CN110056842B - 一种单星模拟器及其光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源，包括光源本体、进光口与光源本体相连用以调节光线均匀性的卫星球以及进光口与卫星球的出光口相连的积分球，卫星球和积分球间设有照度调节组件。光源本体射出的光线首先进入卫星球中，卫星球使提高了光线均匀度，照度调节组件对均匀的光线进行调节，可以使光线照度的变化量与照度调节组件的调节量呈线性关系，从而提高了光线调节的线性度。调节后的光线经积分球再分配后形成均匀的出射光。本发明还提供了一种包括上述光源的单星模拟器，并具有上述优点。

Description

一种单星模拟器及其光源

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，特别涉及一种光源。本发明还涉及一种包括上述光源的单星模拟器。

背景技术

现有技术中均匀光源广泛应用于微光成像及定量测量校准、航天遥感器探测系统均匀性校正、光学参数测量等领域，而积分球光源以其操作方便、设备简单等优点，得到了广泛应用。但现有技术中光源照度调节困难，多为非线性调节，算法及控制难度大；光源多采用积分球进行一次匀光，但一般积分球内存在遮光板等机构会导致出射光均匀性相对较低；以上问题的存在制约了光源的应用范围及发展空间。

因此，如何提高光源调节的线性度是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光源，其通过卫星球将不均匀的光源转化为均匀的光源，从而提高了光源调节的线性度。本发明的另一目的是提供一种包括上述光源的单星模拟器。

为实现上述目的，本发明提供一种光源，包括光源本体、进光口与所述光源本体相连用以调节光线均匀性的卫星球以及进光口与所述卫星球的出光口相连的积分球，所述卫星球和所述积分球间设有照度调节组件。

优选地，所述卫星球的进光口和所述积分球的出光口平行，所述卫星球的出光口和所述积分球的进光口平行、且垂直于所述卫星球的进光口。

优选地，还包括底座，所述底座包括用以固定所述积分球的第一支撑板、用以固定所述卫星球的第二支撑板和用以固定所述光源本体的第三支撑板。

优选地，所述光源本体包括卤素灯和灯罩，所述灯罩和所述卤素灯之间设有散热架，所述灯罩通过灯罩安装座与所述第三支撑板相连。

优选地，所述照度调节组件包括主安装座和盖板，所述主安装座和所述盖板之间具有与所述卫星球和所述积分球内部均连通的腔体，所述主安装座和/或所述盖板具有矩形的通光孔，所述卫星球中的光线可穿过所述通光孔进入所述积分球，所述腔体中还设有能够改变所述通光孔横截面积、以调节照度的遮光板。

优选地，所述遮光板通过丝杠与步进电机相连，所述腔体中还设有与所述丝杠配合的螺母。

优选地，所述腔体中还设有与所述步进电机相连、以当所述遮光板移动至最大和/或最小位置控制所述步进电机停转的限位开关。

本发明还提供了一种单星模拟器，包括上述任意一种所述的光源。

优选地，所述星模拟器包括基座，所述光源中积分球的出光口与所述基座的进光口相连，所述积分球与所述基座之间设有星点靶标组件。

优选地，所述基座中还设有主镜组件和位于所述星点靶标组件之间、用以将光线反射向所述主镜组件的次镜组件。

本发明所提供的光源，包括光源本体、进光口与光源本体相连用以调节光线均匀性的卫星球以及进光口与卫星球的出光口相连的积分球，卫星球和积分球间设有照度调节组件。

光源本体射出的光线首先进入卫星球中，卫星球使提高了光线均匀度，照度调节组件对均匀的光线进行调节，可以使光线照度的变化量与照度调节组件的调节量呈线性关系，从而提高了光线调节的线性度。调节后的光线经积分球再分配后形成均匀的出射光。

本发明还提供了一种包括上述光源的单星模拟器，并具有上述优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的光源的结构示意图；

图2为光源本体的结构示意图；

图3为照度调节组件的结构示意图；

图4为本发明所提供的单星模拟器的结构示意图。

其中，图1至图4中的附图标记为：

底座1、色温切换组件2、光源本体3、卫星球4、照度调节组件5、积分球6、星点靶标组件7、次镜组件8、基座9、主镜组件10、第一支撑板11、第二支撑板12、第三支撑板13、灯罩安装座31、灯罩32、端盖33、卤素灯34、散热架35、第一半球41、第二半球42、盖板51、电机安装板52、步进电机53、螺母扣54、螺母55、主安装座56、遮光板57、限位开关58、第三半球61、第四半球62。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明所提供的光源的结构示意图；图2为光源本体的结构示意图；图3为照度调节组件的结构示意图；图4为本发明所提供的单星模拟器的结构示意图。

