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Che cos'è la luce parassita?
Definizione di luce parassita
Per luce parassita si intende qualsiasi radiazione elettromagnetica indesiderata che interferisce con il corretto funzionamento di un sistema ottico. La luce diffusa indesiderata può verificarsi sia nei sistemi di imaging che in quelli di proiezione, sebbene di solito sia più critico controllarla nei primi. La luce diffusa può provenire dall'oggetto che il sistema ottico sta catturando, da emettitori esterni non previsti o, nel caso di sistemi sensibili agli infrarossi, può provenire da elementi del sistema stesso che emettono luce a causa del proprio calore.
Esempi di luce parassita includono:
- Riflessi della luce sulle superfici di montaggio meccaniche all'interno del sistema ottico
- Luce che filtra attraverso una fessura nell'involucro dell'impianto
- Diffusione della luce causata dalla polvere e da altre imperfezioni presenti sulle superfici ottiche del sistema
- L'inquinamento luminoso, causato dal riflesso delle luci urbane sull'atmosfera, che influisce sull'astronomia terrestre
- Il Sole, la Terra e la Luna, che possono influenzare i telescopi in orbita
Indice dei contenuti
Due tipi di luce parassita
La luce parassita può essere classificata in due tipi distinti: immagini fantasma e riflessi o abbagliamento da velatura.
Nei sistemi di imaging, le immagini fantasma si verificano quando la luce proveniente da una sorgente nel campo dell'immagine subisce due o più riflessi indesiderati e poi colpisce il dispositivo di imaging, creando un'immagine fantasma indesiderata. Nelle fotocamere digitali, una delle cause più comuni delle immagini fantasma è la luce che si riflette dal dispositivo di imaging verso il sistema ottico e poi si riflette dalla superficie di una lente, formando un'immagine secondaria.
Il riflesso, o abbagliamento diffuso, si verifica generalmente quando la luce si disperde all'interno del sistema ottico a causa di imperfezioni delle superfici ottiche o di elementi meccanici presenti nel sistema. L'abbagliamento diffuso può essere causato anche dal riflesso della luce nell'atmosfera, ad esempio a causa della foschia o dell'inquinamento luminoso.
- Derivare da riflessi involontari tra superfici riflettenti
- Risultato derivante da ordini di diffrazione superiori o non bloccati generati dai reticoli
- Formazione tramite imaging secondario di superfici che diffondono luce
Abbagliamento diffuso o velato:
- Inserire l'immagine proveniente da sorgenti esterne al campo del sistema ottico
- Derivano da sorgenti luminose presenti nel campo visivo o dall'emissione termica di superfici calde
- Si verificano quando la luce si diffonde all'interno del sistema ottico
Figura 1. Esempio di effetto fantasma : foto scattata con la fotocamera di un cellulare che mostra chiaramente tre immagini fantasma nitidamente a fuoco delle fiamme delle candele. È presente anche una quarta immagine fantasma allungata, centrata sull’immagine fantasma nitida al centro.
Perché è importante individuare la luce parassita in un progetto?
La luce parassita può ridurre il contrasto di un'immagine aggiungendo luce indesiderata. Ad esempio, la luce parassita può:
- Ridurre la sensibilità dei sistemi di rilevamento.
- Generare immagini di scarsa qualità nei sistemi di elaborazione delle immagini commerciali.
- Provocano la comparsa di punti luminosi indesiderati nel fascio luminoso dei sistemi di proiezione.
In che modo il software aiuta a individuare la luce parassita?
La luce parassita può ridurre il contrasto di un'immagine aggiungendo luce indesiderata. Ad esempio, la luce parassita può:
- Ridurre la sensibilità dei sistemi di rilevamento.
- Generare immagini di scarsa qualità nei sistemi di elaborazione delle immagini commerciali.
- Provocano la comparsa di punti luminosi indesiderati nel fascio luminoso dei sistemi di proiezione.
Figura 2. Esempio di immagine fantasma: tracciato sequenziale dei raggi di un singolo percorso dell'immagine fantasma. La luce proveniente da un oggetto nel campo visivo attraversa la lente e forma un'immagine sul rilevatore a destra. Parte della luce viene quindi riflessa dal rilevatore nuovamente verso la lente. Una delle superfici della lente riflette quindi la luce verso il rilevatore in una posizione diversa. Questa immagine fantasma è interessante perché la luce fantasma è quasi focalizzata sul rilevatore, il che porta a un'immagine fantasma molto più luminosa rispetto a quanto accadrebbe se la luce fosse diffusa su un'area più ampia.
