使用 Rayzen 软件进行库克三片式镜头（Cooke Triplet）杂散光分析
我们以经典的库克三片式镜头为例，了解使用 Rayzen 软件进行杂散光分析的分析思路与操作过程。
一、分析流程
二、模型构建
| 元件 | 位置 | 材料 | 中心厚度 | 口径 | 表面名称 | 光学属性 | 曲率半径 | 有效口径 | 机械口径 |
| Lens_01 | 0.00 | SK16 | 2.00 | 15.600 | FrontSurface | fresnel | 21.48138 | 15.600 | 15.600 |
| RearSurface | fresnel | -124.100 | 15.600 | 15.600 | |||||
| Lens_02 | 7.26 | F4 | 1.25 | 10.566 | FrontSurface | fresnel | -19.1000 | 10.000 | 10.566 |
| RearSurface | fresnel | 22.00000 | 10.280 | 10.566 | |||||
| Lens_03 | 13.2 | SK16 | 2.25 | 14.542 | FrontSurface | fresnel | 328.9000 | 14.542 | 14.542 |
| RearSurface | fresnel | -16.7000 | 14.542 | 14.542 |
模型几何参数
三、控制条件
| 光线数量 | 预览光线数量 | 光线路径节点数量 | 光线分裂代际数量 | 光线功率阈值 |
| 10,000 | 100 | 10,000 | 100,000 | 1e-7 |
仿真控制条件
四、激励条件
| 光源类型 | 表面光源 |
| 功率 | 1.0W |
| 能量分布 | 定位区域 |
| 形状 | 圆形，半径 8.3mm |
| 位置 | -22.00 |
| 光线起点分布 | 均匀 |
| 光线角度分布 | 均匀 |
| 光线角度分布边界 | 沿 z 轴正方向准直发射 |
| 光谱分布 | 黑体温度 6500K，离散光谱，光谱范围 360nm ~ 830nm |
| 接收器 | 表面接收器，圆形，半径 20.0mm |
光源与接收器参数设置
五、计算结果处理与分析
启用路径信息收集
运行仿真前，在 ForwardSimulation 
Data Collection Using Predefined Analysis Group 勾选 Ray Path Analysis，Rayzen 将在追迹过程中收集与记录相应的信息以支持路径分析。
由于采用功率分光，且光线功率阈值低至 1e-7，100 条预览光线分裂出 200,626 条光线击中接收器。如图所示，随机选取一条光线，在分裂模式下追迹完成后形成 62 个光学路径，其中有三个路径击中接收器。
寻找鬼像路径
本案例不考虑光阑及表面清洁度的影响，仅分析未镀膜平滑表面的菲涅尔反射造成的鬼像。如图所示，运行仿真结束后，添加接收器网格尺寸和分辨率的设置，点击 Run Mesh Analysis ，此时可以查看所有光学路径的总照度。
点击 Run Ray Path Analysis ，可以查看光学路径列表及各路径的详细信息。在场景中 
Show Rays 按钮下选择 
Show Filtered Rays 并选择相应的分析结果，此时通过自由勾选/取消勾选路径列表中的路径，可以实时动态地在场景中查看各路径的光路轨迹。
如图所示，10,000 条光线共形成 212 个光学路径，点击表头的 Relative Power ，按相对功率对路径进行排序，可以看出此时最大相对功率的路径为期望的主路径。
保持要查看路径的勾选状态，点击 Update 来查看该路径下光线在接收器上形成的照度图像。如下图所示，主光路的 5,492 条光线 贡献了 0.38477 W 的能量，与上图相比，所有光路的 200,626 条光线贡献了 0.38881 W 的能量。
我们按照相对功率排序来查看排在第二位的路径照度，如下图所示，该光路下光线在接收器上分布比较均匀，没有成像，因此不是我们要寻找的鬼像。
鬼像来于镜面间的二次反射光线在像面上的成像，因此，可以通过对各个光路的最大照度进行计算并排序来寻找。如下图所示，点击 Compute Filtered Mesh Data ，对各个光路的光线逐一进行照度计算，按照最大照度排序并查看第二个路径。
可以看到接收器上光线比较集中，但预览路径光线数量较少，我们可以在 ForwardSimulation Preview Ray Path Number 下，增加要查看的预览路径光线数量到 20，重新运行仿真并查看光学路径。
如下图所示，该路径下光线在像面前成像，为主要鬼像路径，最大照度占主路径 2.3‰，能量贡献为主路径的 8.7‰. 但光路不是典型的像差轨迹，可能存在色差，我们可以在颜色分析的光谱分布中验证这一猜想。在后续的消除杂散光设计中，要考虑宽带的抗反射层。
排除该鬼像路径后，可以继续寻找是否还有其他的鬼像路径，如下图所示，勾选全部路径并取消勾选主路径与该鬼像路径（最大照度排序下的前两条路径），查看接收器上的照度分布。210 条路径下光线分布比较均匀，无明显成像，能量贡献为主路径的 9.2‰.
消除杂散光
如下图所示为以上分析找到的鬼像路径，可以看到鬼像的第一次反射成于主路径的最后一个面上，我们应对该面进行镀膜以减少其反射。现将其光学属性从菲涅尔反射改为理想的 100% 透射以模拟镀膜的效果。重新运行仿真。
如下图所示，镀膜后，光学路径数量从 212 减至 97，这一变化符合路径数量与表面数量的指数关系（100% 透射相当于屏蔽了所有可能从这一表面反射的路径）。查看除主路径外的所有光学路径的照度分布，光线分布比较均匀，无明显成像，能量贡献为主路径的 7.5‰. 说明鬼像已被消除。
六、总结
本文介绍了在 Rayzen 中从开始建模到进行杂散光分析并消除杂散光的完整仿真和分析过程。软件各功能模块之间的联动可以帮助我们高效且清晰地分析杂散光的来源，并进行消除杂散光的设计。消除杂散光的主要方式之一是镀膜设计，Rayzen 支持膜层的设计与应用，对膜层功能的介绍与案例讲解我们将在相关专题下进行介绍。