本发明所提供的光源包括光源本体3、卫星球4和积分球6。光源的结构如图1所示，光源本体3与卫星球4的进光口相连，光源本体3射出的光线进入卫星球4后经卫星球4反射后形成均匀的光线，再由卫星球4的出光口射出。

卫星球4的出光口与积分球6的进光口相连，二者间设有照度调节组件5。具体的，照度调节组件5中可设置矩形的通光孔和遮光板，遮光板沿通光孔的一条侧边移动可以改变通光孔中光线的通量，由于卫星球4出光口射出的光线为均匀的光线，而遮光板移动过程中通光孔的横截面积呈线性变化，因而光源的照度也为线性变化。经过照度调节的光线进入积分球6中，由积分球6再次分配后从积分球6的出光口射出，从而使光源射出均匀的光线。其中卫星球4的结构可参考积分球6。

本实施例中，光源中照度调节组件5的两侧分别设有卫星球4和积分球6，光源本体3射出的光线首先由卫星球4转换为均匀的光线，随后光线经过照度调节组件5进入积分球6中，照度调节组件5可对光线通量实现线性调节，从而简化光强调节的难度。

可选的，如图1所示，卫星球4包括第一半球41和第二半球42，第二半球42设有进光口，第一半球41设有出光口。积分球6包括第三半球61和第四半球62，第三半球61设有进光口，第四半球62设有出光口。卫星球4的进光口和出光口相垂直，积分球6的进光口和出光口相垂直。卫星球4和积分球6相连时，卫星球4的进光口和积分球6的出光口平行、且朝向相反的方向，卫星球4的出光口和积分球6的进光口平行、且通过照度调节组件5相连。

光源中还包括底座1，如图1所示底座1包括底板和垂直底板的第一支撑板11、第二支撑板12以及第三支撑板13。第一支撑板11、第二支撑板12和第三支撑板13分别用于固定积分球6、卫星球4以及光源本体3。具体的，第一支撑板11位于第三半球61和第四半球62的连接处，第二支撑板12位于第一半球41和第二半球42的连接处。

可选的，光源本体3包括卤素灯34、灯罩32以及端盖33。如图2所示，灯罩32的一端通过灯罩安装座31与第三支撑板13相连，另一端与端盖33相连。卤素灯34通过散热架35固定在端盖33中央，散热架35通常为金属材质，其外周还设有多条散热槽，散热架35能够起到快速导热，并增大散热面积的作用，从而降低卤素灯34的温度，延长卤素灯34的使用寿命。

可选的，光源本体3与卫星球4之间还设有色温切换组件2，通过色温切换组件2能够改变光源本体3的色温。具体的，色温切换组件2包括驱动电机、第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和电机相连，并在电机的带动下转动，第二齿轮与第一齿轮相啮合。第二齿轮的轴线位于卫星球4进光口的一侧，第二齿轮沿周向设有多个滤光片，随着第二齿轮的转动，滤光片能够移动至光源本体3和卫星球4的进光口之间，起到改变色温的作用。同时为了避免外界光线造成干扰，色温切换组件2还具有壳体，第一齿轮和第二齿轮均设置于壳体中，光源本体3和卫星球4均与壳体相连。

本实施例中，光源还包括位于卫星球4和光源本体3之间的色温切换组件2，色温切换组件2能够调节光源的色温。另外，卫星球4的进光口和出光口相垂直，积分球6的进光口和出光口相垂直，光线无法直接从卫星球4的直接穿过卫星球4和积分球6，从而保证了光线的均匀性。

照度调节组件5用于调节光源的照度，即调节光源的光强。照度调节组件5包括主安装座56和盖板51。如图3所示，主安装座56和盖板51之间具有腔体，主安装座56和盖板51分别与卫星球4和积分球6相连。盖板51上设置有圆形的通光口，以便第三半球61上的出光口嵌入照度调节组件5内部。安装座上设置有矩形的通光口，通光口对角线长度与第二半球42进光口的直径相等。卫星球4中的光线可穿过通光孔进入积分球6。

