Spectra FT Leuchtdichte-Standard

Der Labsphere Spectra FT-Leuchtdichte-Standard enthält entweder 15- oder 32-Kanal-LED-Lichtquellen, die mit einer Spectralon-Integrationskugel gekoppelt sind, um eine spektral abstimmbare Quelle von Unform-Leuchtdichte oder -Beleuchtungsstärke für die Kalibrierung von Bildgebungssystemen und optischen Sensoren mit der von Ihnen gewählten Referenzlichtart oder Spektralleistung zu schaffen. Spectra FT-Quellen sind für den VIS-Bereich (400-700nm + 850nm), den VIS-NIR-Bereich (380-1000nm) oder den SWIR-Bereich (900-1600nm) erhältlich.

Bitte beachten Sie, dass Sie mit dem Spectra FT im Gegensatz zum Spectra CT Leuchtdichte-Standard, bei dem Sie die korrelierte Farbtemperatur (CCT) des weißen Lichts einstellen können, sowohl die Farbe als auch das Spektrum Ihres Leuchtdichte- oder Strahldichte-Standards völlig frei einstellen können.

Erstellen Sie Ihr eigenes Spektrum

Mit dem Spectra FT können Sie Ihre eigene, nahezu stufenlos einstellbare spektrale Leistungsverteilung erstellen oder aus vordefinierten CIE-Normlichtarten oder Schwarzkörperspektren wählen. Die Weißlicht-CCT ist von ca. 1900K bis 40000K einstellbar. Die einzelnen in den Light Engines eingesetzten LEDs weisen Linienbreiten von ca. 20nm im Sichtbaren bzw. 50nm im NIR auf. Die Leuchtdichte ist einstellbar von 10 bis 25.000 cd/m2 für die Referenzlichtart D65 (der tatsächliche Bereich variiert je nach Modell), während die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte an der Austrittsöffnung mit 99 % angegeben ist (gemäß der COV-Methode). Das Modell Spectra FT SWIR dient als Quelle gleichmäßiger Strahldichte im Bereich von 900-1600nm und wird zum Testen und Kalibrieren von InGaAs-Sensoren verwendet.

Spektrale Überwachung in Echtzeit

Ein integriertes internes Spektralradiometer ermöglicht die Verfolgung der spektralen Leistung in Echtzeit über den gesamten Dynamikbereich der Spectra FT-Systeme (mit Ausnahme des Spectra FT-1000-W). Rekalibrierungs- und Recharakterisierungsfunktionen sorgen für eine lange Lebensdauer und minimale Ausfallzeiten und machen die Spectra FT-Quellen ideal für Produktionsanwendungen. Spectra FT-Systeme mit integriertem Spektroradiometer enthalten eine stabile Quarz-Wolfram-Halogen-Referenzquelle, mit der die absolute spektrale Empfindlichkeit des Spektroradiometers nach Ermessen des Anwenders neu kalibriert werden kann. Dies gewährleistet eine kontinuierliche und genaue spektrale Überwachung des FT-2300-F-Systems.

Die Spectra FT Familie

Die spektral einstellbaren Leuchtdichte-Standards der Labsphere Spectra FT-Reihe umfassen 8 Modelle, die eine einheitliche Leuchtdichte oder Beleuchtungsstärke im Bereich von 380 bis 1600 nm emittieren.

• Die Spectra FT-1000-W und FT-1100-W arbeiten mit 15 Kanälen im VIS-Wellenlängenbereich von 400-700nm plus einer zusätzlichen NIR-LED, die bei 850nm emittiert. Letztere verfügt über ein integriertes Spektroradiometer für die spektrale Überwachung in Echtzeit. Beide Modelle sind mit Kuppeln an den Kugelausgängen ausgestattet, um Sensoren mit weitem Sichtfeld zu testen.
• Die Spectra FT-1100-A und FT-1100-S verfügen über die gleiche 15-Kanal-Light-Engine wie oben, sind aber mit einem Kosinus-Diffusor an den Austrittsöffnungen (25 bzw. 75 mm) ausgestattet.
• Die Spectra FT-2200-W und FT-2300-W arbeiten mit 32 Kanälen im VIS/NIR-Band von 380-1000nm mit Spitzenleuchtdichten von 16.000 bzw. 25.000 cd/m2 (für die CIE-Referenzlichtart D65).
• Das Spectra FT-2300-F arbeitet ebenfalls mit 32 Kanälen im VIS/NIR-Band von 380-1000 nm, doch anstelle einer Austrittsöffnung mit 75 mm Durchmesser ist der Ausgang des 2300-F in ein flüssiges Glasfaserbündel gekoppelt. Dadurch wird das zu prüfende Gerät, in der Regel ein Sensor oder eine Sensoranordnung, aus der Ferne mit einer gleichmäßigen Beleuchtungsstärke/Bestrahlungsstärke versorgt.
• Schließlich arbeitet das Spectra FT-2400-SWIR mit 10 Kanälen im nahen Infrarotbereich von 900-1600nm. Das FT-2400-SWIR verwendet LEDs mit einer spektralen Linienbreite von 35 bis 125 nm (FWHM), während die Spitzenstrahlungsleistung bis zu 30 W/sr.m2 beträgt (je nach gewähltem Spektrum).
  
