[发明专利]光学系统和测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学系统，旨在测量物体的至少一部分的反射的和/或在透射中操作的表面的双向反射和/或透射分布函数BRDF、BTDF以及BSDF。而且，本发明还涉及一种装置，用于测量物体的至少一部分的反射的和/或在透射中操作的表面的发光强度。

背景技术

传统上，通过双轴测角仪测量双向反射分布函数BRDF(‘双向反射分布函数’的英语首字母缩略词)、双向透射分布函数BTDF(‘双向透射分布函数’的英语首字母缩略词)或双向散射的函数BSDF(‘双向散射分布函数’的英语首字母缩略词，BSDF使BRDF和BTDF组合成单个函数)。通过在空间的所有方向可移动的大型铰接臂，逐个点地测量散射光的强度。因此，需要几个小时来进行完整的测量。此外，双轴测角仪庞大、笨重并且难以运输。其仅仅用于实验室中，并且不适合于现场测量。

因此，提供一种用于测量BRDF、BTDF以及BSDF的双共轭系统，似乎较为合适，该系统紧凑、没有移动部分、比较便宜、并且其测量快速。

文档FR2860869(J.Delacour–OPTIS)描述了一种装置，用于测量物体的发光强度，该装置包括例如由会聚的非球面透镜构成的折射中心部分以及反折射外围部分，诸如在其顶部穿孔的抛物面反射器。会聚的非球面透镜和抛物面反射器被设置为使其光轴H及其焦点F1一致。要测量物体、发光强度或其BRDF、BTDF或BSDF，该物体位于该焦点F1上。由会聚的非球面透镜(在光线相对于光轴H略微倾斜时)或者由抛物面反射器(在光线相对于光轴H强烈倾斜时)收集由该物体散射的光。在略微倾斜与强烈倾斜之间的界限位于30度角附近。因此，文档FR2860869描述了一种测量装置，该装置不如角度仪庞大，但是该装置不允许尤其通过大散射角来获得良好的分辨率，因为该装置是围绕点目标设计的并且该装置不考虑所有打开像差(彗形像差)和场像差(场曲率)。一个结果是，根据所执行的测量的角度，该分辨率不恒定。此外，在透镜与抛物面反射器之间的不连续性产生了干扰测量的伪影。

文档FR2749388(T.Leroux–ELDIM)描述了一种BRDF测量设备，该设备限于低场角。实际上，测量透镜执行傅里叶变换，该变换暗中引起打开像差和场像差的正确校正，但是无论所考虑的角度多大，光束的直径始终具有相同截面这一事实将打开角度(opening angle，张开角度)限制为40°。这表示入射光与散射光的角度的总和不超过测量透镜的打开角度，即，40°。因此，使用该装置不能测量散射角超过40°的表面(尤其是高度漫射的表面)。

发明内容

本发明的一个目标在于，克服这些缺点中的一个或几个。为此，并且根据第一方面，本发明对于物体具有光学系统，其旨在测量物体的至少一部分的反射的和/或在透射中操作的表面的双向漫射分布函数BRDF、BTDF以及BSDF，所述系统在散射光的传播方向依次包括：

-消球差透镜，其具有打开角度，所述打开角度的绝对值包含在45°与严格地低于90°的值之间，能够在位于消球差透镜的下游的中间观察平面P上投射由反射的和/或在透射中操作的表面散射的光的强度图案的图像，

-会聚场透镜，其位于平面P的下游，

-图像拾取透镜，所述图像拾取透镜的场角高于或等于从场透镜中显现的散射光束的会聚角，以及

-视频传感器，

所述消球差透镜、会聚场透镜、图像拾取透镜以及视频传感器被设置为允许在反射的和/或在透射中操作的表面与图像拾取透镜的入射光瞳之间的第一共轭，并且在散射光的强度图案与视频传感器之间的第二共轭。

因此，在执行图像拾取透镜的聚焦时，由于该系统获得这两个共轭，所以该配置允许获得散射光的强度图案的清晰图像。

“消球差透镜”表示具有角度分辨率的透镜，该分辨率包含在10°与严格地高于0°的值之间，优选地包含在5°与严格地高于0°的值之间，并且依然更优选地包含在1°与严格地高于0°的值之间，以便打开像差的校正适合于测量的角度分辨率。