光学成像传感器均匀性校准积分球光源

均匀光源被广泛应用于光学成像、遥感仪器的研制与标定等领域。积分球作为一种测量发光体光学参数的高效率仪器，常用于测量光谱强度与功率、光通量、散射体分布、颜色温度、电学特性等参数。积分球光源主要用途是可以作为参考源校准各种光度辐射仪器，其照度均匀性研究对于光学遥感仪器的研制与标定、均匀光源的推广使用等方面具有重要的参考价值。

其次，积分球均匀光源可以对CCD相机、CCS太阳光准直系统、图象阵列及实验室光学成像系统进行校准，广泛应用于生物制药、医学成像等领域。此外，也可以应用在航空航天遥感探测仪器的研制与标定方面。

常规积分球由于受其自身结构、挡板位置、光源类型等因素影响，导致接收器出射光源的照度均匀性不够理想。提出一种具有环形遮挡屏的积分球光源结构，并对积分球光源类型、挡板位置、开口大小等因素对光源均匀性的影响进行研究。

选用发光二极管（LED）作为光源，由于发光二极管（LED）具有发光效率高、耗量小、寿命长、成本低、光色纯正、易于控制安装等优点，因此选用其作为光源。为有效增加光线在积分球内部的漫反射次数，环形挡屏后面的ＬＥＤ光源进行了等距离放置。为进一步提高光源的均匀性，基于蒙特卡洛算法对所提出的积分球结构、光源类型以及光源个数进行了优化。

光源数量对积分球光源均匀度的影响较小，辐照的不均匀度（最大相对偏差Bias）随光源数量在2.46%~3.38%区间内波动。故除了调整LED的输出功率之外，还可以通过增加光源数量来提升系统的输出功率。

朗伯特光源较之准直型光源辐照均匀度平均提高2.32%。因此，积分球光源应优先选择朗伯特光源；在挡板位置接近积分球边缘时，其对应的辐照均匀度略低于其他位置。因此，挡板位置的选择需要距离内壁边缘一定距离；综合考虑辐射能量与照度均匀度两个因素，积分球开口比定在30%~35%区间内更为合适;辐射能量与光源数量成线性关系，且不均匀度随光源数量在2.46%~3.38%波动，故可以通过增加光源数量的方法提高系统功率。优化后的环形遮挡屏结构可以作为辐照均匀的光源，在光学仪器标定、医学成像等领域中有广阔的应用前景。

均匀光源积分球体包括非均匀光源进光口和均匀光源出光口，支架固定与积分球的两侧。出光口位于前半球的中间，非均匀光源进光口围绕出口光而设计。进光口和出光口尺寸皆可定制，亮度、色温可调亦可定制。不同的光源分布设计，亮度均匀性可达到90%~99%。