CN111189538A - 一种通道式多光谱单色标准光源 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种通道式多光谱单色标准光源，涉及照明光源技术领域，解决了无法获得单色光，为全光谱照明，无法为光谱类仪器定标的问题。技术特征包括壳体，所述壳体的一侧安装有散热外壳，所述散热外壳内安装有光源发生部，所述散热外壳的内部且位于光源发生部的一侧设有第一光阑，所述壳体的内安装有第一光线折射部且与光源发生部水平垂直，所述壳体内安装有滤光机构，所述滤光机构用于产生窄带宽的准单色光，所述壳体内且位于第一光线折射部竖直下方安装有第二光线折射部，所述壳体的尾端安装有第三光线折射部，所述第二光线折射部与第三光线折射部之间且位于同一水平面上安装有第三光阑。
Description
技术领域
本发明涉及照明光源技术领域，特别涉及一种通道式多光谱单色标准光源。
背景技术
随着遥感技术在各领域的深入应用，遥感仪器的辐射定标精度已不能满足现有研究需求，迫切需要将现有定标精度水平提高一个量级。目前将传递辐射计与低温辐射计相结合，由低温辐射计将功率基准传递至传递辐射计，使定标数据可直接溯源至国际基本单位制(SI)。而传递辐射计需要一个标准单色光源照明漫反射板，将其功率基准转换为辐亮度基准并传递给其它在轨仪器，实现绝对辐射定标。
目前航天仪器的漫反射板照明通常采用标准灯直接照明或采用透镜准直的方式照明，该方式无法获得单色光，为全光谱照明，无法为光谱类仪器定标；若在标准灯前方直接加置滤光片，则存在光谱带宽展宽、光谱特性改变等不确定因素，辐射定标精度较低；若采用单色仪的方式照明漫板，则存在能量利用率低、照明漫反射板辐亮度低等缺点，仍然严重制约辐射定标精度。
随着高稳定度窄带滤光片的出现，采用通道式多光谱滤光的方式，将标准灯发出的光经准直后，通过滤光片滤光形成单色光并扩束后来照明漫反射板，具有单色光谱、光谱带宽精度高、漫反射板辐亮度高、亮度均匀性好等优点，满足高精度辐射定标要求。
发明内容
本发明要解决现有技术中的无法获得单色光，为全光谱照明，无法为光谱类仪器定标技术问题，提供一种通道式多光谱单色标准光源。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种通道式多光谱单色标准光源，包括壳体，所述壳体的一侧安装有散热外壳，所述散热外壳内安装有光源发生部，所述散热外壳的内部且位于光源发生部的一侧设有第一光阑，所述壳体的内安装有第一光线折射部且与光源发生部水平垂直，所述壳体内安装有滤光机构，所述滤光机构用于产生窄带宽的准单色光，所述壳体内且位于第一光线折射部竖直下方安装有第二光线折射部，所述壳体的尾端安装有第三光线折射部，所述第二光线折射部与第三光线折射部之间且位于同一水平面上安装有第三光阑。
优选的，所述光源发生部为卤钨灯。
优选的，所述滤光机构包括驱动电机、编码器、滤光片轮、滤光片以及第二光阑；
所述驱动电机安装在壳体的内底面，所述编码器安装在壳体的内底面，所述滤光片轮设置在编码器的上端，所述滤光片安置于滤光片轮上，所述第二光阑安装在滤光片轮上且位于滤光片的上方，所述驱动电机通过皮带带动所述滤光片轮进行转动。
优选的，所述第一光线折射部为第一离轴抛物面镜。
优选的，所述第二光线折射部为第二离轴抛物面镜。
优选的，所述第三光线折射部为第三离轴抛物面镜。
本发明具有以下的有益效果：
本发明解决了标准灯加置滤光片直接照明存在的滤光带宽展宽、光谱特性改变等缺点，解决标准灯加单色仪并准直照明方式中存在的能量利用率低、照明漫反射板辐亮度低等缺点。通过采用通道式多光谱滤光的方式，将标准灯发出的光经准直后，通过滤光片滤光形成单色光并扩束后来照明漫反射板，相比传统照明方式，该方案具有单色光谱、光谱带宽精度高、漫反射板辐亮度高、亮度均匀性好等优点，满足高精度辐射定标要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种通道式多光谱单色标准光源的结构示意图。
图中的附图标记表示为：
1、卤钨灯；2、第一光阑；3、第一离轴抛物面镜；4、第二光阑；5、滤光片；6、第二离轴抛物面镜；7、第三光阑；8、第三离轴抛物面镜；9、散热外壳；10、驱动电机；11、编码器；12、滤光片轮。
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。
请参阅图1，一种通道式多光谱单色标准光源，包括壳体，所述壳体的一侧安装有散热外壳9，所述散热外壳9内安装有光源发生部，所述散热外壳9的内部且位于光源发生部的一侧设有第一光阑2，所述壳体的内安装有第一光线折射部且与光源发生部水平垂直，所述壳体内安装有滤光机构，所述滤光机构用于产生窄带宽的准单色光，所述壳体内且位于第一光线折射部竖直下方安装有第二光线折射部，所述壳体的尾端安装有第三光线折射部，所述第二光线折射部与第三光线折射部之间且位于同一水平面上安装有第三光阑7。
所述光源发生部为卤钨灯1。
所述滤光机构包括驱动电机10、编码器11、滤光片轮12、滤光片5以及第二光阑4；
