成像和非成像校準(zhǔn)用均勻光源,積分球可以近乎完美的創(chuàng)造均勻光源。輻射度是離開光源或輻射面的每個(gè)立體角的通量密度。輻照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上測量。積分球光源的輸出孔徑在設(shè)計(jì)正確的情況下,可以產(chǎn)生接近完美的多光譜漫射光源和朗伯光源,與視角無關(guān)。積分球內(nèi)部裝置,包括擋板、燈具和燈座,會(huì)吸收輻射源的部分能量,降低球體的空間均勻性。通過在所有可能的表面上使用高反射漫反射涂層,可以改善空間均勻性的降低。利用積分球,可以求解球體表面的光照強(qiáng)度分布,為照明設(shè)計(jì)提供依據(jù)。星光Helios標(biāo)準(zhǔn)光源測試
積分球被普遍應(yīng)用于以下領(lǐng)域:1 運(yùn)動(dòng)追蹤,積分球可以用于運(yùn)動(dòng)追蹤應(yīng)用,例如跟蹤運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作。通過測量運(yùn)動(dòng)員的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,確定運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)估。2 虛擬現(xiàn)實(shí),積分球在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域也有著普遍的應(yīng)用。通過測量用戶的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,使用戶在虛擬環(huán)境中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)和交互,提升虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。3 游戲控制,積分球可以用于游戲控制器,通過測量玩家的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,實(shí)現(xiàn)游戲的控制和互動(dòng)。4運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué),積分球在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有著重要應(yīng)用。通過測量運(yùn)動(dòng)員的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)技能和表現(xiàn),提供訓(xùn)練和康復(fù)指導(dǎo)。星光Helios標(biāo)準(zhǔn)光源測試積分球在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域,如市場分析、資源配置等方面,也具有實(shí)用價(jià)值。
積分球球體倍增因子對(duì)表面反射率極為敏感。選擇漫反射涂層或材料會(huì)對(duì)給定設(shè)計(jì)的輻射度產(chǎn)生很大影響(如圖3所示)。所示的兩種涂層都具有高反射率,在350至1350 nm范圍內(nèi)的反射率超過95%。因此,對(duì)于相同的積分球,人們可能預(yù)期不會(huì)有明顯的輻射度增加。然而,輻射度的相對(duì)增加大于反射率的相對(duì)增加,其系數(shù)等于球體倍增因子。雖然其中一種涂層在一定波長范圍內(nèi)比另一種提供2%到15%的反射率增加,但相同的積分球設(shè)計(jì)將導(dǎo)致輻射度增加40%至240%。較大的增加發(fā)生在1400納米以上的近紅外光譜區(qū)域。
抱負(fù)積分球的條件:A、積分球內(nèi)外表為一完整的幾何球面,半徑處處持平;B、球內(nèi)壁是中性均勻漫射面,關(guān)于各種波長的入射光線具有相同的漫反射比;C、球內(nèi)沒有任何物體,光源也看作只發(fā)光而沒有什物的抽象光源。影響積分球丈量精度的因素:A、球內(nèi)壁是均勻的抱負(fù)漫射層,服從朗伯定則;B、球內(nèi)壁各點(diǎn)的反射率持平;C、球內(nèi)壁白色涂層的漫射是中性的;D、球半徑處處持平,球內(nèi)除燈外無其他物體存在;所以,積分球內(nèi)壁起球,剝落,黃變都會(huì)影響其丈量精度??偟膩碚f,積分球是一種非常有用的光學(xué)器件,普遍應(yīng)用于光源測試、顏色測量、光學(xué)測量等領(lǐng)域。積分球在光學(xué)領(lǐng)域,如光纖通信、激光傳輸?shù)确矫?,具有重要意義。
積分球輻射源是一種非常優(yōu)異的定標(biāo)光源,其輸出的輻亮度面均勻性和穩(wěn)定性是普通光源無法比擬的。在需要使用面光源的領(lǐng)域,被普遍用于光學(xué)探測器的實(shí)驗(yàn)室定標(biāo),空間光學(xué)遙感儀器發(fā)射前的地面輻射定標(biāo)。因此輻射源的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性對(duì)于輻射定標(biāo)非常關(guān)鍵,直接影響到被定標(biāo)儀器探測結(jié)果。影響積分球輻射源輸出穩(wěn)定性和均勻性的主要因素包括積分球光源供電的恒流源穩(wěn)定性、積分球內(nèi)部材料的反射率穩(wěn)定性和球內(nèi)擋板設(shè)置,三者會(huì)影響積分球輸出光通量、輻亮度變化和均勻性。利用積分球的高反射內(nèi)壁,可以實(shí)現(xiàn)光線的均勻分布。亮度輻射定標(biāo)均勻光源
積分球作為光源積分器,在光學(xué)測量領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。星光Helios標(biāo)準(zhǔn)光源測試
測量與光束空間性質(zhì)無關(guān)的光功率的積分球。常用的積分球結(jié)構(gòu)測色儀有 d/8結(jié)構(gòu)和 d/0結(jié)構(gòu)。d/8結(jié)構(gòu)色度儀有兩種測量模式 SCI和 SCE;(詳見此處),利用 SCI進(jìn)行顏色測量可以有效地消除物體表面紋理對(duì)顏色測量的影響,從而獲得物體的真實(shí)色彩特征。除了測量的目的,積分球還可以均勻照射一個(gè)裝置。這在測試數(shù)字成像裝置時(shí)非常重要(例如CCD陣列)。理想情況下,在積分球內(nèi)表面的涂層在需要的波長范圍內(nèi)都具有很高的反射率,并且反射為漫反射。如果積分球和小端口處的光學(xué)損耗很小,多次反射會(huì)導(dǎo)致在積分球內(nèi)部具有很高的光強(qiáng),從而具有很高的光學(xué)效率,即使積分球比光源和探測器的尺寸都大。星光Helios標(biāo)準(zhǔn)光源測試