Spectra PT PTS Leuchtdichte-Standard

Der Labsphere Spectra PT PLS Leuchtdichte-Standard ist ein tragbarer Standard, der auf einer kugelförmigen, gleichförmigen Lichtquelle basiert, die mit einer Quarz-Wolfram-Halogen-Lampe (QTH) ausgestattet ist. Die Leuchtdichte ist manuell einstellbar von 0 bis 5.000 cd/m2, bei einer festen Farbtemperatur von 2856K, die aus einer Austrittsöffnung mit einem Durchmesser von 3,8 cm abgegeben wird. Das Spectra PT PTS ist unser preisgünstigstes Leuchtdichtenormal und eignet sich für die Prüfung und Kalibrierung von Leuchtdichtemessgeräten, Bildsensoren, Photometern und Radiometern sowie für die Feldkalibrierung von Kameras.

Mit seinem kompakten, integrierten Design bietet das Spectra PT PLS Leistung in Laborqualität in einem tragbaren Gehäuse, das für den Einsatz vor Ort konzipiert ist. Das robuste Design mit optionalem Batteriebetrieb ermöglicht es, die Kalibrierquelle zum zu prüfenden Gerät zu bringen. Das PT PLS umfasst ein integriertes Leuchtdichtemonitor-Photometer, ein Touch-Display, das Lampenspannung, -strom und Ausgangsleuchtdichte anzeigt, sowie eine hochauflösende, manuelle Leuchtdichteeinstellung.

Theorie der einheitlichen Lichtquelle

Eine von innen beleuchtete Ulbricht-Kugel vereinfacht die ansonsten komplexen Verfahren zur Kalibrierung und Verzeichnungskorrektur von Kameras und Bildsensoren. Die Erzeugung eines Feldes mit gleichmäßiger Bestrahlungsstärke oder Strahldichte ist nicht einfach – 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 mit Lampen oder LEDs beleuchtet werden, die im Inneren der Kugel angebracht sind oder außen an einer Kugelöffnung gehalten werden.

Eine Ulbricht-Kugel mit gleichmäßiger Lichtquelle fungiert sowohl als Quelle gleichmäßiger Strahlung als auch als Bestrahlungsstärke. 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.

Der Bedarf an gleichmäßiger Strahlung/Bestrahlungsstärke bei Bildsensoren und Kameras

Focal-Plane-Array (FPA)-Bildsensoren (PDA, CMOS, CCD usw.) leiden unter Unterschieden in der Empfindlichkeit zwischen den einzelnen Pixeln (photo response non-uniformity, PRNU) sowie unter Photonenrauschen (Schussrauschen), Dunkelrauschen (thermisches Rauschen), Leserauschen 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).