  

Theorie der einheitlichen Lichtquelle

Eine von innen beleuchtete Ulbricht-Kugel vereinfacht die ansonsten komplexen Verfahren zur Kalibrierung und Verzeichnungskorrektur von Kameras und Bildsensoren. Es ist nicht einfach, ein Feld mit gleichmäßiger Bestrahlungsstärke oder Strahldichte zu erzeugen – es sei denn, man verwendet eine von innen beleuchtete Ulbricht-Kugel. Jedes Licht, das in eine Kugel eintritt, wird von der diffus reflektierenden (Lambert’schen) Kugelwandbeschichtung in alle Richtungen mit gleicher Strahlungsintensität reflektiert. Der hohe Reflexionsgrad der Beschichtung (in der Regel 96-99 %) sorgt für eine hohe Anzahl von Reflexionen, was zu einer nahezu perfekt gleichmäßigen Strahlung an allen Punkten der Kugelwand führt. Die offene Austrittsöffnung einer von innen beleuchteten Ulbricht-Kugel ist die „homogene Quelle“. Die Kugel kann durch Lampen oder LEDs beleuchtet werden, die im Inneren der Kugel angebracht sind oder außen an einer Kugelöffnung gehalten werden.

Eine Ulbricht-Kugel mit homogener Lichtquelle funktioniert sowohl als Quelle gleichmäßiger Strahlung als auch als Bestrahlungsquelle. Eine Kamera, deren Objektiv auf die Ebene der Austrittsöffnung der Kugel fokussiert ist, sammelt defokussiertes Licht von der gegenüberliegenden Kugelwand. Die Bestrahlungsstärke ist an allen Punkten der Kugelwand gleichmäßig, und die Wand reflektiert das Licht in allen Winkeln mit konstanter Strahldichte. Daher sieht die Kamera ein Feld mit einheitlicher Strahldichte oder Leuchtdichte. Ohne abbildende Optik würde die Ulbricht-Kugel ein Feld gleichmäßiger Bestrahlungsstärke direkt auf einen Bildsensor liefern. Ein Bildsensor, der sich direkt in der Ebene der Austrittsöffnung der Kugel befindet, empfängt eine gleichmäßige (aber diffuse) Bestrahlungsstärke. Man beachte, dass die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung im Nahfeld abnimmt, im Fernfeld aber wieder zunimmt.

Die Notwendigkeit gleichmäßiger Strahlungsintensität bei Bildsensoren und Kameras

Focal-Plane-Array (FPA)-Bildsensoren (PDA, CMOS, CCD usw.) leiden unter Unterschieden in der Empfindlichkeit von Pixel zu Pixel (photo response non-uniformity, PRNU) sowie unter Photonenrauschen, Dunkelrauschen (thermisches Rauschen), Ausleserauschen und Nichtlinearität. Indem wir den Sensor am Ausgang einer gleichmäßigen Lichtquelle anbringen, beleuchten wir jedes Pixel auf dem Array gleichmäßig und können eine Normalisierung der Pixelverstärkung und des Offsets vornehmen. Ein Abbildungssystem (reflektierend oder refraktiv) führt mit dem Winkel zusätzliche Verzerrungen ein: Vignettierung und cos4-Intensitätsabfall. Eine einheitliche Lichtquelle mit einer Ulbricht-Kugel sorgt für eine räumlich und winkelmäßig einheitliche Strahlung und ermöglicht eine Flachfeldkorrektur der Kamera (Sensor mit Objektiv).