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¿Qué es la luz parásita?
Definición de luz parásita
La luz parásita es cualquier radiación electromagnética no deseada que interfiere en el funcionamiento de las funciones previstas de un sistema óptico. La luz parásita no deseada puede producirse tanto en sistemas de imagen como en sistemas de proyección, aunque suele ser más crítico controlarla en los primeros. La luz parásita puede provenir del objeto que el sistema óptico está captando, de emisores externos no deseados o, en el caso de los sistemas sensibles al infrarrojo, de elementos del propio sistema que emiten luz debido a su propio calor.
Algunos ejemplos de luz parásita son:
- Reflejos de luz en las superficies de montaje mecánicas del interior del sistema óptico
- Luz que se filtra por una rendija en la carcasa del sistema
- La dispersión de la luz por el polvo y otras imperfecciones en las superficies ópticas del sistema
- El resplandor del cielo, causado por el reflejo de las luces urbanas en la atmósfera, afecta a la astronomía terrestre
- El Sol, la Tierra y la Luna, que pueden afectar a los telescopios en órbita
Índice
Dos tipos de luz parásita
La luz parásita se puede clasificar en dos tipos distintos: imágenes fantasma y destellos o deslumbramiento difuso.
En los sistemas de captura de imágenes, las imágenes fantasma se producen cuando la luz procedente de una fuente situada en el campo de la imagen sufre dos o más reflejos no deseados y, a continuación, incide sobre el dispositivo de captura, creando así una imagen fantasma no deseada. En el caso de las cámaras digitales, una de las causas más comunes de las imágenes fantasma es la luz que se refleja en el dispositivo de captura, vuelve al sistema óptico y, a continuación, se refleja en la superficie de una lente, formando así una imagen secundaria.
El destello, o deslumbramiento difuso, se produce generalmente cuando la luz se dispersa dentro del sistema óptico, ya sea debido a imperfecciones en las superficies ópticas o a elementos mecánicos del sistema. El deslumbramiento difuso también puede deberse al reflejo atmosférico de la luz, como ocurre con la neblina o el resplandor del cielo.
- Surgen de reflejos involuntarios entre superficies reflectantes
- Resultado de órdenes difractivas superiores o no bloqueadas generadas por rejillas
- Formación mediante imágenes secundarias de superficies que difuminan la luz
Deslumbramiento por destello o por velo:
- Introducir la imagen procedente de fuentes situadas fuera del campo del sistema óptico
- Provienen de fuentes luminosas situadas dentro del campo de visión o de la emisión térmica de superficies calientes
- Se producen cuando la luz se dispersa dentro del sistema óptico
Figura 1. Ejemplo de imágenes fantasma : fotografía tomada con la cámara de un teléfono móvil en la que se aprecian claramente tres imágenes fantasma nítidas de las llamas de las velas. También hay una cuarta imagen fantasma alargada, centrada en la imagen fantasma nítida del medio.
¿Por qué es importante detectar la luz parásita en un diseño?
La luz parásita puede reducir el contraste de una imagen al añadir luz no deseada a la misma. Por ejemplo, la luz parásita puede:
- Reducir la sensibilidad de los sistemas de detección.
- Genera imágenes de baja calidad en los sistemas de procesamiento de imágenes comerciales.
- Provocan puntos brillantes no deseados en el patrón del haz de los sistemas de proyección de luz.
¿Cómo ayuda el software a detectar la luz parásita?
La luz parásita puede reducir el contraste de una imagen al añadir luz no deseada a la misma. Por ejemplo, la luz parásita puede:
- Reducir la sensibilidad de los sistemas de detección.
- Genera imágenes de baja calidad en los sistemas de procesamiento de imágenes comerciales.
- Provocan puntos brillantes no deseados en el patrón del haz de los sistemas de proyección de luz.
