CN112833914A - 星模拟器光源 - Google Patents

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CN112833914A CN202011634542.6A CN202011634542A CN112833914A CN 112833914 A CN112833914 A CN 112833914A CN 202011634542 A CN202011634542 A CN 202011634542A CN 112833914 A CN112833914 A CN 112833914A
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韩冰
许洪刚
马洪涛
金辉
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Abstract

本发明公开了一种星模拟器光源，包括壳体和设置在壳体内部的卤素灯光源、衰减片组件、口径光阑底板、口径光阑调整电机、遮光板、积分球，还包括设置在壳体上的衰减片切换电机；衰减片组件用于对卤素灯光源发出的光束进行衰减；衰减片切换电机用于切换衰减片组件中不同的衰减片；口径光阑底板上设有开口光阑，口径光阑底板设置在积分球上且在衰减片的下方；口径光阑调整电机与遮光连接，遮光板通过控制开口光阑的大小对积分球的光通量进行线性调节；积分球将来自开口光阑的光束进行匀光。

Description

星模拟器光源
技术领域
本发明属于光源设备技术领域，尤其涉及一种模拟器光源领域。
背景技术
近年来，随着我国空间科学技术的快速发展，卫星、载人飞船等航天器需要更高的控制精度、可靠性，作为导航装置的星敏感器得到了大规模的使用，为保证星敏感器精度，对其进行标定是星敏感器应用过程中必不可少的一项流程。而恒星模拟器则是其标定的重要设备，需要提供与真实恒星照度等方面趋于一致的模拟星，传统恒星模拟器照度调节复杂，调整范围小，需通过多组光源开关或控制多组不同光源亮度以实现照度大范围调整，繁琐且可靠性低；照度调节困难，范围小，算法及控制难度大，标定困难。
发明内容
本发明为解决上述问题，基于上述描述，设计实现宽范围照度调整的方法及光源，所述的宽范围是指：2.6×10-10lx～1.67×10-6lx。以消除现有技术中的缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。具体包括：
一种星模拟器光源，包括壳体和设置在所述壳体内部的卤素灯光源、衰减片组件、口径光阑底板、口径光阑调整电机、遮光板、积分球，还包括设置在所述壳体上的衰减片切换电机；所述衰减片组件用于对所述卤素灯光源发出的光束进行衰减；所述衰减片切换电机用于切换衰减片组件中不同的衰减片；所述口径光阑底板上设有开口光阑，所述口径光阑底板设置在所述积分球上且在所述衰减片的下方；所述口径光阑调整电机与所述遮光连接，所述遮光板通过控制所述开口光阑的大小对所述积分球的光通量进行线性调节；所述积分球将来自所述开口光阑的光束进行匀光。
优选的，所述衰减片组包括8组衰减片。
优选的，所述开口光阑上设置的开口为方形。
优选的，所述开口光阑上开口的对角线的长与所述积分球的进光口直径相等。
优选的，所述口径光阑调整电机的输出端设有外螺纹，所述遮光板上设有螺母，所述螺母与所述口径光阑调整电机输出端的外螺纹相适配，所述口径光阑调整电机转动带动所述遮光板移动。
优选的，所述在积分球的出光口设有光纤座，所述光纤座用于对接安装光纤。
优选的，所述壳体内的上端内壁上设置有朝下设置的灯座台，所述卤素灯光源设置在所述灯台座上。
优选的，所述口径光阑调整电机和所述衰减片切换电机为伺服电机或步进电机中的一种。
