Kalibrierservice für Spektrometer und Kamerasysteme

SphereOptics bietet einen Kalibrierservice für Bildsensoren und Kameras an. Unter Verwendung einer kalibrierten, großflächigen, einheitlichen Leuchtdichtequelle wird die absolute radiometrische oder photometrische Reaktion von Bildverarbeitungsgeräten, Multispektral- und Hyperspektralkameras, abbildenden Photometern und Farbmessgeräten sowie Focal-Plane-Arrays ermittelt.

Die offene Austrittsöffnung einer von innen beleuchteten Ulbricht-Kugel dient als gleichmäßige Lichtquelle. Der Ausgang der Kugel ist durch eine räumlich und winkelmäßig einheitliche Strahldichte gekennzeichnet, die zur Flachfeldkorrektur und zur Übertragung einer absoluten Leuchtdichte- oder spektralen Strahldichtekalibrierung auf bildgebende Systeme verwendet werden kann. Die Kugel liefert auch ein Feld mit gleichmäßiger Bestrahlungsstärke, das zur Normalisierung der Pixelverstärkung von 2D-Array-Detektoren verwendet werden kann.

Uniform Light Source Theorie

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 mit gleicher Strahlungsintensität in alle Richtungen 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 Licht mit konstanter Strahldichte unter allen Winkeln. Daher sieht die Kamera ein Feld mit gleichmäßiger Strahldichte oder Leuchtdichte.

Ohne abbildende Optik würde die Ulbricht-Kugel ein Feld gleichmäßiger Bestrahlung direkt auf einen Bildsensor abgeben. Ein Bildsensor, der sich direkt in der Ebene der Austrittsöffnung der Kugel befindet, empfängt eine gleichmäßige (aber diffuse) Bestrahlung. Man beachte, dass die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung im Nahfeld abnimmt, im Fernfeld aber wieder zunimmt.