CN117072897B - 一种实现不同面积均匀照明的光源调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现不同面积均匀照明的光源调节装置，属于光源照明技术领域，包括有容纳结构，复眼结构设置在容纳结构的一端，复眼结构在容纳结构的一端进行滑动，发射光源设置在容纳结构的另一端，用于发射形成光斑所需要的光线，准直镜设置在容纳结构的内部，用于转换发射光源所发出的光线，将散射的光线转换为平行的光线，倍率镜位置调节机构设置在复眼结构的下方，工作人员可以改变复眼结构和第一倍率镜与光源之间的距离，或者改变复眼结构与第一倍率镜之间的距离，从而在目标物体的表面形成光照均匀的光斑，这样不仅减少了能源的消耗，同时也能扩大照明装置的应用范围。

Description

一种实现不同面积均匀照明的光源调节装置
技术领域
本发明属于光源照明技术领域，具体地说，涉及一种实现不同面积均匀照明的光源调节装置。
背景技术
发射光源通常是指能够发射出可见光的设备或物体，这些光源可以用于照明、通信、显示、测量等，较为常见的如LED灯、汞灯等，随着发射光源所应用的领域越来越广，那么对发射光源的照射要求也越来越高，例如对被照区域照度均匀性的要求和被照区域的光斑形状的要求，现有技术中一般是通过芯片成像技术、幻灯机投影技术对光斑进行拼接，从而形成照度均匀的光斑。
现有技术中，如授权公告号为CN111336414B的中国专利公开了一种均匀光斑的设计方法和均匀光斑的照明装置，上述照明装置公开了中心光源、内层光源和外层光源，同时又公开了中心单透镜、内层单透镜和外层单透镜，通过中心光源和中心单透镜形成中心光斑，通过内层光源和内层单透镜形成内层环形光斑，并通过外层光源、外层单透镜和双自由曲面透镜形成外层环形光斑，再将中心光斑、内层环形光斑和外层环形光斑拼接在一起，虽然形成光照均匀的光斑，但是还存在以下缺陷：
上述专利虽然满足了被照区域照度均匀性的要求，但是上述专利依然是通过多个光源形成多个光斑，再将多个光斑拼接在一起从而形成光照均匀的光斑，只是通过透镜组合的方式进行拼接，但是依旧对光源的要求较高，需要同时有多个光源向同一区域进行照射，并且多个光源之间的照射角度也需要提前进行设定，一些场合下无法安装多个光源，这样不利于照明装置的应用。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种实现不同面积均匀照明的光源调节装置，包括有：
容纳结构；
复眼结构，设置在容纳结构的一端，复眼结构在容纳结构的一端进行滑动；
发射光源，设置在容纳结构的另一端，用于发射形成光斑所需要的光线；
准直镜，设置在容纳结构的内部，用于转换发射光源所发出的光线，将散射的光线转换为平行的光线；
倍率镜位置调节机构，设置在复眼结构的下方，倍率镜位置调节机构包括有第一移动台和第二移动台：
第一移动台的顶端与复眼结构的下端进行固定，第一移动台用于调节复眼结构的位置；
第一倍率镜，设置在倍率镜位置调节机构的上方，第一倍率镜的下端与第二移动台的顶端固定连接，第二移动台用于调节第一倍率镜的位置；
第二倍率镜，设置在第一倍率镜的一侧，用于形成不同尺寸的光斑；
其中，发射光源发射光线，光线经过准直镜后形成平行光，平行光入射到复眼结构上，依次穿过第一倍率镜和第二倍率镜后形成光斑。
优选地，倍率镜位置调节机构还包括有调节滑轨、调节电机、底座、复眼支撑杆、托起板和倍率镜支撑杆，两个移动台均滑动设置在调节滑轨的顶端，第一移动台的顶端固定连接有复眼支撑杆，复眼支撑杆的顶端固定连接有托起板，托起板的顶端与复眼结构的底端固定连接，第二移动台的顶端固定连接有倍率镜支撑杆，倍率镜支撑杆的顶端与第一倍率镜的底端固定连接，调节滑轨的底端设置有底座，调节滑轨的一端固定设置有调节电机。
优选地，容纳结构的内壁开设有容纳槽，容纳槽的内部滑动设置有滑动块，滑动块的一侧与复眼结构的一侧固定连接。
优选地，容纳结构的另一端固定连接有旋转组件，旋转组件的一端通过铰链固定设置有发射光源。
优选地，容纳结构的顶端固定设置有倍率镜高度调节机构，倍率镜高度调节机构包括有电动伸缩杆和组合板，组合板通过支撑板与容纳结构的顶端固定连接，组合板的底端固定设置有电动伸缩杆，电动伸缩杆的底端与第二倍率镜的顶端固定连接，第二倍率镜与第一倍率镜相互平行，电动伸缩杆带动第二倍率镜沿着平行于第一倍率镜进行移动。
