在追求极致成像的今天，我们常关注镜头分辨率或相机像素，却忽略了一个隐藏的“捣蛋鬼”——杂散光。

它像交响乐中的环境噪音，不仅降低画质，在航天、医疗等高端领域，甚至可能决定任务成败。这是人类与“不该来的光子”之间旷日持久的博弈。

什么是杂散光？

杂散光，广义上指的是任何非设计需要、通过非正常路径到达像面并干扰成像的光线。

中国科学院西安光机所发布的团体标准《点源透过率杂（散）光测试规范》中给出了更严谨的定义：杂散光是指到达光学系统像面的非成像光线，在探测器上形成背景噪声。

简而言之，就是那些本不该出现在画面里，却“搅局”了的光。

杂散光的“家族谱”：分类与来源

杂散光并非单指一种现象，根据来源，它主要分为三大类：

第一类：成像类杂散光

这是最常见的类型，最典型的就是鬼像和眩光。

当光线在透镜之间来回反射，最终汇聚在像面，就会形成诡异的亮斑（鬼像）或降低整体对比度的光雾（眩光）。即使透镜镀了膜，也无法做到零反射，尤其是在面对太阳等强光源时。

第二类：元件自身辐射

这一类在红外光学系统中尤为突出。当系统工作时间过长，镜筒、探测器本身会产生热辐射，这些红外辐射本身就变成了“杂散光”，在像面形成噪声。

第三类结构件表面散射

光线打到镜筒内壁、光阑边缘甚至是镜片上的微小划痕时，发生的反射或散射。科普中国指出，镜筒内壁的一次反射会产生一次杂散光，多次反射则产生更高次的杂散光。

杂散光是怎么造出来的？

很多时候，杂散光源于加工和装配过程中的细节失控：

▶镜片加工缺陷

如果镜片研磨后表面光洁度不足，存在微小划痕或麻点，或者抛光不到位，光线会在这些微观缺陷处发生无规则的散射，直接产生杂散光。

▶镀膜工艺不达标

减反射膜（增透膜）的质量直接决定了反射率的残余量。镀膜工艺差，就意味着更多的残余反射，从而加剧鬼像。

▶结构件处理不当

这是最容易忽视的一环。如果镜筒内壁的氧化发黑处理不彻底，或者消光纹路设计不合理，内壁就会变成一面“镜子”，将光线反射回光路中。

▶装配与设计隐患

光阑的加工尺寸若出现偏差，会导致边缘光线泄漏；若设计时未考虑大角度入射光的拦截，也会为杂散光埋下隐患。

杂散光的影响有哪些？

杂散光的影响是全行业的，其严重程度随应用场景呈指数级上升

消费电子（如手机）：导致照片出现眩光、鬼影，或者逆光下人物面部发灰、对比度下降。例如拍摄路灯时出现的“花瓣状”光斑。

医疗影像（内窥镜）：杂散光会降低图像对比度，模糊病灶的边缘。在微创手术中，若内窥镜画面被眩光干扰，可能增加医生的误判或漏诊风险。

航天遥感（国之重器）：这是要求最高的领域。空间相机若存在杂散光，太阳光即使从侧面射入，也可能导致探测器饱和甚至失效。中国标准指出，单次卫星任务的失败直接损失可达数亿元。

国防安全（探测与预警）：在激光雷达或红外搜索系统中，杂散光会显著提高虚警率（误报），或降低探测概率（漏报），严重影响作战效能。

如何解决杂散光？

杂散光不是“有”或“没有”的问题，而是“多”或“少”的问题。

完美抑制杂散光几乎不可能，目标是：把杂光控制在“不影响使用”的水平。

光学设计阶段的“顶层设计”

使用专业软件（如TracePro）进行点源透过率（PST） 分析。PST是评价杂散光抑制水平的核心指标，它能量化系统对不同角度入射杂光的抑制能力。

结构与硬件层面的“物理阻断”

◇遮光罩与挡光环：这是拦截视场外杂散光的第一道屏障。通过设计多级挡光环，迫使杂光多次反射衰减。实验表明，设计良好的遮光罩能使PST值急剧下降至10⁻⁸甚至更低。

◇消杂光光阑：在镜筒内壁增加消杂光光阑或加工特殊螺纹，专门用来吸收和拦截由镜筒壁反射的杂散光。

◇滤光片技术：利用干涉型滤光片，相当于一把“光谱手术刀”。例如在激光雷达中，使用超窄带滤光片，只允许激光波长通过，强力屏蔽太阳背景光。

加工与涂黑的“细节魔鬼”

◇表面处理：镜筒内壁需进行发黑处理或喷涂无光黑漆。对于要求极高的场合，需采用低反射率的纳米涂层或特殊结构。

◇镜片工艺：提升研磨精度，减少表面划痕，优化镀膜工艺，将反射率降至最低。

参考文献

[1] 中国国际科技促进会. 点源透过率杂（散）光测试规范: T/CI 123-2026[S]. 北京: 中国标准出版社, 2026.

[2] 中国科学院西安光学精密机械研究所. 杂散光抑制与评估技术[M]. 北京: 科学出版社, 2026.

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