Figura 2. Ejemplo de imagen fantasma: un trazado secuencial de rayos de una sola trayectoria de imagen fantasma. La luz procedente de un objeto en el campo de visión atraviesa la lente y forma una imagen en el detector de la derecha. A continuación, parte de la luz es reflejada por el detector de vuelta hacia la lente. Una de las superficies de la lente refleja entonces la luz de vuelta al detector en una ubicación diferente. Esta imagen fantasma es interesante porque la luz fantasma está casi enfocada en el detector, lo que dará lugar a una imagen fantasma mucho más brillante que si la luz se extendiera por un área mayor.
El destello puede entrar en el sistema óptico a través de numerosas trayectorias ópticas, a menudo inesperadas. Se puede utilizar software de Monte Carlo para investigar las contribuciones. Los métodos de fuerza bruta generan aleatoriamente numerosos rayos y analizan cómo se distribuye la energía a lo largo del modelo. Los métodos de reducción de la varianza permiten detectar de manera eficiente las contribuciones procedentes de trayectorias que incluyen eventos de baja probabilidad, como la dispersión de ángulo elevado.
Figura 3. Ejemplo de luz no deseada : la luz procedente de un objeto situado en el campo de visión se dispersa en la montura del objetivo y, a continuación, se refleja en la superficie de la lente hacia el detector.
Enfoques computacionales para la simulación de la luz parásita
El análisis y el control de la luz parásita, compuesta por imágenes fantasma y destellos, es una tarea importante pero compleja en el diseño de sistemas de imagen. Las imágenes fantasma se deben a reflexiones múltiples en las superficies situadas en la trayectoria óptica principal. Las imágenes fantasma que inciden en el plano de la imagen en el foco o cerca de él son motivo de especial preocupación; el destello puede surgir de la luz que se refleja en las monturas de las lentes, en las superficies no ópticas de las lentes (como las partes planas y los bordes) y en el propio detector, que se vuelve a proyectar sobre él. La difracción de la microestructura del detector también puede complicar el proceso de modelización de la luz reflejada por el detector.
Uso de software para modelar la luz parásita
Modelización y optimización de diseños de sistemas de iluminación
Para el diseño de iluminación general, pantallas retroiluminadas, LED e iluminación interior de vehículos, el software de diseño de iluminación LightTools simula y optimiza los diseños de los sistemas de iluminación. LightTools ofrece mejoras en el análisis de la luz difusa que potencian las capacidades de diseño, la fiabilidad y la precisión del software, líderes en el sector.
Figura 4. Ejemplo del sensor Ray History: reconstrucción de rayos en un diseño de iluminación perimetral a partir de un sensor de superficie.
Modelización y simulación de diseños de iluminación para automóviles
Para el modelado del diseño y la simulación en tiempo real de la iluminación delantera, trasera y de señalización de los vehículos, el software LucidShape ofrece un conjunto completo de herramientas de diseño, simulación y análisis.
Modelización, análisis y optimización de sistemas ópticos
En el ámbito del software para el modelado de sistemas de imagen o de telecomunicaciones en espacio libre, CODE V es un programa de diseño asistido por ordenador que se utiliza para modelar, analizar, optimizar y proporcionar apoyo en la fabricación para el desarrollo de sistemas ópticos. Entre sus aplicaciones se incluyen los sectores aeroespacial, de cámaras, de visualización de información, de microlitografía y de fotónica.
Simular la luz difusa de la escena y añadir fuentes de luz difusa
ImSym le ayuda a comprender el impacto de la luz no deseada en su sistema y le ofrece un modelo integral de su sistema de imagen antes de que entre en fase de fabricación. El modelo incluye lentes, sensores y procesadores de imagen y señal (ISP), lo que le permite visualizar imágenes con datos cuantitativos precisos. Estas capacidades agilizan el proceso de desarrollo, lo que le permite lanzar al mercado su próximo producto de imagen con mayor rapidez.
Flujo de trabajo de luz parásita
A continuación se describe un flujo de trabajo típico para utilizar el software de Keysight con el fin de analizar la luz parásita en un sistema de cámaras:
Modelado y análisis de la luz parásita con Keysight
Nuestra gama de productos de ingeniería de diseño óptico ofrece varias opciones de software para modelar y analizar la luz parásita. La elección del software adecuado depende de su aplicación, y nuestros productos permiten realizar cosimulaciones.
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