积分球光孔照度衰减干扰因子验证实验

1.积分球出光孔照度衰减干扰因子验证实验目的

均匀性测试仪设计过程中,提出了积分球出光孔照度衰减干扰因子F R的概念,可用于对均匀光源装置中积分球机械结构的孔径进行优化,该实验基于多型号微光像增强器成像均匀性测试仪系统,对积分球出光孔照度衰减干扰因子F R的概念进行实验验证,验证其正确性与实际情况下的可行性。

2.积分球出光孔照度衰减干扰因子验证实验测试方法方案设计

测试方法采用均匀性测试仪中的单反相机对积分球出光孔照度进行图像采集。单反相机拍得的积分球出光孔照度的图像是RGB彩色图像,将相机采集到的RGB彩色图像通过设计的MATLAB程序转换成灰度图像,通过得到的灰度图像计算出实际的积分球出光孔照度均匀比值F A。采集到的积分球出光孔RGB彩色图像如图7.8所示,转换后的积分球出光孔灰度图像如图7.9所示,图像中光斑水平直径方向上像素的灰度值曲线如图7.10所示。

图7.8　积分球出光孔RGB彩色图像

图7.9　转换后的积分球出光孔灰度图像

图7.10　光斑水平直径方向上像素的灰度值曲线

积分球出光孔照度衰减实验测试方法的方案设计如下:

基于均匀性测试仪系统,通过切换微光像增强器固定光阑,改变积分球出光孔的大小,然后通过方位调节平台中的单反相机对直径φ18mm、φ25mm、φ40mm和φ50mm的出光孔的照度进行图像采样。由于积分球出光孔形状都是圆形,所以可以将整个积分球出光孔照度强弱的研究转化成积分球出光孔直径方向上照度情况的研究,通过编写的MATLAB程序对转换后的灰度图像光斑水平直径方向上的像素点的灰度值进行采集并统计,通过设定阈值来判断光斑水平直径方向上各像素的灰度值是否正常。用图像光斑水平直径方向上的正常灰度值的像素点数N1与光斑水平直径方向上的像素点总数N的比值,即通过转换得到的灰度图像计算出实际的积分球出光孔照度均匀比值F A的值为

式中:N1为光斑水平直径方向上的正常灰度值像素点数;N为光斑水平直径方向上的像素点总数。

通过积分球出光孔照度均匀比值F A验证积分球出光孔照度衰减干扰因子F R的正确性。(www.xing528.com)

3.积分球出光孔照度衰减干扰因子实验验证

(1)积分球出光孔照度衰减干扰因子F R值。

因为实验所用积分球内壁漫反射涂层为硫酸钡,硫酸钡的光谱反射比接近中性,化学性能稳定,反射比ρ约为0.85,在0.84～0.86范围内变化。各实验均采用同一光源。实际积分球直径R=300mm,由计算得到的照度衰减干扰因子F R随积分球出光孔直径R变化如表7.2所示。

表7.2　积分球出光孔照度衰减干扰因子F R值

(2)实验所得积分球出光孔照度均匀比值F A的值。

实际积分球直径R=300mm,积分球不同尺寸的出光孔RGB彩色图像、灰度图像和灰度图像的光斑水平直径方向像素灰度值曲线如图7.11所示。

图7.11　实验RGB彩色图像、灰度图像和光斑水平直径方向像素灰度值曲线

(a)出光孔直径d为18mm;(b)出光孔直径d为25mm;(c)出光孔直径d为40mm;(d)出光孔直径d为50mm

实验根据所得灰度图像的光斑水平直径方向像素灰度值曲线,可得出积分球不同尺寸出光孔照度均匀比值F A的值变化如表7.3所示。

表7.3　积分球出光孔照度均匀比值F A的值

由表7.2和表7.3可知,积分球不同尺寸直径的出光孔实验测得的积分球出光孔照度均匀比值F A的值均在积分球出光孔照度衰减干扰因子F R值的取值范围的中间区域,从而验证了照度衰减干扰因子F R的正确性。