积分球是一种内壁涂有油白色漫反射材料的空腔球体,也称为光度球。在球壁上打开一个孔或几个窗口,用作放置光接收器的进入孔和接收孔。积分球的内壁应为良好的球面,通常要求其与理想球面的偏差不大于内径的0.2%。球内壁涂有理想的漫反射材料,即漫反射系数接近1的材料。常用的材料是氧化镁(或硫酸钡),与胶粘剂混合均匀后喷涂在内壁上。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比超过99%,使进入积分球的光通过内壁涂层反射,在内壁形成均匀的照度。为了获得较高的测量精度,积分球的开口比应尽可能小。开口比定义为积分球开口处的球面积与整个球内壁面积之比。
①光接收器
被测光通过积分球上的小孔进入球,并在内壁设置一个或两个光探测器,如硒光电池或光电倍增管。光探测器输出的光电流与积分球内壁的照度成正比,即与进入积分球的光通量成正比。这样,进入积分球的光通量就可以根据输出光电流的变化来了解。
②物面均匀照明
几个灯泡(通常有四个或六个)均匀地设置在积分球的内壁上。灯泡发出的光通过内壁多次漫反射形成均匀明亮的发光球表面,可作为被测光学系统亮度均匀、视野大的物表面。该积分球用于测量相镜的渐进晕系数和图像表面照明的均匀性。
③球形平行光管
在球体水平轴的两端打开两个孔。准直物镜安装在孔内,焦距等于球体内壁直径。几个灯泡设置在靠近物镜的壳体上,与水平轴对称,要求它们发出的光不能直接射入物镜。另一个孔安装了一个中心开口的塞子,塞子外面覆盖了一个内壁涂有黑色吸收层的牛角形消光管,使通过塞子孔进入消光管的光完全被吸收。因此,开孔塞与消光管一起形成黑体,使球体模拟在明亮的天空中有一个全黑的目标。取消开孔塞和消光管,换上白塞,球体将模拟一个亮度均匀的天空。带准直物镜、灯泡和黑色、白塞子的积分球称为球形平行光管,用于测量望远系统的杂光系数。通过光电探测器测量黑体目标图像和“白塞子”照度,即光电探测器分别测量的相应指示值,通过计算得到被测望远镜的杂光系数。因为,如果望远镜对明亮天空中黑体目标的成像不是全黑的,那么除了目标成像外,望远镜上还有杂光。