[發明專利]基于積分球的等色溫連續調光裝置

無效

• 申請號: 200910066901.X
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN101539273A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 劉則洵;任建偉;萬志;李憲圣
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: F21V14/02
• 分類號: F21V14/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所
• 代理人: 王淑秋

技術領域

本發明涉及一種調光裝置，特別涉及一種基于積分球的等色溫連續調光裝置。

背景技術

積分球是一個內壁涂有漫反射材料的空腔球體，以它作為光源具有非常優異的輻亮度輸出面均勻性，是一種較為理想的近似朗伯體的漫射擴展源，其廣泛用于光學傳感器光學參數的測試及輻射定標等領域。

中國專利公報公開了一種“基于積分球的太陽模擬裝置”(公開日：2007年9月26日；公開號CN101042209A)，該裝置包括光源、積分球；所述的光源(通常為鹵鎢燈或氙燈)置于積分球球心或者球壁位置，積分球球壁上開有光窗；擋屏位于積分球內部，并且放置與光源和光窗之間，以防止光線未經過積分球內壁反射而直接從光窗出射。這種裝置充分運用積分球輸出光照均勻的特點，實現對太陽輸出的模擬。該裝置在對光學傳感器進行測試和定標時，積分球輸出光亮度動態范圍的調節一般是通過調節光源電流和改變光源的數量的方法來實現。改變光源電流，必然使積分球輸出光譜分布發生改變，即色溫發生改變，并且對光源的穩定性也會帶來一定的影響；而改變光源的數量盡管未改變色溫，但由于其無法進行連續調節，故不能對特定輻亮度景物目標進行精確模擬，并且光源數量的增加也增大了光源結構的復雜性，給系統設計帶來一定困難。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠連續調節光亮度動態范圍而不改變色溫的基于積分球的等色溫連續調光裝置。

為了解決上述技術問題，本發明的基于積分球的等色溫連續調光裝置包括積分球、光源和導軌；積分球內部放置擋屏；所述的積分球球壁上開有光窗和通光孔；光窗和通光孔分別位于擋屏的兩側；所述的光源為放置于導軌上的移動光源，并且該移動光源與積分球球壁上的通光孔中心等高。

根據距離平方反比定律，在光源光強保持不變的情況下，垂直于光線傳播方向的被照表面的光照度，與從光源到接收面的距離平方成反比，因而通過改變移動光源與積分球的距離可以改變積分球輻亮度輸出的大小。

本發明在移動光源光強保持不變的情況下，依照距離平方反比定律，使移動光源在導軌上移動，改變光源到積分球的距離；在光窗和通光孔之間放置擋屏，以防止光線未經過積分球內壁反射而直接從光窗出射，積分球內壁接收的光照度會發生相應的改變，進而改變積分球光窗處輸出的光亮度值，從而可以實現等色溫連續調光。

所述的光源還包括至少一個固定光源；固定光源放置在積分球內壁位置，并且與光窗分別位于擋屏的兩側。

所述的移動光源和固定光源采用直流穩壓電源供電。

所述的移動光源和固定光源可全部采用氙燈或者鹵鎢燈。

本發明的基于積分球的等色溫連續調光裝置還可以包括轉輪；所述的轉輪上分布至少一個安裝有中性衰減片的通孔，轉動轉輪可以使各透過率不同的中性衰減片的位置依次與積分球上的通光孔位置對應。

所述的中性衰減片選取無光譜選擇性(光譜透過率曲線平直)的中性衰減片。

所述的移動光源采用步進電機帶動在導軌上移動。

所述的轉輪采用步進電機帶動轉動，可以實現不同中性衰減片之間的切換。

所述的步進電機采用直流穩壓電源供電。

本發明的工作原理說明：將移動光源放置在導軌上，并由步進電機帶動沿導軌做直線運動。移動光源的中心與積分球一側的通光孔中心等高。移動光源發出的光經過中性衰減片和通光孔進入積分球，依照距離平方反比定律，在移動光源光強保持不變的情況下，改變移動光源到積分球的距離，積分球內壁接收的光照度會發生相應的改變，進而改變積分球光窗處輸出光亮度值。

由于本發明利用直流穩壓電源保持光源功率恒定，即光源光強保持不變，所以在整個調光過程中，積分球輸出色溫保持恒定，實現了等色溫調光。此外，單純依靠改變移動光源位置而改變輸出光亮度的方式，導軌的長度較長，為此這里采用不同透過率的中性衰減片對光進行衰減，這樣可以有效減小導軌的長度，從而實現了裝置的小型化。為保證色溫輸出的恒定，中性衰減片必須選取無光譜選擇性(光譜透過率曲線平直)的中性衰減片。

考慮到在對光學傳感器進行測試及定標的過程中，需要目標源有較大的動態范圍輸出，因而保留積分球內壁上的固定光源。

此外，移動光源放置的導軌上，由步進電機帶動，其移動的距離可以精確控制，實現輻亮度的連續輸出。

本發明還可以包括反饋裝置，實時監測和調整積分球內壁的照度。