[發明專利]一種測量輻射和散射光場三維分布的裝置

無效

• 申請號: 200810017361.1
• 申請日: 2008-01-22
• 公開（公告）號: CN101285703A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 趙建林;任駒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00;G01J1/04;G02B6/32;G02B5/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種測量輻射和散射光場三維分布的裝置，具體涉及利用光纖傳輸并通過陣列式探測器測量三維輻射和散射光場分布的領域。

背景技術

物體表面散射光場分布可以用雙向反射分布函數(BRDF)描述。BRDF紀錄了物體表面對不同方向的入射光在各個角度的反射分布，是一個多元函數，測量過程復雜。

現有的輻射及散射光場分布測量方法主要有兩類：一類是利用一個或多個光電探測器在待測樣品表面上方作二維或一維掃描，逐點探測各個觀測角度的光強，如M.Barilli和A.Mazzoni的論文《An?equipment?for?measuring?3D?bi-directional?scatteringdistribution?function?of?black?painted?and?differently?machined?surfaces》(Proc.of?SPIE，59620L，2005)；另一類是利用成像系統將各個反射角的光強分布成像到陣列式探測器上，再通過圖像處理得到散射光強分布值，如Kristin?J?Dana等的論文《Device?forconvenient?measurement?of?spatially?varying?bidirecional?reflectance》(J.Opt.Soc.Am.A/Vol.21，No.1，2004)。

第一類方法中，探測器響應范圍較大，配合后續電路可以實現任意角度處反射光強的精確測量，其缺點是耗時多，雖然采用計算機控制自動掃描測量可以提高測量速度，但仍不能實現實時的在線測量，且測量過程中容易因光源輸出功率及探測器響應度變化而受到影響，重復性較差。

第二類方法中，各個角度的散射光強度由光學成像和圖像采集的方法獲取，可以實現在短時間內同時測量空間各個角度的光強分布，因此測量結果比較穩定，重復性好。但是CCD等圖像采集器件多為平面陣列結構，要實現對散射到整個半空間的各個方向光信號的采集，需要適合的系統對光線方向進行變換。Kristin?J?Dana等采用離軸拋物面鏡，將散射到不同方向的光線反射到同一方向并通過CCD相機進行紀錄，但只能接收半球空間中某一立體角范圍內的散射光，且由于CCD的動態響應范圍較小，光強空間分布起伏較大時會產生飽和現象，使得測量結果不能準確描述較強的鏡向反射峰。另外，該方法需要在實驗室中進行，限制了移動性強的野外測量。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種測量輻射和散射光場三維分布的裝置，所要解決的問題主要有：1.系統應能在較短的時間內完成輻射或散射光場測量。2.系統的重復性誤差較小。3.系統能對較大范圍內的輻射或散射光強進行精確測量。4.系統應能實現整個半球空間輻射或散射光場的三維分布測量。5.系統應方便進行野外測量。

技術方案

一種測量輻射光場三維分布的裝置，其特征在于：裝置的組成包括鉆孔半球殼1、光纖2、鉆孔圓盤3、可調光闌6、透鏡5和CCD相機4；可調光闌6位于裝置底部，鉆孔半球殼1位于可調光闌6上，鉆孔圓盤3位于鉆孔半球殼1之上，二者之間通過若干光纖連接，透鏡5位于圓盤3之上，CCD相機4位于透鏡5之上；所述的可調光闌6的下表面與鉆孔半球殼1的赤道面重合，且可調光闌6下表面的中心與鉆孔半球殼1的球心重合；所述的鉆孔半球殼1、光纖2、鉆孔圓盤3、可調光闌6、透鏡5和成像系統沿裝置主軸同軸分布；所述的鉆孔半球殼1和鉆孔圓盤3上的孔數目相等且均勻分布，光纖數目等于鉆孔半球殼上的孔數和圓盤上的孔數。