所述驱动电机10安装在壳体的内底面，所述编码器11安装在壳体的内底面，所述滤光片轮12设置在编码器11的上端，所述滤光片5安置于滤光片轮12上，所述第二光阑4安装在滤光片轮12上且位于滤光片5的上方，所述驱动电机10通过皮带带动所述滤光片轮12进行转动。
所述第一光线折射部为第一离轴抛物面镜3。
所述第二光线折射部为第二离轴抛物面镜6。
所述第三光线折射部为第三离轴抛物面镜8。
工作原理：
卤钨灯1的供电电压为12V、功率为50W，安装于散热外壳9内。散热外壳9外部为散热片结构，卤钨灯1的多余热量通过底座传导至散热外壳9上，通过散热可以提高卤钨灯1的光源功率稳定性和工作寿命。第一光阑2的厚度为1mm、通光直径为5mm，离轴抛物面镜3的离轴角为90°、口径为25.4mm、有效焦距为 152.4mm，第一光阑2位于第一离轴抛物面镜3的焦点处。卤钨灯1发出的光线通过光阑2，并经第一离轴抛物面镜3准直，准直后的光线通过第二光阑4后，照射到滤光片5上。第一离轴抛物面镜3与光阑4的间距为70mm；第二光阑4的通光直径为20mm，滤光片5的通光直径为21mm，光阑4的通光直径略小于滤光片5，以保证通过光阑4的光线可以正常通过滤光片5。滤光片5具有多种型号，安装于滤光片轮12上，外径为25.4mm、厚度为6.5～8mm，带宽10nm，中心波长分别为440nm、 520nm、670nm、780nm、850nm、980nm、1060nm、1200nm、1310nm、1550nm等，波长涵盖可见近红外，满足多种辐射定标需求。滤光片轮12由驱动电机10通过传送带驱动，以进行不同滤光片的切换，并由编码器11提供精密的实时角度反馈，保证切换到所需滤光片的正确性和位置重复性。准直后的光线通过滤光片5 后形成窄带宽的准单色光，由第二离轴抛物面镜6会聚至光阑7处。第二离轴抛物面镜6的离轴角为90°、口径为50.8mm、有效焦距为76.2mm，与第一离轴抛物面镜3的距离为160mm；第三光阑7的厚度为1mm、通光直径为6mm，位于第二离轴抛物面镜6的焦点处，与第二离轴抛物面镜6的距离为76.2mm，主要起消除仪器内部杂散光的作用。通过第三光阑7的光线入射到第三离轴抛物面镜8上，第三离轴抛物面镜8的离轴角为90°、口径为50.8mm、有效焦距为177.8mm，第三离轴抛物面镜8与第二离轴抛物面镜6的焦点重合，两者距离为254mm，组合形成一个2.33倍的准直扩束系统。经第三离轴抛物面镜8准直后的光线，入射到漫反射板上，形成一个直径约50mm的均匀明亮光斑，以供传递辐射计定标时使用；
1卤钨灯，为系统的全光谱照明光源；
2第一光阑，用于限制卤钨灯1的通光口径；
3第一离轴抛物面镜，对入射光线进行准直；
4第二光阑，用于限制滤光片5的入射光口径；
5滤光片，用于产生窄带宽的准单色光；
6第二离轴抛物面镜，将入射的准直光线进行聚焦；
7第三光阑，用于消除仪器内部杂光；
8第三离轴抛物面镜，将入射的光线进行准直，配合第二离轴抛物面镜6，实现光线的扩束；
9散热外壳，为卤钨灯的安装外壳，用于散热以提高其使用稳定性和工作寿命；
10驱动电机，用于驱动滤光片轮的切换；
11编码器，用于滤光片轮12的精确定位；
12滤光片轮，用于安装固定多个型号的窄带滤光片。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种通道式多光谱单色标准光源，其特征在于，包括壳体，所述壳体的一侧安装有散热外壳(9)，所述散热外壳(9)内安装有光源发生部，所述散热外壳(9)的内部且位于光源发生部的一侧设有第一光阑(2)，所述壳体的内安装有第一光线折射部且与光源发生部水平垂直，所述壳体内安装有滤光机构，所述滤光机构用于产生窄带宽的准单色光，所述壳体内且位于第一光线折射部竖直下方安装有第二光线折射部，所述壳体的尾端安装有第三光线折射部，所述第二光线折射部与第三光线折射部之间且位于同一水平面上安装有第三光阑(7)。
2.根据权利要求1所述的一种通道式多光谱单色标准光源，其特征在于，所述光源发生部为卤钨灯(1)。
3.根据权利要求1所述的一种通道式多光谱单色标准光源，其特征在于，所述滤光机构包括驱动电机(10)、编码器(11)、滤光片轮(12)、滤光片(5)以及第二光阑(4)；
所述驱动电机(10)安装在壳体的内底面，所述编码器(11)安装在壳体的内底面，所述滤光片轮(12)设置在编码器(11)的上端，所述滤光片(5)安置于滤光片轮(12)上，所述第二光阑(4)安装在滤光片轮(12)上且位于滤光片(5)的上方，所述驱动电机(10)通过皮带带动所述滤光片轮(12)进行转动。
4.根据权利要求1所述的一种通道式多光谱单色标准光源，其特征在于，所述第一光线折射部为第一离轴抛物面镜(3)。
5.根据权利要求1所述的一种通道式多光谱单色标准光源，其特征在于，所述第二光线折射部为第二离轴抛物面镜(6)。
6.根据权利要求1所述的一种通道式多光谱单色标准光源，其特征在于，所述第三光线折射部为第三离轴抛物面镜(8)。
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