优选地，复眼结构、第一倍率镜会沿着光轴方向运动，而第二倍率镜会沿着垂直光轴方向运动。
优选地，第一倍率镜位于复眼结构与第二倍率镜之间，第一倍率镜和第二倍率镜均垂直于复眼结构的轴线方向。
优选地，光斑成像尺寸的变化倍率公式为：
H＝f1/f2；
式中，H为光斑成像尺寸的变化倍率，f1为第一倍率镜与第二倍率镜之间的组合焦距，f2为第一倍率镜的焦距。
优选地，容纳结构为LED灯，电动伸缩杆为液压式伸缩杆，第一倍率镜和第二倍率镜均为透镜型倍率镜。
优选地，准直镜的中心轴线、复眼结构的中心轴线、第一倍率镜的中心轴线和第二倍率镜的中心轴线均相互重合。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明只设置一个光源，光源发出散射光线，通过准直镜将散射光线转换为平行光线，平行光线依次经过复眼结构再次进行扩散，经过扩散后的光线会依次经过第一倍率镜和第二倍率镜进行聚合，经过聚合后的光线照射到目标物体后在目标物体的表面形成光斑，工作人员可以通过倍率镜位置调节机构调整复眼结构和第一倍率镜的位置，改变复眼结构和第一倍率镜与光源之间的距离，或者改变复眼结构与第一倍率镜之间的距离，从而在目标物体的表面形成光照均匀的光斑，这样就不需要通过多个光源同时形成光斑，再将光斑进行拼接形成光照均匀的光斑，这样不仅减少了能源的消耗，同时也能扩大照明装置的应用范围。
(2)工作人员不仅可以改变复眼结构与第一倍率镜之间的距离，还可以对第二倍率镜的位置进行调整，工作人员可以通过电动伸缩杆调节第二倍率镜的高度，使得第二倍率镜相对于第一倍率镜进行上升或者下降，这样可以改变第二倍率镜与第一倍率镜形成的焦距，从而改变光斑成像尺寸的变化倍率，不仅能够形成尺寸不同的光斑，同时还能形成不同类型的光斑，适用于不同应用场景的照明使用。
附图说明
图1为光源调节装置的结构示意图；
图2为图1中B处的放大结构示意图；
图3为在目标物体上形成光斑时的示意图；
图4为图3中形成光斑区域的示意图；
图5为图1中A处的放大结构示意图；
图6为倍率镜位置调节机构的结构示意图；
图7为复眼支撑杆的托起板的结构示意图；
图8为倍率镜高度调节机构的结构示意图；
图9为发射光源的结构示意图；
图10为光源调节装置的原理示意图。
图中各附图标注与部件名称之间的对应关系如下：
10、容纳结构；11、滑动块；12、旋转组件；13、容纳槽；20、复眼结构；30、发射光源；40、准直镜；50、倍率镜位置调节机构；51、调节滑轨；52、移动台；53、调节电机；54、底座；55、复眼支撑杆；56、托起板；57、倍率镜支撑杆；60、第一倍率镜；70、第二倍率镜；80、倍率镜高度调节机构；81、电动伸缩杆；82、组合板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性地与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
如图1、图2、图3、图4和图10所示，本实施例提供一种实现不同面积均匀照明的光源调节装置，包括有容纳结构10，容纳结构10的一端滑动连接有复眼结构20，容纳结构10的另一端设置有发射光源30，容纳结构10的内部设置有准直镜40，复眼结构20的下端设置有倍率镜位置调节机构50，倍率镜位置调节机构50的一端设置有第一倍率镜60，第一倍率镜60的一侧设置有第二倍率镜70；
容纳结构10是用于承载复眼结构20和准直镜40，方便复眼结构20能够稳定的来回移动，同时容纳结构10可以接收发射光源30发出的照射光线，方便内部的准直镜40进行转化；
复眼结构20是工程师通过昆虫的眼部结构制造出的人工复眼，主要由多个光感受单元和相关的信号处理器组成，能够对光线进行扩散处理或者快速响应等；
本实施例中发射光源30通电发射照明光线，由发射光源30发出的照明光线是散射的，散热的光线经过准直镜40转化后形成平行光线，平行光线穿出容纳结构10必须经过复眼结构20，复眼结构20可以将照明光线进行二次扩散，经过二次扩散后的光线依次穿过第一倍率镜60和第二倍率镜70后进行聚合，同样经过聚合后的光线照射到目标物体上，并且在目标物体上形成光斑，而光线经过转化、二次扩散和聚合后形成的光斑是光照均匀的光斑，满足了被照区域照度均匀性的要求和被照区域需要产生不同光斑形状的要求；
