[实用新型]一种积分球及基于该积分球的大视场负角度均匀光源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大视场均匀光源系统，可用于大视场相机的辐射 定标，也可用于CCD探测器的均匀性标校。

背景技术

航天器、遥感器在发射前要进行辐射定标，目的是为标定仪器在典型 工作条件下接收到的辐射亮度，提供设置相机的工作参数，建立相机入瞳 处输入辐亮度和数字化输出之间的定量关系。为了对不同辐亮度(随太阳 天顶角和地物平均反射率而改变)的地面目标获得曝光量合适的图像，必 须合理地选择探测器的曝光时间以及其放大器的增益。为了尽可能地获得 最佳的最终图像，在地面必须进行精细的辐射标定。

我们确定了探测器响应与地面照度、级数变化和放大器增益变化的关 系，根据被摄景物的地理位置、摄像时刻的太阳天顶角和地物的反射率， 为合理的选择探测器的曝光时间以及合适的放大器增益值提供了实验依 据。

光学相机辐射定标的任务是在相机前输入的辐亮度和探测器数字化输 出之间建立定量关系。这种输入辐亮度是设定带宽内的积分值与其数字输 出之间的关系，其目的是建立相机的辐射动态范围和工作点。对于大多数 相机而言是要确定调光参数，即确定曝光时间和放大器增益的值。

积分球作为一种近似的朗伯光源，其开口面积大且均匀性好，因此常 被用于模拟地球临边大气层的辐射。20世纪80年代末，积分球开始成为 一种遥感仪器辐射定标的辐射源，90年代中期，随着积分球辐射源开口辐 亮度传递方法的建立以及辐射定标精度的提高，遥感仪器辐亮度定标越来 越依赖于积分球。

在以往的相机辐射定标中，常采用积分球或者漫反射板来对相机进行 光谱辐射标定。然而这些常规的设备一般适用于相机视场角不超过70°的辐 射定标，对于超广角相机(150°)的辐射定标就显得无能为力。

公开号为CN102192832A，实用新型名称为半球型的积分球的光学测 量装置的专利申请主要论述了实现更高的积分效率且降低了成本的光学测 量装置，没有提及如何实现广角均匀光源的设计方式，以及广角相机辐射 定标的方法。

公开号为CN202661249U，实用新型名称为一种半球积分球测量装置 的专利申请主要论述了通过半球的方式来测量光源的效率，该申请可以实 现待测光源检测，同时可以完整地采集被测光信号，有一个较好的混光效 果，大大提高了测量精度。但该申请没有论述如何实现广角均匀光源的设 计方式，以及广角相机辐射定标的方法。

公开号为CN103278236A，实用新型名称为一种大视场光学遥感仪器辐 亮度定标装置可以以外接反射系统与大视场光学遥感仪器为待定标设备， 通过常规的积分球系统对其进行高精度辐射定标，以扩展其测量系统的视 场角。这种装置可以在一定程度上扩展积分球的出射光角度，然而由于其 依赖于外接反射镜，其出射光的辐亮度会有所变化，另外考虑到外界环境 杂散光的干扰，其出射光的均匀性会降低。

公开号为CN104515018A，实用新型名称为一种积分球的专利申请包括 一个具有均匀反射率涂层内表面的主球壳，主球壳光输出口一侧半球上设 置有两个以上的辅助积分球，述两个以上的辅助积分球均匀设置在所述主 球壳光输出口的同心圆周上，辅助积分球内设置有光源。这种装置虽然在 主机分球上设置了辅助积分球，然而对于系统出射光角度的扩展上没有改 善。

实用新型内容

为了解决超广角相机(≥150°)辐射定标困难的问题，结合常规相机 辐射定标原理，本实用新型提出了一种匀光器件积分球，及基于该积分球 的大视场负角度均匀光源系统，能够有效的在实验室内对超广角相机进行 辐射定标。

本实用新型的技术解决方案如下：

本实用新型所提供的积分球，包括空腔球体及设置在空腔球体上的进 光孔和出光孔，所述空腔球体包括前半球体和后半球体，其特殊之处在于：

所述出光孔朝向后半球体内陷，内陷后的出光孔依然位于前半球体内， 所述进光孔的数量为一个或多且位于前半球的球壁上，从进光孔进入的光 能够直接投射到出光孔的孔壁上。

以上为本实用新型积分球的基本结构，基于该基本结构，本实用新型 还做出以下优化限定：

当上述进光孔为多个时，多个进光孔以出光孔为中心圆周设置前半球 体上。

上述出光孔为圆锥孔，其小端位于腔内，该结构能够提高光能的能量 利用率，且这种结构便于被测物体的安装。