Il flare può penetrare nel sistema ottico attraverso numerosi percorsi ottici, spesso inaspettati. È possibile utilizzare un software Monte Carlo per analizzarne i contributi. I metodi "brute-force" generano in modo casuale numerosi raggi e analizzano la distribuzione dell'energia all'interno del modello. I metodi di riduzione della varianza consentono di individuare in modo efficiente i contributi provenienti da percorsi che includono eventi a bassa probabilità, come la diffusione ad angolo elevato.
Figura 3. Esempio di luce indesiderata : la luce proveniente da un oggetto nel campo visivo si diffonde sull'attacco dell'obiettivo e viene poi riflessa dalla superficie dell'obiettivo verso il rilevatore.
Approcci computazionali alla simulazione della luce diffusa
L'analisi e il controllo della luce parassita, costituita da immagini fantasma e riflessi, rappresentano un compito importante ma complesso nella progettazione dei sistemi di imaging. Le immagini fantasma derivano da riflessi multipli sulle superfici presenti nel percorso ottico principale. Le immagini fantasma che incidono sul piano dell'immagine in corrispondenza o in prossimità del fuoco sono particolarmente preoccupanti — il flare può derivare dalla luce che si riflette sugli attacchi delle lenti, sulle superfici non ottiche delle lenti (come le parti piatte e i bordi) e dal rilevatore stesso, che viene riprodotto sul rilevatore. Anche la diffrazione dalla microstruttura del rilevatore può complicare il processo di modellizzazione della luce riflessa dal rilevatore.
Utilizzo di software per modellare la luce parassita
Modellazione e ottimizzazione dei progetti dei sistemi di illuminazione
Per la progettazione di illuminazione generale, display retroilluminati, LED e illuminazione degli interni dei veicoli, il software di progettazione dell'illuminazione LightTools modella e ottimizza i progetti dei sistemi di illuminazione. LightTools offre funzionalità avanzate di analisi della luce diffusa che potenziano le capacità di progettazione, l'affidabilità e la precisione del software, già leader nel settore.
Figura 4. Esempio di sensore Ray History: ricostruzione dei raggi per un design con illuminazione laterale a partire da un sensore di superficie.
Modellazione e simulazione di progetti di illuminazione per il settore automobilistico
Per la modellazione e la simulazione in tempo reale degli impianti di illuminazione anteriore, posteriore e di segnalazione delle automobili, il software LucidShape offre una suite completa di strumenti di progettazione, simulazione e analisi.
Modellare, analizzare e ottimizzare i sistemi ottici
Per quanto riguarda i software destinati alla modellazione di sistemi di imaging o di telecomunicazione in spazio libero, CODE V è un software di progettazione assistita da computer utilizzato per modellare, analizzare, ottimizzare e fornire supporto alla produzione per lo sviluppo di sistemi ottici. Tra le sue applicazioni figurano il settore aerospaziale, le fotocamere, i sistemi di visualizzazione delle informazioni, la microlitografia e la fotonica.
Simula la luce diffusa nella scena e aggiungi sorgenti di luce diffusa
ImSym ti aiuta a comprendere l'impatto della luce indesiderata nel tuo sistema e fornisce un modello completo del tuo sistema di imaging prima che entri in produzione. Il modello include lenti, sensori e processori di immagini e segnali (ISP), consentendoti di visualizzare le immagini con dati precisi e quantitativi. Queste funzionalità ottimizzano il processo di sviluppo, permettendoti di lanciare sul mercato il tuo prossimo prodotto di imaging in tempi più rapidi.
Flusso di lavoro Stray Light
Ecco una procedura tipica per l'utilizzo del software Keysight nell'analisi della luce parassita in un sistema di telecamere:
Modellazione e analisi della luce parassita con Keysight
La nostra gamma di soluzioni di progettazione ottica offre diverse opzioni software per la modellazione e l'analisi della luce parassita. La scelta del software più adatto dipende dall'applicazione specifica, e i nostri prodotti consentono di effettuare cosimulazioni.
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