积分球的作用与工作原理

在色差宝色差仪中，有一个重要的设计就是采用了积分球结构。为什么要使用积分球呢？这是因为早期的色差仪光学扩散片，仅仅可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差，满足一般性测量的准确性。但是想要得到精密的测量结果，就必须使用积分球结构，以更大程度的降低光学扩散器的测量误差。以下我们来聊聊积分球的工作原理。

 

积分球的工作原理是：光线通过采样口被积分球收集如下图，在积分球内部经过多次反射后，光线会非常均匀地存在于积分球内部的各个位置。当使用积分球内的光线来测量时，可以使得我们测量时的结果更为可靠。使用积分球结构的好处是，可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置响应度差异所造成的测量误差。

 

 

积分球

1、理想积分球的工作条件（积分球内部设计）：

A、积分球的内部面为一完整的几何球面,半径处处相等且光滑；

B、积分球球内壁涂有反射率较高的涂层，是一种中性均匀漫射面，对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比；

C、球内看作只发光而没有实物的抽象光源。

 

理想积分球原理：设入射光在球内任一点建立的照度为EA，在球内的另一点M处的照度为EA，在M处dS发生第一次漫射出度为：

故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：

A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为：

 

 

2、影响积分球测量精度的因素有哪些？

A、球内壁是均匀的理想漫射涂层，服从朗伯定则；

B、球内壁各点的反射率相等；

C、球内壁白色涂层的漫射是中性的；

D、球半径处处相等，球内除灯外无其他物体存在；

E、窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定则。实际情况与理想条件不符合会带来测量误差，故需修正。

 

积分球结构是一种常用的光学结构，能够为各类测量提供均匀性的光源，在很多实验研究领域都有相应的作用。而积分球结构的工作原理也比较容易理解，这对于我们新手学习与光相关的颜色管理也有帮助。