[实用新型]一种光谱可调光源

说明书

技术领域

本实用新型涉及照明领域，特别涉及一种光谱可调光源。

背景技术

光是由光源发出的。凡是能发射紫外线、可见光、红外线等各种电磁辐射的物质都可称为光源，其中又有自然光源和人造光源之分。常见的自然光源有太阳光、昼空、夜空、月和星等，人造光源的范围更广，包括热辐射或温度辐射光源、气体放电光源、固体发光光源、激光器等各种类型，还有蜡烛、油灯、火焰、电弧等也属于人造光源。光谱是指复色光经过色散系统(如棱镜、光栅) 分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。

光源的颜色常用色温这一概念来表示。光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。黑体，又称为普朗克辐射体或完全辐射体，属于热辐射或温度辐射类型；是一个理想化了的物体，它能够吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射。它没办法反射任何的电磁波，但可以放出电磁波，而这些电磁波的波长和能量全取决于黑体的温度，不因其他因素而改变。在黑体辐射中，随着温度不同，光的颜色各不相同，黑体呈现由红—橙红—黄—黄白—白—蓝白的渐变过程。绝对黑体的光谱分布特性可以由普朗克公式确定。

现阶段，人们认知的大多数人造光源输出的光谱信息受限于自身发光物质，只能在满足普朗克公式的前提下，得到一定范围光谱信息可调的光源，无法实现对光源的光谱信息进行任意调整。

例如中国专利CN104378861B公开了一种色温可调黑体光源及其色温调节方法，该方法是利用7路氙灯光源、4路卤钨灯光源，通过高斯型滤光片控制 11路光源的谱线形式，实现色温可调。该方法获得的光源输出的谱线形式满足普朗克公式，除了调节色温之外，还能在一定范围内对光源的光谱信息进行调节，但该光源受限于支路的光谱范围，光谱分辨率的精细程度有限，并且在所需谱线形式要求精细或所需谱线形式不同于黑体辐射形式时，该方法不能得到符合要求的光源。

而目前在空间、海洋、环境、工业视觉等领域星等模拟、彩色定标、成像相机辐射度定标、光谱成像仪光谱复原定标等方面都需要一种可以根据实际需求对光谱信息任意调整的新型光源。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有人造光源的光谱信息调整范围窄，无法实现对其光谱信息进行任意调整的不足，而提供一种光谱可调光源。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种光谱可调光源，包括出射光源系统、光谱分解调节系统、光谱混合系统，光谱采集系统以及主控系统；

上述光谱分解调节系统、光谱混合系统、光谱采集系统依次设置在出射光源系统的出射光路上；上述主控系统分别与所述出射光源系统、光谱分解调节系统、光谱混合系统和光谱采集系统相连。

进一步地，上述光谱分解调节系统包括依次设置的棱镜、第一会聚镜、数字微镜器件和第二会聚镜；数字微镜器件位于第一会聚镜的焦面位置。

进一步地，上述出射光源系统包括连续谱光源、狭缝和准直透镜，所述狭缝以及准直透镜依次设置在连续谱光源的出射光路上。

进一步地，上述光谱混合系统包括积分球；积分球位于所述数字微镜器件反射光路上；第二会聚镜位于所述数字微镜器件与积分球之间。

进一步地，上述光谱采集系统与积分球相连；光谱采集系统包括光谱辐射度计，用于监视所述积分球的输出的光谱辐亮度值和光谱分布曲线；或者包括光纤光谱仪，用于监视所述积分球的输出的光谱辐照度值和光谱分布曲线。

本实用新型利用棱镜色散的原理获取不同波长的光，将各个波长的光束按照波长顺序排列在数字微镜器件所在平面上，通过控制数字微镜器件动镜的转动对各个波长的光束进行选择，积分球将数字微镜器件进行波长选择后的光束进行混合并输出，最终在积分球得到所需光谱的光源。

在本实用新型中，不同波长的光沿数字微镜器件阵列的行方向均匀排布，数字微镜器件的每个动镜的尺寸决定了整个可调光源的光谱最小分辨率。通过控制数字微镜器件的每列动镜的开关进行波长的选取，通过控制每列中的每个动镜的开关进行波长能量的选取。与传统的通过LED或滤光片进行光谱权重可调的光源相比，本实用新型的光谱分辨率的精细程度较之大幅提高，波长能量可供调整的范围也显著提高。例如数字微镜器件的分辨率为1024×768，则其光谱分辨率为波长的范围除以1024，其波长能量幅值调整范围为768档。

为了提高了光谱信息数据采集结果的可靠性，采用高精度、高灵敏度的光谱辐射度计采集辐亮度信息；根据实际需要，为了进一步获取光谱辐照度信息，还可采用光纤光谱仪。