进一步的，遮光板57设置在腔体中，并通过丝杠与步进电机53相连。如图3所示，腔体中设有与丝杠螺纹配合的螺母55，螺母55通过螺母扣54与主安装座56相连，丝杠平行通光孔的侧边，并在电机的带动下转动，从而使遮光板57沿通光孔的侧边移动。步进电机53位于主安装座56的外侧，并通过电机安装板52与主安装座56相连。

另外，腔体中还设有与步进电机53相连的限位开关58。如图3所示，遮光板57的宽度大于通光孔的宽度，遮光板57移动方向上的两侧均设有限位开关58，遮光板57在步进电机53的带动下在两个限位开关58之间移动。当移动至最大或最小位置时，遮光板57与限位开关58接触，限位开关58被触发，从而使控制步进电机53停转，避免遮光板57与腔体的侧壁碰撞而损坏。其中最大位置是指遮光板57将通光孔完全遮蔽的位置，最小位置是指通光孔完全打开的位置。

本实施例中，照度调节组件5通过步进电机53和丝杠带动遮光板57移动，遮光板57的移动距离与步进电机53的转速线性相关，因而降低了光源照度调节的难度。

本发明还提供了一种单星模拟器，包括上述任一实施例中的光源。如图4所示，星模拟器包括基座9和主镜，光源中积分球6的出光口与基座9的入光口相连，积分球6与基座9之间设有星点靶标组件7。光源射出的光线照射星点靶标组件7后射入主镜组件10，主镜组件10用于将光线反射为平行光出射。

可选的，但星模拟器还包括次镜组件8，次镜组件8安装在基座9中，用于将光线反射向主镜组件10。

本实施例中，单星模拟器中设置了次镜组件8，星点靶标、次镜组件8及主镜组件10构成离轴反射式光学系统，无色差与中心遮拦，且能够保证较高的像质。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的单星模拟器及其光源进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种光源，其特征在于，包括光源本体(3)、进光口与所述光源本体(3)相连用以调节光线均匀性的卫星球(4)以及进光口与所述卫星球(4)的出光口相连的积分球(6)，所述卫星球(4)和所述积分球(6)间设有照度调节组件(5)；

所述照度调节组件(5)包括主安装座(56)和盖板(51)，所述主安装座(56)和所述盖板(51)之间具有与所述卫星球(4)和所述积分球(6)内部均连通的腔体，所述主安装座(56)和/或所述盖板(51)具有矩形的通光孔，所述卫星球(4)中的光线可穿过所述通光孔进入所述积分球(6)，所述腔体中还设有能够改变所述通光孔横截面积、以调节照度的遮光板(57)，所述遮光板(57)通过丝杠与步进电机(53)相连，所述腔体中还设有与所述丝杠配合的螺母(55)，所述丝杠平行所述通光孔的侧边，所述遮光板(57)移动过程中所述通光孔的横截面积呈线性变化，所述光源的照度也为线性变化。

2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述卫星球(4)的进光口和所述积分球(6)的出光口平行，所述卫星球(4)的出光口和所述积分球(6)的进光口平行、且垂直于所述卫星球(4)的进光口。

3.根据权利要求2所述的光源，其特征在于，还包括底座(1)，所述底座(1)包括用以固定所述积分球(6)的第一支撑板(11)、用以固定所述卫星球(4)的第二支撑板(12)和用以固定所述光源本体(3)的第三支撑板(13)。

4.根据权利要求3所述的光源，其特征在于，所述光源本体(3)包括卤素灯(34)和灯罩(32)，所述灯罩(32)和所述卤素灯(34)之间设有散热架(35)，所述灯罩(32)通过灯罩安装座(31)与所述第三支撑板(13)相连。

5.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述腔体中还设有与所述步进电机(53)相连、以当所述遮光板(57)移动至最大和/或最小位置控制所述步进电机(53)停转的限位开关(58)。

6.一种单星模拟器，其特征在于，包括权利要求1至5任意一项所述的光源。

7.根据权利要求6所述的单星模拟器，其特征在于，所述星模拟器包括基座(9)，所述光源中积分球(6)的出光口与所述基座(9)的进光口相连，所述积分球(6)与所述基座(9)之间设有星点靶标组件(7)。

8.根据权利要求7所述的单星模拟器，其特征在于，所述基座(9)中还设有主镜组件(10)和位于所述星点靶标组件(7)之间、用以将光线反射向所述主镜组件(10)的次镜组件(8)。

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