本實用新型專利技術公開了用于目標光學特性研究的室內高光譜輻出度均勻照明光源，其特征在于：包括可實現光斑特性調節的照明鏡頭、機械調節機構以及多功能光源支架，可實現光斑特性調節的照明鏡頭通過機械調節機構在多功能光源支架上安裝調節，共同形成在3.2m的高度上，地面均勻照明光斑可達300mm，光譜輻出度超過20μW.cm?2.nm?1，照明均勻度優于95%的照明光源系統。本實用新型專利技術可實現目標的窄波段、寬波段均勻照明，光譜輻出度高、照明角度可調、照明區域大小可調，可用作目標的反射率特性、方向特性、表面偏振特性等光學特性研究的實驗室照明光源。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于光學遙感設備領域，具體涉及一種用于目標光學特性研究的實驗室內高光譜輻出度均勻照明光源。
技術介紹
在光學遙感領域，在實驗室開展目標的反射特性、方向特性或表面偏振特性研究時，通常采用人工光源作為照明光源。對于這類光源來說，一般要求其波段范圍能夠覆蓋探測設備的工作波段，其輻射輸出能夠模擬太陽的光譜輻出度，光源的照明角度能夠模擬太陽的照明角度（天頂角和方位角），此外光源還必須滿足一定的照明均勻性要求。目前室內的地物目標反射特性、偏振特性研究中經常使用鹵素燈裝置進行照明。鹵素燈照明裝置主要由大功率鹵素燈光源箱和三腳架組成，通過三腳架控制光源的照明角度。光源箱內部照明系統通常由燈泡和凹面反射鏡組成，通過調節凹面反射鏡位置控制光源聚焦或準直出射，更簡單的是：將大功率的鹵素燈放置在密閉的光源箱中，燈箱一面開孔出光，一般來說，這類光源箱的照明光斑是不均勻的，呈現中間強邊緣弱的特點。受限于三腳架的高度和可調節范圍，照明光源的照明角度可調范圍有限。此外，鹵素燈的光譜輻射分布在短波處輻出度較低，在370~700nm鹵素燈照明裝置光譜輻出度約為1~5μW.cm-2.nm-1，與地物目標的自然照明狀態相差甚遠。
技術實現思路
本技術的目的是解決傳統目標光學特性研究中照明光源光譜輻出度低、照明不均勻的技術局限性，提供一種高光譜輻出度、均勻性良好的照明光源。此外，在光源照明角度可調，能夠在較大范圍內模擬不同的照明角度，適用于目標光學特性（如方向反射率特性，表面偏振特性）的測量研究。本技術是通過以下技術方案實現的：用于目標光學特性研究的室內高光譜輻出度均勻照明光源，其特征在于：包括可實現光斑特性調節的照明鏡頭、機械調節機構以及多功能光源支架，可實現光斑特性調節的照明鏡頭通過機械調節機構在多功能光源支架上安裝調節，共同形成在3.2m的高度上，地面均勻照明光斑可達300mm，光譜輻出度超過20μW.cm-2.nm-1，照明均勻度優于95%的照明光源系統。可實現光斑特性調節的照明鏡頭包括可調節鏡筒以及安裝在可調節鏡筒內的照明光學系統，所述的照明光學系統包括貼片式面陣LED發光光源、透射式勻光片、透射式復消色差照明鏡頭，所述的透射式勻光片設置在貼片式面陣LED發光光源后方5mm附近，其后方設置有透射式復消色差照明鏡頭，并且透射式勻光片位于透射式復消色差照明鏡頭的物方焦點附近，貼片式面陣LED發光光源發出的光束先經過透射式勻光片勻光后，再經過透射式復消色差照明鏡頭照明在目標上，通過旋轉可調節鏡筒上的調節螺環來調節透射式勻光片與透射式復消色差照明鏡頭的相對位置，實現照明光斑照明大小和照明均勻性調節。所述的貼片式面陣LED發光光源中的每個LED晶元按陣列分布安裝在一圓形薄黃銅基板上，該黃銅基板安裝在一厚鋁板上組成照明光源整體安裝在鏡筒內，同時厚鋁板上銑有蛇形水冷槽，使用循環水冷系統實現對大功率面陣LED發光光源的制冷。所述的貼片式面陣LED發光光源，可根據需要配置同一種中心波長的LED晶元實現窄波段照明或配置多種不同中心波長的LED晶元實現多波段或寬波段照明。所述的透射式勻光片為全息擴散片、石英毛玻璃或乳白玻璃毛玻璃片中的任意一種。