目标物体可以代指需要发射光源30照射的区域，例如会场中的舞台区域或者医疗过程中需要动手术的区域等。
同时工作人员可以通过倍率镜位置调节机构50调整复眼结构20和第一倍率镜60的位置，改变复眼结构20和第一倍率镜60与发射光源30之间的距离，或者改变复眼结构20与第一倍率镜60之间的距离，从而在目标物体的表面形成光照均匀的光斑，这样就不需要通过多个光源同时形成光斑，再将光斑进行拼接形成光照均匀的光斑，这样不仅减少了能源的消耗，同时也能扩大照明装置的应用范围，从图2、图3和图4中明确可得，本实施中的光源调节装置可以在目标物体上形成多个光斑，所形成的光斑中具有无数个点，而只需满足中心点的光照强度与边缘点光照强度大致相同，就能说明形成了光照均匀的光斑。
如图5和图9所示，容纳结构10的另一端固定连接有旋转组件12，旋转组件12的一端通过铰链固定设置有发射光源30，容纳结构10的内壁开设有容纳槽13，容纳槽13的内部滑动设置有滑动块11，滑动块11的一侧与复眼结构20的一侧固定连接；
本实施例中容纳结构10通过旋转组件12固定设置有发射光源30，而发射光源30与旋转组件12之间是通过铰链进行连接，这就意味着发射光源30可以在旋转组件12的一端进行转动，调整光线发射的位置，便于后续光线在目标物体上汇聚成光照均匀的光斑，同时旋转组件12由两个支架组成，并且两个支架之间能够进行旋转，这样通过旋转组件12可以调节发射光源30的位置，也就是调节发射光线的位置，复眼结构20是通过滑动块11在容纳结构10的实现滑动，那么当复眼结构20需要调整位置时，是倍率镜位置调节机构50带动复眼结构20进行移动，但是通过设置滑动块11使得复眼结构20在容纳结构10的内部移动的更加的平稳，这样不会在移动的过程中产生较大的晃动，以至于影响穿过复眼结构20的光线，保证光照过程的平稳性。
如图1、图6和图7所示，倍率镜位置调节机构50设置在复眼结构20的下方，倍率镜位置调节机构50包括有第一移动台52a和第二移动台52b，第一移动台52a的顶端与复眼结构20的下端进行固定，倍率镜位置调节机构50还包括有调节滑轨51、调节电机53、底座54、复眼支撑杆55、托起板56和倍率镜支撑杆57，第一移动台52a和第二移动台52b均滑动设置在调节滑轨51的顶端，第一移动台52a的顶端固定连接有复眼支撑杆55，复眼支撑杆55的顶端固定连接有托起板56，托起板56的顶端与复眼结构20的底端固定连接，第二移动台52b的顶端固定连接有倍率镜支撑杆57，倍率镜支撑杆57的顶端与第一倍率镜60的底端固定连接，调节滑轨51的底端设置有底座54，调节滑轨51的一端固定设置有调节电机53；
第一移动台52a和第二移动台52b均可以在调节滑轨51的顶端进行滑动，而调节电机53可以驱动调节滑轨51进行工作，使得第一移动台52a和第二移动台52b可以各自在调节滑轨51的顶端进行滑动，并不需要第一移动台52a和第二移动台52b同时在调节滑轨51的顶端进行滑动，这样通过第一移动台52a进行滑动以此带动复眼结构20或第一倍率镜60进行移动，而让第二移动台52b位置保持不变，这样能够调节复眼结构20与第一倍率镜60之间的距离，便于光源调节装置形成光照均匀的光斑，而复眼支撑杆55的顶端固定连接有托起板56，托起板56的顶端与复眼结构20的底端固定连接，由于复眼结构20多是圆筒状的结构，那么托起板56可以为弧形，这样托起板56会更能与复眼结构20的表面相接触，这样第一移动台52a依次带动复眼支撑杆55、托起板56和复眼结构20进行移动的过程中，由于接触面积增大会分散施加在物体上的力，这样托起板56与复眼结构20之间单位区域内相互作用力会变小，避免复眼结构20在移动过程中出现破裂等情况；
倍率镜支撑杆57用于支撑第一倍率镜60，那么倍率镜支撑杆57与复眼支撑杆55之间的长度可以根据复眼结构20与第一倍率镜60之间的位置进行选择，具有方法如下：当复眼结构20的中心位置高于第一倍率镜60的中心位置，此时倍率镜支撑杆57的长度应大于复眼支撑杆55的长度，而复眼结构20的中心位置低于第一倍率镜60的中心位置，则正相反，工作人员需要保持复眼结构20的中心位置与第一倍率镜60的中心位置处于同一高度上，这样便于照射光线的分散以及后续的聚合。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础之上做进一步的改进；
