積分球(Integrating sphere)又稱光通球、光度球,是一個完整的空心球殼。
定義:用來進行特定光學測量的具有反射內表面的器件.
積分球是一種具有多種用途的光學器件。
積分球多由金屬材料制成,內壁上涂有白色的高漫反射層(通常為氧化鎂或硫酸鋇),并且球內壁上的點散射均勻。
還有一些積分球是由高反射聚合物材料如 Spectralon材料制成的。光線通過球壁上任一點所產生的光度疊加,形成了多次反射光所產生的光度。
通過這種方式,進入積分球的光線經過內壁涂層多次反射,在在內壁形成均勻照度。
積分球經常被用來檢測光源的光通量、色溫、光效等參數,還可以測量反射率、透光率等。
積分球是一個空心球,具有漫反射的內表面,通常具有兩個或多個小開口來引入光或者鏈接光電探測器,還有一些擋板來阻止光源直接照射到探測器上。這種結構會使光進入探測器前發生多次漫反射,因此到達探測器的光通量非常均勻,幾乎由于光在空間或者偏振的特性無關:探測光功率只與總的入射光功率有關。這樣可以測量激光二極管總的輸出功率,即使在光束發散角很大的情況下。
測量與光束空間性質無關的光功率的積分球。
常用的積分球結構測色儀有 d/8結構和 d/0結構。
d/8結構色度儀有兩種測量模式 SCI和 SCE;(詳見此處)
利用 SCI進行顏色測量可以有效地消除物體表面紋理對顏色測量的影響,從而獲得物體的真實色彩特征。
除了測量的目的,積分球還可以均勻照射一個裝置。這在測試數字成像裝置時非常重要(例如CCD陣列)。
理想情況下,在積分球內表面的涂層在需要的波長范圍內都具有很高的反射率,并且反射為漫反射。如果積分球和小端口處的光學損耗很小,多次反射會導致在積分球內部具有很高的光強,從而具有很高的光學效率,即使積分球比光源和探測器的尺寸都大。
整球色度儀透視圖
積分球的理想狀態:
積分球內表面是一個完整的幾何球面,半徑處處相等;
球體的內壁是中性均勻漫射面,對于各種波長的入射光,具有相同的漫反射比;
球體中不存在物體,光源也被視為只發光而無實物的抽象光源。
積分球測量的影響因素:
球的內壁是均勻的理想擴散層,服從朗伯定則;
球體內壁面各點反射率相等;
球體內壁的白色涂層漫射為中性;
球的半徑處處相等,球體內除燈外無其它物體存在;
因此,積分球內壁起球、剝落、黃變等都會影響其測量精度。

