概要

OpticStudio中，有兩個用來提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們詳細討論了這兩個工具，并且以一個雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。

如何有效的模擬散射

對于絕大多數光學系統(tǒng)進行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當的模擬散射分布。特別是當觀察目標相對于散射點占據的立體角很小時，這個問題會更加嚴重。最簡單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數量使更多的光線到達要觀察目標。但是追跡更多光線會需要更多的時間，因此模擬散射就變的非常費時。

在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來改進散射模擬效率，此設定強制系統(tǒng)只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會散射到指定物件上，因此對于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個OpticStudio中的“Importance Sampling”設定，則可以大幅地增進散射模擬的效率。這兩個工具都可以在Object Properties的Scatter To標簽中找到。

Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們在Importance Sampling中加入一個物件，OpticStudio則會以這個物件為中心畫出一個虛擬的球體，然后所有的散射光將只會往這個球體過去。OpticStudio還會考慮散射分布，調整這些光線的權重，讓被照物體的散射光通量合理分布，這可以讓信噪比提升。當然，使用者可以自定義目標的虛擬球體的大小，以決定散射光要應用的立體角大小。

在下面的系統(tǒng)中，一道光束入射到一個Lambertian散射的平面上，可以看到散射光線形成一個半球。即使每條入射光線有多達10條散射光線，還是只有一小部分的散射光才能擊中探測器。

但是如果我們開啟Importance Sampling，如下圖，就會有大量的光線到達探測器。