如图1和图8所示，容纳结构10的顶端固定设置有倍率镜高度调节机构80，倍率镜高度调节机构80包括有电动伸缩杆81和组合板82，组合板82通过支撑板与容纳结构10的顶端固定连接，组合板82的底端固定设置有电动伸缩杆81，电动伸缩杆81的底端与第二倍率镜70的顶端固定连接，第二倍率镜70与第一倍率镜60相互平行，电动伸缩杆81带动第二倍率镜70沿着平行于第一倍率镜60进行移动，第一倍率镜60位于复眼结构20与第二倍率镜70之间，第一倍率镜60和第二倍率镜70均垂直于复眼结构20的轴线方向；
本实施例中第一倍率镜60与第二倍率镜70之间的距离较短，并且第一倍率镜60是位于复眼结构20与第二倍率镜70之间，但是第二倍率镜70的位置调整方式与第一倍率镜60和复眼结构20的方式不同，第一倍率镜60和复眼结构20的位置是沿着平行于光轴方向进行移动，而第二倍率镜70是沿着垂直于光轴方向进行移动，通过调整第二移动台52b可以改变第一倍率镜60的位置，而调整第一移动台52a可以改变复眼结构20的位置，第二倍率镜70是与电动伸缩杆81相固定，并且电动伸缩杆81和组合板82是位于第一倍率镜60、复眼结构20和第二倍率镜70的上方，这样电动伸缩杆81可以带动第二倍率镜70进行垂直于光轴方向的移动，那么光照射线通过复眼结构20的发散后再依次通过第一倍率镜60和第二倍率镜70进行聚合，从而在目标物体上形成光斑，通过对第二倍率镜70位置的调整，可以改变光斑成像尺寸的变化倍率，那么形成光斑成像尺寸的变化倍率所依据的公式如下：
H＝f1/f2；
式中，H为光斑成像尺寸的变化倍率，f1为第一倍率镜60与第二倍率镜70之间的组合焦距，f2为第一倍率镜60的焦距；
从上述内容可以明确得出，可以通过对第二倍率镜70位置的调整改变f1，从而改变光斑成像尺寸的变化倍率，使得在目标物体上所形成光斑的尺寸和形状都能够进行改变，这样设置的目的是让光源调节装置满足更多场合的使用需要，能够进一步扩大光源调节装置所适用的范围，提高光源调节装置的使用价值。
容纳结构10为LED灯，发射光源30并不局限于LED灯，但是LED灯适用的范围最广，同理电动伸缩杆81为液压式伸缩杆，第一倍率镜60和第二倍率镜70均为透镜型倍率镜，因为液压式伸缩杆在进行伸缩过程中能够保持较好的稳定性，从而带动第二倍率镜70的过程中能够保持较好的稳定性，透镜型倍率镜同样为适用范围较广的倍率镜。
如图10所示，发射光源30与目标物体之间形成的距离为H，复眼结构20与第一倍率镜60之间所形成的距离为S，而第一倍率镜60与第二倍率镜70之间的距离为L，那么在形成光照均匀的光斑需要调整各部件之间的距离时，首先应保持H不变，因为在大部分场合下发射光源30与目标物体之间的距离是不能够被轻易改变的，因此形成光照均匀的光斑需要对S和L进行改变，在改变S时复眼结构20与第一倍率镜60之间应保持其中一个进行移动，而另一个则保持不动，这样方便工作人员进行记录，确定最适合的S值，工作人员除了改变S和L之外，还可以通过电动伸缩杆81改变第二倍率镜70的位置，通过改变第二倍率镜70的位置确定最合适的光斑尺寸以及光斑的形状，便于适用所需要的场合，除此之外工作人员还可以通过改变发射光源30的角度，以此调整发射光线的角度。
以上内容是结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：包括有
容纳结构(10)；
复眼结构(20)，设置在容纳结构(10)的一端，复眼结构(20)在容纳结构(10)的一端进行滑动；
发射光源(30)，设置在容纳结构(10)的另一端，用于发射形成光斑所需要的光线；
准直镜(40)，设置在容纳结构(10)的内部，用于转换发射光源(30)所发出的光线，将散射的光线转换为平行的光线；
倍率镜位置调节机构(50)，设置在复眼结构(20)的下方，倍率镜位置调节机构(50)包括有第一移动台(52a)和第二移动台(52b)：
