用于快速BRDF测量的子孔径扫描傅里叶变换系统

发布时间：2021-09-24 23:48

　　提出了一种快速测量双向反射分布函数（BRDF）的子孔径扫描傅里叶变换系统。子孔径扫描傅里叶变换方法,使用单个傅里叶变换透镜进行测量,具有扩展单次测量视场、工作距离长、成本低以及系统简单等优点,可以在大空间频率范围内实现BRDF的快速有效测量。与角度细分光谱辐射计测量方法相比,子孔径扫描傅里叶变换方法具有更高的灵敏度和精度,提高了检测速度。该方法通过与子孔径扫描方法结合,测量样品平面上散射的光场,并在傅里叶空间中进行数值拼接,扩大了测量BRDF的角度范围。最后,利用对比实验数据对该方法进行了验证。实验结果表明,该方法与角度细分光谱辐射计的相对误差小于1%,测量时间是角度细分光谱辐射计的1/10,角度分辨率可以达到0.005°。这些结果为子孔径扫描傅里叶变换系统在快速BRDF测量中的应用提供了理论依据和技术支持。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(13)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

BRDF测量原理及BiRT-2.0 BRDF测量系统

图2表明了光学透镜的傅里叶变换特性。傅里叶域中的坐标表示波场的空间频率以及与平面波传播方向相对应的方向余弦。傅里叶域的分割能够表征光波场平面波的分解,在傅里叶域中沿着中心位置向外发散的每个单元都与具有特定角谱的平面波相对应[13]。图2说明光在空间和傅里叶域中的场分布坐标。图2(a)不仅显示了入射平面内的光照波和散射波,还显示了离轴检测立体角;图2(b)描述了该傅里叶域对光照波参数的依赖关系。傅里叶域中每个单元的位置由平行投影的对应方向余弦决定。对应投影方向的单元中心空间频率为

在角度细分光谱辐射计对比实验中,测量整个半球空间的BRDF数据量很大。为了有效对比方法的有效性,本文只选取一个入射角度、一个反射方位角,来测量反射方位角改变的散射情况。测试的角度选取如下:光源天顶角为45°,探测器方位角为180°,探测器天顶角为0°～90°,角度细分光谱辐射计的探测步长为1°(每1°采集一次辐射数据),子孔径扫描傅里叶变换系统步长为10°。测量波长为654.988 nm。通过调整样品和检测装置的相对位置,基于3.2节介绍的数据处理方法,可以得到标准漫反射白板、镜面和划痕镜面样品的角散射光谱。结果如图8～10所示。图9 镜面样品的角散射光谱


本文编号：3408672