有益效果：本发明采用衰减片结合口径光阑的方式，相对于传统调节方式，本发明的照度调节范围宽，变化范围可达6400倍，同时调节精度高，照度稳定性好，控制简单；本发明的光源通过控制电机自动切换具有不同光谱衰减倍率的滤光片，以此来实现光源的出射照度粗调节，相对于传统多组光源开关或控制多组不同光源亮度的方式，本发明的调节简单快捷，可靠性高；出射后通过积分球进行匀光，使出射光更加均匀；可有效扩展光源的应用范围，降低成本。
本发明的模拟器光源在对同一目标进行测量时，无论是何时测量，重复性操作得到的数据稳定，具体数据稳定的原因是由于口径光阑调整电机驱动遮光板实现对口径光阑底板上通光口大小，该调节方式实现了本装置的精调节，使得对同一目标的重复测量数据稳定。
附图说明
图1为本发明一种实施例的剖视图。
附图说明：螺母1，遮光板2，光纤座3，积分球4，衰减片切换电机5，灯座6，卤素灯光源7，衰减片组件8，口径光阑底板9，口径光阑调整电机10。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，本文使用术语第一、第二、第三等来描述各种部件或零件，但这些部件或零件不受这些术语的限制。这些术语仅用来区别一个部件或零件与另一部件或零件。术语诸如“第一”、“第二”和其他数值项在本文使用时不是暗示次序或顺序，除非由上下文清楚地指出。为了便于描述，本文使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“上端”、“下端”、“左侧”、“右侧”、“上部的”、“左”、“右”等，以描述本实施例中部件或零件的方位关系，但这些空间相对术语并不对技术特征在实际应用中的方位构成限制。
如图1所示，一种星模拟器光源，包括壳体和设置在所述壳体内部的卤素灯光源7、衰减片组件8、口径光阑底板9、口径光阑调整电机10、遮光板2、积分球4，还包括设置在所述壳体上的衰减片切换电机5；所述衰减片组件8用于对所述卤素灯光源7发出的光束进行衰减；所述衰减片切换电机5用于切换衰减片组件8中不同的衰减片；所述口径光阑底板9上设有开口光阑，所述口径光阑底板9设置在所述积分球4上且在所述衰减片的下方；所述口径光阑调整电机10与所述遮光连接，所述遮光板2通过控制所述开口光阑的大小对所述积分球4的光通量进行线性调节；所述积分球4将来自所述开口光阑的光束进行匀光。
本申请的具体工作原理为：卤素灯光源7的光束先通过衰减片组件8中的衰减片进行能量衰减，此时本装置完成了粗调，但是根据不同的观察目标要进行不同的衰减片的选取，所以本发明的操作是已知目标的标定情况然后选取匹配的衰减片，根据需求切换不同倍率衰减片，实现照度区间的粗调整，其中，选取衰减片组件8中的衰减片主要是通过衰减片切换电机5实现的。由于本发明的关键在于衰减片对光线衰减后，光线进入到口径光阑底板9，通过口径光阑底板9上的开口光阑实现光线的出射照度的精调，其中，主要调整开口光阑的开口大小问题，所以本发明设置了可移动的遮光板2，通过调整遮光板2的位置调整所述开口光阑的开口大小。
当然，本装置在工作时，还设置了积分球4进行光线匀光，通过开口光阑的光最后进入积分球4进行匀光后通过积分球4的出光口出射，至此完成光源照度的调整，其中积分球4入光口及出光口呈90°分布。
通过衰减片结合开口光阑的方式，相对于传统调节方式，可实现2.6×10-10lx～1.67×10-6lx范围的照度调节，变化范围可达6400倍，照度在宽范围调整的同时调节精度高，照度稳定性高，同时调节精度高，照度稳定性好。
优选的一种实施方式，所述衰减片组包括8组衰减片，所述开口光阑上设置的开口为方形，所述开口光阑上开口的对角线的长与所述积分球4的进光口直径相等，所述口径光阑调整电机10的输出端设有外螺纹，所述遮光板2上设有螺母1，所述螺母1与所述口径光阑调整电机10输出端的外螺纹相适配，所述口径光阑调整电机10转动带动所述遮光板2移动。