所述透射式復消色差照明鏡頭安裝在可調節鏡筒后端的鏡筒本體內，該部分的鏡筒本體兩側設有導向卡槽，透射式復消色差照明鏡頭通過設置在導向卡槽內卡條卡緊安裝在的鏡筒本體內，鏡筒本體外表面以及外部設有相互配合的細牙外螺紋以及螺紋螺環，通過旋動調節螺環帶動卡條在導向卡槽中上下移動進行實現透射式復消色差照明鏡頭±25mm的移動調節范圍，所述的述的機械調節機構為一對連接支耳以及固定在連接支耳上的轉接附件，連接支耳上設有呈圓弧分布的銷釘孔，銷釘孔以5°為間隔，可通過將銷釘安裝將照明鏡頭安裝在不同的銷釘孔中，簡單、方便、可靠地實現不同的照明角度，轉接附件用于將不同的照明角度的照明鏡頭固定在光源支架的橫桿上。所述多功能光源支架包括可上下升降的主臂，主臂采用雙豎型材桿搭建，雙豎型材桿之間設有加強桿，共同保證支架的穩定性，可上下升降的主臂和橫桿之間還設有加強斜撐來保證橫桿的剛度，可上下升降的主臂的升降高度為1.8-3.2m，保證站立地面工作人員的可操作性和不同高度照明高度的需要。所述主臂上方安裝有可以實現橫向滑動的橫桿，橫向滑動可以實現照明臂長的調節，即實現地面光斑的位置的調節，這樣保證待測目標物始終處在光斑中心、不必移動，橫桿的一端通過機械調節結構安裝有照明鏡頭，橫桿的另一端安裝有配重塊實現系統重心分布在光源支架可上下升降的主臂的正下方，配重塊在實際使用中可以通過軟繩懸掛在橫桿另一端并懸掛接近地面，視重量不同而增減；所述的光源支架可上下升降的可上下升降的主臂的底部設有方形底盤，方形底盤下方均勻設有可小范圍移動的四個腳輪，可以通過腳輪推動整個支架在地面的移動，改變光源入射的方位角；系統重心在配重塊協調作用下作用在方形底盤的中心。本技術的優點：該照明裝置可以從相對較高的高度上提供頂視和多種角度斜下視的室內照明，能對太陽光進行更加接近的模擬和近似，并具有一些不可替代的作用：具有及時、現場、可受人工控制、不受天氣影響等特點。通過橫桿滑動移動光源筒，可以實現地面的照明光斑位置基本固定，這樣保證待測目標物始終處在中心、不必移動；本技術裝置具有高光譜輻出度，超過20μW.cm-2.nm-1，接近0.1個太陽常數。并且通過更換不同波長的LED光源，可以實現不同波段的出射光。室內實驗證明，該照明光源穩定可靠、操作簡單、成本低、模擬效果好。附圖說明圖1為本技術的光源筒的內部剖視圖：其中：A1下端螺環、A2鏡筒本體、A3卡條、A4調節螺環、A5透射式復消色差照明鏡頭、A6上端螺環、A7透射式勻光片、A8貼片式面陣LED發光光源、A9水冷槽。圖2為本技術的照明調節機構示意圖：其中：B1照明鏡頭、B2連接支耳、B3角度調節孔位、B4型材連接附件。圖3為本技術的總系統示意圖：其中：C2橫桿、C3加強斜撐、C4加強桿、C5四根槽條、C6六個把手、C7配重塊、C8兩根豎桿、C9長方形底盤框架、C10腳輪。具體實施方式如圖1-3所示，用于目標光學特性研究的室內高光譜輻出度均勻照明光源，其特征在于：包括可實現光斑特性調節的照明鏡頭、機械調節機構以及多功能光源支架，可實現光斑特性調節的照明鏡頭通過機械調節機構在多功能光源支架上安裝調節，共同形成在3.2m的高度上，地面均勻照明光斑可達300mm，光譜輻出度超過20μW.cm-2.nm-1，照明均勻度優于95%的照明光源系統。如圖1所示，可實現光斑特性調節的照明鏡頭包括可調節鏡筒以及安裝在可調節鏡筒內的照明光學系統，所述的照明光學系統包括貼片式面陣LED發光光源A8、透射式勻光片A7、透射式復消色差照明鏡頭A5，所述的透射式勻光片A7設置在貼片式面陣LEDA8后方5mm附近，其后方設置有透射式復消色差照明鏡頭A5，并且透射式勻光A7片位于透射式復消色差照明鏡頭A5的物方焦點附近，貼片式面陣LEDA8發出的光束先經過透射式勻光片A7勻光后，再經過透射式復消色差照明鏡頭A5照明在目標上，通過旋轉可調節鏡筒上的調節螺環A4來調節透射式勻光片A7與透射式復消色差照明鏡頭A5的相對位置本文檔來自技高網...
