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BSDF雙向透反射分布函數(shù)光譜測量系統(tǒng)

iSpecBSDF是萊森光學(xué)一款專門測量光學(xué)材料表面的雙向反射/透射分布函數(shù)和光學(xué)材料各向同性材料研究，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航天遙感、地質(zhì)測量、精密制導(dǎo)、目標(biāo)仿真，光學(xué)設(shè)計，AR/VR/MR等領(lǐng)域，同時可實現(xiàn)對玻璃、金屬、塑料、紙張、紡織品、油漆、涂層、光學(xué)膜材料等諸多材料的表面光學(xué)特性的定量分析，是研究物質(zhì)、材料的基礎(chǔ)物理特性非常重要的光學(xué)測試工具。

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iSpecBSDF雙向反射/透射分布函數(shù)光譜測量儀的測量平臺如右圖所示。整個系統(tǒng)設(shè)備包括照明系統(tǒng)、光譜探測系統(tǒng)、測量機(jī)械系統(tǒng)和光譜數(shù)據(jù)軟件處理系統(tǒng)。在測量過程中，通過接口軟件將光譜測量軟件和測量機(jī)械系統(tǒng)的控制軟件整合在一起，通過計算機(jī)自動控制實驗的整個測量過程，使得實驗操作起來簡便、快速、省時。全自動BSDF光譜數(shù)據(jù)采集軟件，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并輸出結(jié)果。

萊森光學(xué)iSpecBSDF光譜系統(tǒng)采用高精度旋轉(zhuǎn)位移臺與懸臂梁結(jié)合的方式，完成BSDF測量。其中光源安裝在外懸臂上，轉(zhuǎn)動半徑0.5m，可以實現(xiàn)1個自由度旋轉(zhuǎn)，即以懸臂軸為圓點實現(xiàn)入射角方向旋轉(zhuǎn)(照明入射角0°~90°)；探測器安裝在內(nèi)懸臂上，可以實現(xiàn)2個自由度旋轉(zhuǎn)，分別為以懸臂軸為圓點實現(xiàn)入射角方向旋轉(zhuǎn)(探測入射角0°~90°)，以中心轉(zhuǎn)臺為軸，實現(xiàn)方位角方向移動(探測方位角0°~360°)；樣品安裝在底座中心旋轉(zhuǎn)臺上，可以實現(xiàn)1個自由度旋轉(zhuǎn)(照明方位角0°~360°)。以此通過對照明端、探測端的方位角與入射角共四個自由度的控制，實現(xiàn)BSDF所有條件的測量。（特別說明：因運(yùn)動過程中，受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，懸臂間會存在遮擋，部分角度下獲得數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)）

雙向散射分布函數(shù)(Bidirectional scattering distribution function、BSDF)通常是用在計算光在物體表面的散射，但是不能完全靠雙向散射分布函數(shù)，而必須加以使用雙向反射分布函數(shù)和雙向透射分布函數(shù)。由于物體表面上有凹凸不平的微小表面，一道入射光線射到表面而產(chǎn)生散射現(xiàn)象，用BSDF來表示這種散射現(xiàn)象。其中雙向（Bidirectional）系指入射光與接受散射光的方向，因不同的入射光角度所產(chǎn)生的散射性質(zhì)亦不相同。

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雙向透射分布函數(shù)(Bidirectional Transmittance Distribution Function)表示了不同入射角條件下物體表面在任意觀測角的透射特性，如圖2所示。雙向透射分布函數(shù)是光輻射的透射輻亮度和入射輻照度的比值。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

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