边缘涂黑
Edmund Optics Inc.

边缘涂黑

如何指定边缘涂黑光学元件
可以指定任何直径为 5mm 或更大的透镜具有黑色边缘。为了指定涂黑,只需在 BBAR 镀膜的的库存编号上附加一个 INK。例如,若要订购直径为 10mm、焦距为 10mm 且有黑色边缘的 VIS 0° 镀膜 DCX 透镜,其库存编号将为#63-599-INK.

杂散光

Edge-Blackening

当将透镜集成到一个多镜片系统中时,整体性能的一个常见限制因素是杂散光。杂散光属于光学系统通光孔径外部的能量,并且会在接触到光学组件或机械组件(图 1)的边缘时散射,最终以噪声(而非信号)的形式传入传感器。减少系统内杂散光所用的一种常用方法是将系统中的光学元件边缘涂黑.

测量 BRDF

散射信号通常被量化为每单位立体角或逆球面度的散射光强度。通过将在散射源上入射光的强度结果规格化,散射结果变得更有意义。此函数通常被称为双向反射分布函数,简称 BRDF。一个简化的 BRDF 方程是每个立体角反射光与入射光的强度比。这些测量是通过将激光投射到与正常面成固定角度的一个表面来完成的。然后,探测器围绕散射点旋转,以记录辐照度的变化,作为角度的一个函数(图 2).

Light reflected by an object outside FOV being scattered from the edges of a lens without edge blackening
图 1: 由 FOV 外部的物体反射的光从没有边缘涂黑的透镜边缘散射
Detector recording irradiance as a function of angle
图 2: 探测器记录辐照度,作为角度的一个函数

 

比较了这一测试的结果,一个是边缘涂黑墨水的表面,而另一个则是无镀膜的磨砂玻璃,以模拟光学元件的边缘。该图显示了通过边缘涂黑来减少杂散光并提高光度的数量级。这种改进可能会降低对昂贵的机械系统的需求。使探测器相对正常表面的角度接近 -90°,由于入射的高角度,记录的入射光百分比接近于零。在 -5°,记录的入射光百分比也是 0%,因为探测器遮盖光源。在 +5,由于镜面反射(入射角等于反射角),入射光百分比出现一个峰值。当探测器相对正常表面的角度再次接近 90° 时,记录的入射光百分比接近于零.

BRDF Plot of unblackened and blackened lenses
图 3: 未涂黑透镜和已涂黑透镜的 BRDF 图

结果

图 4 和 图5 展示了一个传感器成像点光源经由透镜产生的辐照度轮廓。图 4 是由标准的光学元件生成的,而图 5 则是由边缘涂黑的光学元件生成的。图 4 中所示的杂散光影响较高的噪音层,它实际上会冲洗图像,从而降低图像对比度.

Line profile of the irradiance distribution through the center of an imaging sensor where the lens edges are not blackened
Line profile of the irradiance distribution through the center of an imaging sensor where the lens edges are not blackened
图 4: 传统的结果 — 经由成像传感器中心(透镜边缘未涂黑)的辐照度分布的线性轮廓
Line profile of the irradiance distribution through the center of an imaging sensor where the lens edges are blackened
Line profile of the irradiance distribution through the center of an imaging sensor where the lens edges are blackened
图 5: 边缘涂黑的结果 — 经由成像传感器中心(透镜边缘已涂黑)的辐照度分布的线性轮廓

边缘涂黑、符合 RoHS 标准的抗溶剂墨水现在作为许多爱特蒙特透镜的库存产品。查看库存编号末尾是否有表示边缘涂黑的 INK 后缀。如果它不作为库存产品提供,也可以通过 光学原型制造提供边缘涂黑.

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