【技術保護點】
用于目標光學特性研究的室內高光譜輻出度均勻照明光源，其特征在于：包括可實現光斑特性調節的照明鏡頭、機械調節機構以及多功能光源支架，可實現光斑特性調節的照明鏡頭通過機械調節機構在多功能光源支架上安裝調節，共同形成在3.2m的高度上，地面均勻照明光斑可達300mm，光譜輻出度超過20μW.cm?2.nm?1，照明均勻度優于95%的照明光源系統；可實現光斑特性調節的照明鏡頭包括可調節鏡筒以及安裝在可調節鏡筒內的照明光學系統，所述的照明光學系統包括貼片式面陣LED發光光源、透射式勻光片、透射式復消色差照明鏡頭，所述的透射式勻光片設置在貼片式面陣LED發光光源后方5mm附近，其后方設置有透射式復消色差照明鏡頭，并且透射式勻光片位于透射式復消色差照明鏡頭的物方焦點附近，貼片式面陣LED發光光源發出的光束先經過透射式勻光片勻光后，再經過透射式復消色差照明鏡頭照明在目標上，通過旋轉可調節鏡筒上的調節螺環來調節透射式勻光片與透射式復消色差照明鏡頭的相對位置，實現照明光斑照明大小和照明均勻性調節。
【技術特征摘要】
1.用于目標光學特性研究的室內高光譜輻出度均勻照明光源，其特征在于：包括可實現光斑特性調節的照明鏡頭、機械調節機構以及多功能光源支架，可實現光斑特性調節的照明鏡頭通過機械調節機構在多功能光源支架上安裝調節，共同形成在3.2m的高度上，地面均勻照明光斑可達300mm，光譜輻出度超過20μW.cm-2.nm-1，照明均勻度優于95%的照明光源系統；可實現光斑特性調節的照明鏡頭包括可調節鏡筒以及安裝在可調節鏡筒內的照明光學系統，所述的照明光學系統包括貼片式面陣LED發光光源、透射式勻光片、透射式復消色差照明鏡頭，所述的透射式勻光片設置在貼片式面陣LED發光光源后方5mm附近，其后方設置有透射式復消色差照明鏡頭，并且透射式勻光片位于透射式復消色差照明鏡頭的物方焦點附近，貼片式面陣LED發光光源發出的光束先經過透射式勻光片勻光后，再經過透射式復消色差照明鏡頭照明在目標上，通過旋轉可調節鏡筒上的調節螺環來調節透射式勻光片與透射式復消色差照明鏡頭的相對位置，實現照明光斑照明大小和照明均勻性調節。2.如權利要求1所述的用于目標光學特性研究的室內高光譜輻出度均勻照明光源，其特征在于：所述貼片式面陣LED發光光源中的每個LED晶元按陣列分布安裝在一圓形薄黃銅基板上，該黃銅基板安裝在一厚鋁板上組成照明光源整體安裝在可調節鏡筒前端，同時厚鋁板上銑有蛇形水冷槽，使用循環水冷系統實現對大功率面陣LED發光光源的制冷。3.如權利要求1所述的用于目標光學特性研究的室內高光譜輻出度均勻照明光源，其特征在于：所述的貼片式面陣LED發光光源，可根據需要配置配置同一種中心波長的LED晶元實現窄波段照明或配置多種不同中心波長的LED晶元實現多波段或寬波段照明。4.如權利要求1所述的用...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孟凡剛，袁銀麟，鄭小兵，翟文超，李健軍，
申請(專利權)人：中國科學院合肥物質科學研究院，
類型：新型
國別省市：安徽;34
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