[发明专利]一种均匀积分球装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种均匀积分球装置及其测量方法，其中装置包括第一半球体和第二半球体，所述第一半球体和所述第二半球体均为空腔体，所述第一半球体设有进光孔，所述第一半球体与所述第二半球体的接合部设有若干个出光孔，各所述出光孔均连接有第一接收器，各所述第一接收器通过光纤汇合于第二接收器，入射光通过所述进光孔进入各所述半球体内均匀反射后，从各所述出光孔出射，并通过各所述第一接收器汇合于所述第二接收器。基于设置的若干个出光孔，入射光由进光孔入射，在均匀积分球体内经过多次均匀反射后，由各出光孔出射，并通过各第一接收器汇合于第二接收器，实现总体光通量的稳定输出，减小了进光孔光通量与出光孔光通量间的误差。

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，尤其涉及一种均匀积分球装置及其测量方法。

背景技术

积分球是一个球形的腔体，通常由两个半球形腔(左半球5和右半球6)接合而成，腔体表面喷涂有宽光谱高反射率漫射涂层，其上开有一个进光孔1，一个出光孔2，出光孔处一般装有光纤头或光敏元件等接收器3。出光孔的中心轴与进光孔的中心轴相互垂直或成45°角。积分球外形可以是球形或方形等其他形状。积分球的作用是使从进光孔1入射的入射光线4在积分球内进行多次反射，在球形腔壁上形成比较均匀的光照度；消除因为入射光线方向变化而影响到出光孔光通量的变化，使接收器3接收的光通量值只与进光孔入射的光通量值成正比关系，如图1所示。

现有积分球只开了一个出光孔2，而腔体表面的高反射率漫射涂层其反射率不可能达100％，涂层也不是完全理想的漫反射，导致入射光线4的方向不同，会影响到腔体表面各点光照度的不均匀性；即由出光孔接收器测量到的光通量值随入射光线的方向不同而稍有不同。如图2所示，相同的光通量因入射方向不同，A和B两种情况下，在出光孔的测量值将不同。

光谱透过率(透射比)测量是一种相对测量，是放入测量样品7前后接收器所接收的光信号强弱之比值。积分球的作用应尽量做到除光通量外其他因素(如光线入射方向)而影响到测量结果。

现有积分球在测量平板玻璃光谱透过时，因为平板玻璃不会改变光线的入射方向，因此产生的测量误差很小。但在测量透镜或镜头的光谱透过特性时，因透镜或镜头会改变光线的入射方向(如图3示)，导致放入测量样品7前后的光线方向不一致而影响到测量的准确性，并且每次放入测量样品7时，因样品的中心与进光孔中心偏离也会引起每次的光线方向变化，影响到测量的精密性。特别是对于焦距比较短的透镜或镜头产生的测量误差就更大。造成现有光谱仪难以准确测量透镜或镜头的光谱透过特性。常以测量检测片或其反射光谱特性代替。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本发明的目的是提供一种光谱测量误差小，重复性好的均匀积分球装置及其方法。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种均匀积分球装置，包括第一半球体和第二半球体，所述第一半球体和所述第二半球体均为空腔体，所述第一半球体设有进光孔，所述第一半球体与所述第二半球体的接合部设有若干个出光孔，各所述出光孔均连接有第一接收器，各所述第一接收器通过光纤汇合于第二接收器，入射光通过所述进光孔进入各所述半球体内均匀反射后，从各所述出光孔出射，并通过各所述第一接收器汇合于所述第二接收器。

可选地，所述出光孔至少为两个，且各所述出光孔与各所述第一接收器数量相同。

可选地，各所述出光孔等间距地分布于所述第一半球体与所述第二半球体的接合部。

可选地，所述进光孔置于所述第一半球体的几何中心。

可选地，各所述出光孔的中心轴均与所述进光孔的中心轴垂直。

可选地，各所述出光孔的中心轴与所述进光孔的中心轴还可以成45°角。

可选地，所述第一接收器内置于所述出光孔内。

可选地，各所述半球体的空腔内表面涂有反射层。