测量材料表面，就可以提升光学设计精确度？

光学材料能对光学产品的性能产生举足轻重的影响，随着光学技术的发展，业界对材料、表面、元件和系统的质量要求越来越高，甚至提出了新的需求。例如，在汽车行业中，光学元件需要高透射率和高散射率的材料，这些材料对光学系统的效率和外观来说非常重要。而在天文观测系统和星载系统中，光学元件对材料的要求可能大不相同，比如可能非常看重材料是否能限制反射率并减少杂散光（点击查看相关文章）。

从上述文字中，我们可以看到反射率、透射率、吸收率数据及BSDF（双向散射分布函数）是材料和表面特性的关键量化指标，在光学设计中，获取这些精确数据可以帮助开发者在制作物理原型和进行制造之前评估材料，从而在设计阶段就能对光学产品性能进行优化。

为确保光学系统仿真获得精确的结果，通常需要足够精确的材料和表面特性数据。单靠几何结构并不能确定出光线的分布；光学属性能够表征能量及光的方向是如何变化的。首先我们要了解用于表征表面和材料光学特性的物理量化的指标。

第一个量是光在角度上的分布，也称为BSDF。BSDF描述了入射光经过透射和/或反射后光线在角度空间中的散射分布情况。

对物体的整体外观进行量化很复杂，因为外观是一个主观的品质。不过，外观的某些特性可以通过光学散射测量来进行量化：

• 材料反射光的光谱分布与颜色间的关系
• 材料反射光的几何分布与光泽间的关系
• 材料反射光的空间分布与纹理间的关系

要对外观进行量化，需要在物理量和观察者反应之间建立相关性，其中观察者的反应通过视觉测量获得。BSDF就是整合这些信息的物理量。新思科技REFLET和Mini-Diff产品可用于测量BSDF。

通过BSDF计算可以得出反射率值和透射率值，但这非常依赖于仪器的精度以及测量时的采样或分辨率。

因此，在BSDF之外单独测量R值/T值可以提高光学仿真的精确性。

新思科技TIS Pro是新思科技光学测量解决方案的新成员，可帮助用户测量物体表面和材料的反射率/透射率。新思科技TIS Pro的功能是由集成在暗箱中的积分球和光谱探测器实现的，暗箱可以控制杂散光，用以确保测量结果的准确性。

新思科技TIS Pro的工作原理

▲图2：新思科技TIS Pro对透射率进行测量

• 表征用于汽车设计或通用照明系统中的反射片/扩散片材料
• 对量产中的质量控制进行评估
• 分析航空航天光学器件所用镀膜对杂散光的抑制
• 测量用于视觉渲染的光谱行为
• 研究化妆品的光学特性
• 针对多个入射角进行材料表征