿った粒子から望遠鏡に向かって散乱した光。
- 光学系のコンポーネントから放出される光。
- 赤外線光学システムは、明らかに、熱放射の影響を特に受けやすいです。
- システム内で生成される迷光 IR の影響を減らす 1 つの方法は、DC 信号の処理から、迷光放射の振幅が小さい狭い周波数帯域に移行することです。これは、たとえば、光チョッパーを使用してシステムに入るソース光を変調し、チョッパー周波数に同期したロックインアンプを使用して、検出されたソース信号成分と検出された迷光成分を分離することによって実行できます。ただし、このアプローチは、検出器のダイナミック レンジによって制限されます。つまり、迷光成分が大きすぎて検出器が飽和してはいけません。
- 赤外線光学システムは、明らかに、熱放射の影響を特に受けやすいです。
- レンズ表面からの反射。
- 迷光を減らすために反射防止コーティングが使用されます。
- 水仙効果[7] - 具体的には、赤外線検出器からの熱放射がレンズ表面から反射して戻ってくる現象。
- 光学系内の支持構造の表面から散乱した光。
- 不完全な鏡面からの拡散反射。
- システムの筐体内で光が漏れます。
デザインツール
数多くの光学設計プログラムでは、光学系内の迷光をモデル化できます。たとえば、次のようになります。
このようなモデルを使用すると、最終システムにおける迷光を予測し、最小限に抑えることができます。
参照
参考文献
- ^ 「セクション 4: 光信号対雑音比と迷光」 。2009年2 月 6 日閲覧。
- ^ 「迷光と性能検証」。メトラー・トレド。 2018年8月14日閲覧。
- ^ 「迷光の測定と補正 - 特許 4526470」。2009年2月6日閲覧。
- ^ 「ASTM E387 -04 迷光放射電力比を推定するための標準試験方法...」2009 年2 月 6 日閲覧。
- ^ 「Stray Light Reference Materials」 。 2009年2月6日閲覧。
- ^ ab 「迷光とゴースト画像 - シミュレーション ソフトウェアを使用して分析および削減」(PDF) 。2009年2 月 6 日閲覧。
- ^ Lau, AS (1977). Lytle, John D.; Morrow, Howard E. (編). 「赤外線光学スキャンシステムにおけるナルシサス効果」.光学システムにおける迷光の問題. 光学システムにおける迷光の問題. 107 : 57. Bibcode :1977SPIE..107...57L. doi :10.1117/12.964596. S2CID 122030149.