[發(fā)明專利]一種新型雙向反射分布函數(shù)測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210075733.2
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102608074A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 司孝龍;張黎明;陳洪耀;李俊麟;楊寶云;王戟翔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域的一種新型雙向反射分布函數(shù)(BRDF)測量裝置，具體是通過六軸機(jī)械手和垂直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)合垂直或者水平固定光源入射，實(shí)現(xiàn)半球空間范圍內(nèi)物體雙向反射分布函數(shù)測量的裝置。

背景技術(shù)

物體的雙向反射分布函數(shù)(BRDF)是通過空間半球范圍內(nèi)不同入射方向和探測方向測量物體的光譜反射率獲得，物體光譜反射率表征了物體的固有屬性，通過對物體光譜反射率的測量，可以提取物體許多有用信息，因此，在工業(yè)商貿(mào)、遙感遙測、科學(xué)研究、國防軍事等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

照射在物體表面的光束的反射分布在與其法線垂直的平面上方立體角為2π的半球空間內(nèi)，因此要知道物體表面的反射特性，我們需要在物體表面反射的2π空間內(nèi)對物體的反射狀況進(jìn)行測量。

如圖1雙向反射分布函數(shù)(BRDF)測量原理圖，上世紀(jì)70年代美國的Nicodemus教授提出的用來描述物體表面散射特性的物理量——雙向分布函數(shù)(BRDF)。其定義為：物體表面在某一方向(φ_r，θ_r)小立體角內(nèi)的反射輻亮度dL_r(單位：W·m^-2·sr^-1·nm^-1)與入射方向(φ_i，θ_i)小立體角的照度dE_i(單位：W·m^-2·nm^-1)的比值，如圖1所示。可表示為如公式(1)

fr(θi,φi;θr,φr;λ)=dLr(θi,φi;θr,φr;λ)dEi(θi,φi;λ)---(1)]]>

其中，dE_i(θ_i，φ_i；λ)為入射在物體上的輻照度，dL_r(θ_i，φ_i；θ_r，φ；E_i；λ)為物體反射的輻亮度，λ為單色光波長。

根據(jù)BRDF的測量原理可知，如果我們要建立一套裝置來完成對樣品的BRDF測量，那么光源和探測器都必需能夠在反射面上方一定半徑的某個(gè)半球面上移動(dòng)到任意指定點(diǎn)。從BRDF的定義可以看出，理論上，光源和探測器均為一點(diǎn)，照明立體角和探測立體角均為無窮小，dL_r和dE_i均為無窮小量。因此，為了使BRDF測試裝置測量的數(shù)據(jù)接近理論值，必須使照明立體角和探測立體角盡量小，即是使測量半球面半徑應(yīng)盡量大。