此处具体结构为：卤素灯光源7为系统提供能量输入，通过螺钉连接安装在灯座6上；灯座6通过螺纹连接安装在衰减片切换机构后端，衰减片用于光源能量的衰减，实现光源能量的粗调整，衰减片组件8共设置有8组衰减倍率逐渐降低的衰减片，通过衰减片切换电机5实现衰减片倍率的切换；口径光阑底板9上设置有方形开口的光阑为开口光阑，开口光阑通过螺钉连接安装在积分球4上，其中方形开口对角线长度与积分球4进光口的直径相等；口径光阑调整电机10通过螺钉连接安装固定在开口光阑底板上，口径光阑调整电机10输出轴为螺纹轴；螺母1通过螺纹配合安装在口径光阑调整电机10输出轴上，并通过螺钉连接安装紧固在遮光板2上；这样可通过口径光阑调整电机10驱动遮光板212实现对口径光阑底板9上通光口大小的调节，从而可对进入积分球4光通量进行线性调节。
优选的一种实施方式，所述在积分球4的出光口设有光纤座3，所述光纤座3用于对接安装光纤。
优选的一种实施方式，所述壳体内的上端内壁上设置有朝下设置的灯座6台，所述卤素灯光源7设置在所述灯台座上。
优选的一种实施方式，所述口径光阑调整电机10和所述衰减片切换电机5为伺服电机或步进电机中的一种。
本发明的模拟器光源在对同一目标进行测量时，无论是何时测量，重复性操作得到的数据稳定，具体数据稳定的原因是由于口径光阑调整电机10驱动遮光板2实现对口径光阑底板9上通光口大小，该调节方式实现了本装置的精调节，使得对同一目标的重复测量数据稳定。
以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种星模拟器光源，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体内部的卤素灯光源(7)、衰减片组件(8)、口径光阑底板(9)、口径光阑调整电机(10)、遮光板(2)、积分球(4)，还包括设置在所述壳体上的衰减片切换电机(5)；
所述衰减片组件(8)用于对所述卤素灯光源(7)发出的光束进行衰减；
所述衰减片切换电机(5)用于切换衰减片组件(8)中不同的衰减片；
所述口径光阑底板(9)上设有开口光阑，所述口径光阑底板(9)设置在所述积分球(4)上且在所述衰减片的下方；
所述口径光阑调整电机(10)与所述遮光连接，所述遮光板(2)通过控制所述开口光阑的大小对所述积分球(4)的光通量进行线性调节；
所述积分球(4)将来自所述开口光阑的光束进行匀光。
2.根据权利要求1所述的星模拟器光源，其特征在于，所述衰减片组包括8组衰减片。
3.根据权利要求1所述的星模拟器光源，其特征在于，所述开口光阑上设置的开口为方形。
4.根据权利要求3所述的星模拟器光源，其特征在于，所述开口光阑上开口的对角线的长与所述积分球(4)的进光口直径相等。
5.根据权利要求3所述的星模拟器光源，其特征在于，所述口径光阑调整电机(10)的输出端设有外螺纹，所述遮光板(2)上设有螺母(1)，所述螺母(1)与所述口径光阑调整电机(10)输出端的外螺纹相适配，所述口径光阑调整电机(10)转动带动所述遮光板(2)移动。
6.根据权利要求1所述的星模拟器光源，其特征在于，所述在积分球(4)的出光口设有光纤座(3)，所述光纤座(3)用于对接安装光纤。
7.根据权利要求1所述的星模拟器光源，其特征在于，所述壳体内的上端内壁上设置有朝下设置的灯座(6)台，所述卤素灯光源(7)设置在所述灯台座上。
8.根据权利要求1所述的星模拟器光源，其特征在于，所述口径光阑调整电机(10)和所述衰减片切换电机(5)为伺服电机或步进电机中的一种。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109387226A (zh) * 2018-10-29 2019-02-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种星模拟器系统
CN110056842A (zh) * 2019-06-06 2019-07-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种单星模拟器及其光源
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