第一移动台(52a)的顶端与复眼结构(20)的下端进行固定，第一移动台(52a)用于调节复眼结构(20)的位置；
第一倍率镜(60)，设置在倍率镜位置调节机构(50)的上方，第一倍率镜(60)的下端与第二移动台(52b)的顶端固定连接，第二移动台(52b)用于调节第一倍率镜(60)的位置；
第二倍率镜(70)，设置在第一倍率镜(60)的一侧，用于形成不同尺寸的光斑；
其中，发射光源(30)发射光线，光线经过准直镜(40)形成平行光，平行光入射到复眼结构(20)上，依次穿过第一倍率镜(60)和第二倍率镜(70)后形成光斑。
2.根据权利要求1所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：倍率镜位置调节机构(50)还包括有调节滑轨(51)、调节电机(53)、底座(54)、复眼支撑杆(55)、托起板(56)和倍率镜支撑杆(57)，两个移动台(52)均滑动设置在调节滑轨(51)的顶端，第一移动台(52a)的顶端固定连接有复眼支撑杆(55)，复眼支撑杆(55)的顶端固定连接有托起板(56)，托起板(56)的顶端与复眼结构(20)的底端固定连接，第二移动台(52b)的顶端固定连接有倍率镜支撑杆(57)，倍率镜支撑杆(57)的顶端与第一倍率镜(60)的底端固定连接，调节滑轨(51)的底端设置有底座(54)，调节滑轨(51)的一端固定设置有调节电机(53)。
3.根据权利要求1所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：容纳结构(10)的内壁开设有容纳槽(13)，容纳槽(13)的内部滑动设置有滑动块(11)，滑动块(11)的一侧与复眼结构(20)的一侧固定连接。
4.根据权利要求1所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：容纳结构(10)的另一端固定连接有旋转组件(12)，旋转组件(12)的一端通过铰链固定设置有发射光源(30)。
5.根据权利要求1所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：容纳结构(10)的顶端固定设置有倍率镜高度调节机构(80)，倍率镜高度调节机构(80)包括有电动伸缩杆(81)和组合板(82)，组合板(82)通过支撑板与容纳结构(10)的顶端固定连接，组合板(82)的底端固定设置有电动伸缩杆(81)，电动伸缩杆(81)的底端与第二倍率镜(70)的顶端固定连接，第二倍率镜(70)与第一倍率镜(60)相互平行，电动伸缩杆(81)带动第二倍率镜(70)沿着平行于第一倍率镜(60)进行移动。
6.根据权利要求1所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：复眼结构(20)、第一倍率镜(60)沿着光轴方向运动，而第二倍率镜(70)沿着垂直光轴的方向运动。
7.根据权利要求6所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：第一倍率镜(60)位于复眼结构(20)与第二倍率镜(70)之间，第一倍率镜(60)和第二倍率镜(70)均垂直于复眼结构(20)的轴线方向。
8.根据权利要求1所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：光斑成像尺寸的变化倍率公式为：
H＝f1/f2；
式中，H为光斑成像尺寸的变化倍率，f1为第一倍率镜(60)与第二倍率镜(70)之间的组合焦距，f2为第一倍率镜(60)的焦距。
9.根据权利要求5所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：容纳结构(10)为LED灯，电动伸缩杆(81)为液压式伸缩杆，第一倍率镜(60)和第二倍率镜(70)均为透镜型倍率镜。
10.根据权利要求7所述的实现不同面积均匀照明的光源调节装置，其特征在于：准直镜(40)的中心轴线、复眼结构(20)的中心轴线、第一倍率镜(60)的中心轴线和第二倍率镜(70)的中心轴线均相互重合。
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