[实用新型]太阳模拟器

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械领域，特别是一种太阳模拟器。

背景技术

太阳发光面对地球上任一点的张角称为准直角。地球绕太阳在近圆轨道上运行，在近地点张角为32'36，远地点张角为31'31，因此在小型太阳模拟器中，太阳光准直角通常取为32'±0.5'。

现有的小型太阳模拟器如文献《太阳模拟器光学系统设计》(刘超博等，长春理工大学学报(自然科学版)，Vol.33，2010)一文所述，通常采用如图1所示的方案，其中，光源1发出的光经过聚光镜2收集后先汇聚到光学积分器3(由场镜和投影镜两组组成)，再经过光阑4，由准直物镜5准直后，输出到被照面6。

不过，这样的小型太阳模拟器中使用光学积分器会遇到以下问题：

1、为减小系统体积，准直镜的焦距f’不会取很大(通常在1000mm左右，这里取1000mm为例)，则光阑的半径为1000×tan(32'/2)≈4.65mm，尺寸较小。积分器紧临光阑，有效口径与光阑尺寸接近，因此光学积分器的每个镜片尺寸都需要很小，镜片的加工和安装固定比较困难。

2、目前制作光学积分器时常利用透明光学胶把排列好的镜片粘接到一片平行底板上。这样，当要求输出的照度高时，光学积分器附近的温度将非常高，光学胶将无法满足耐高温要求。

3、由于光学元件的增多及接缝的存在，将降低系统的效率，增加散热的难度。

4、对于太阳模拟器输出照度可调的情况，若系统中使用光学积分器，当输出照度较低时，光学积分器镜片间的接缝将明显地出现在被照面上。

如图2所示，聚光镜2为一椭球面，为安装光源1，聚光镜2有一底孔，导致聚光镜2汇聚的光线有一亮度缺口，经准直物镜5准直后，被照面6中心有一圆暗斑，无法满足太阳模拟器对均匀性的要求。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种太阳模拟器，能够以紧凑结构实现高均匀性的模拟效果。

根据本实用新型的一个方面，提供一种太阳模拟器，包括沿同一光轴从光轴上游到下游依次设置的光源、聚光镜、场镜、光阑、准直物镜、被照面，其中，所述光源位于所述聚光镜的光轴上游侧的第一焦点处，所述场镜位于所述聚光镜的光轴下游侧的第二焦点处，所述光阑位于所述准直物镜的焦点处且与所述场镜相距0.5～2.0毫米。

优选地，在本实用新型的各个实施例中，所述场镜是单透镜。

优选地，在本实用新型的各个实施例中，所述光源的沿所述光轴的轴向位置是可调的。

优选地，在本实用新型的各个实施例中，所述光阑与所述场镜的距离为1毫米。

优选地，在本实用新型的各个实施例中，所述场镜的焦距根据所述聚光镜的收集角、底孔尺寸、放大倍率并且根据所述准直物镜的焦距和孔径而定。

优选地，在本实用新型的各个实施例中，所述场镜是由耐高温石英玻璃制成的正透镜或负透镜。

通过本实用新型的实施例提供的太阳模拟器，能够以紧凑结构实现高均匀性的模拟效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是根据现有技术的常用太阳模拟器的结构示意图。

图2是根据现有技术的显示出干扰光斑的太阳模拟器的示意图。

图3是根据本实用新型的实施例的太阳模拟器的结构示意图。

图4是根据本实用新型的实施例的太阳模拟器的输出照度曲线。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本实用新型所保护的范围内。

本实用新型的实施例提供一种太阳模拟器，能够以紧凑结构实现高均匀性的模拟效果。

根据本实用新型的一个方面，提供一种太阳模拟器，包括沿同一光轴从光轴上游到下游依次设置的光源、聚光镜、场镜、光阑、准直物镜、被照面，其中，所述光源位于所述聚光镜的光轴上游侧的第一焦点处，所述场镜位于所述聚光镜的光轴下游侧的第二焦点处，所述光阑位于所述准直物镜的焦点处且与所述场镜相距0.5～2.0毫米。