一种用于目标光学特性研究的多功能光源装置

技术领域

本发明涉及光学研究设备领域，具体涉及一种用于目标光学特性研究的多功能光源装置。

背景技术

目前，由于自然环境天气条件复杂，难以定量化研究某单一因素对目标的影响规律，并且自然环境的天气条件多变，难以长期稳定维持某一特定环境条件的状态；故此，当前对复杂天气条件下目标的光学特性研究存在极大的差异性，难以形成可靠的统计规律。

为了实现照明光源与地物目标的自然照明状态更加接近，专利号为CN205897035U的中国专利公开了一种用于目标光学特性研究的室内高光谱辐出度均匀照明光源，包括可实现光斑特性调节的照明镜头、机械调节机构以及多功能光源支架，可实现光斑特性调节的照明镜头通过机械调节机构在多功能光源支架上安装调节，共同形成在3.2m的高度上，地面均匀照明光斑可达300mm，光谱辐出度超过20μW.cm-2.nm-1，照明均匀度优于95%的照明光源系统；该装置可实现目标的窄波段、宽波段均匀照明，光谱辐出度高、照明角度可调、照明区域大小可调，可用作目标的反射率特性、方向特性、表面偏振特性等光学特性研究的实验室照明光源。

但是，该装置在实际使用过程中也难以模拟不同的天气条件对光学目标特性研究的影响，因此，如何实现对不同情况的天气进行模拟，从而为不同天气条件下目标的光学特性研究提供有力的技术支撑是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于目标光学特性研究的多功能光源装置。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种用于目标光学特性研究的多功能光源装置，包括内筒，内筒的内部固定安装有光源组件，内筒的外侧设有与之密封滑动连接的外筒，外筒的内侧壁靠近其下端端部设有与之固定连接的镜片组件，内筒和外筒之间设有调节组件，外筒的下端部设有喷洒组件，光源组件能够提供照明用的光源，调节组件能够通过镜片组件调节光源组件发出的光束的光斑大小和均匀性，喷洒组件能够模拟不同的天气喷洒出雨水和/或雾气。

进一步的，光源组件包括灯座，灯座密封固定连接在内筒的内部，灯座的内底部固定安装有灯盘，灯盘的下表面设有由若干LED贴片阵列组成的光源，灯座的内侧位于灯盘的下方设有与灯座的内侧面固定密封连接的透光盘，灯座的下端端部设有与之密封固定连接的固定座，固定座的内侧面设有与之固定密封连接的匀光片。

进一步的，镜片组件包括第一镜片和第二镜片，第一镜片和第二镜片固定连接在外筒的内侧壁靠近其下端端部的位置，第一镜片采用消色差透镜，第二镜片采用透镜。

进一步的，调节组件包括弹簧，弹簧的上端与外筒的上端内侧固定连接，弹簧的下端与内筒的下端外侧固定连接，灯座的内侧面位于透光盘的下方开设有第一通孔，若干个第一通孔呈环形均布，固定座的侧壁位于匀光片的上方开设有第二通孔，固定座的下端端部设有与之固定密封连接的伸缩管，伸缩管的下端端部与外筒的内侧壁固定密封连接。

进一步的，内筒的上端密封连接有安装组件，安装组件上设有与外部泵水装置连通的进水软管，进水软管与灯座外侧和内筒内侧之间的空腔密封连通，外筒的侧壁位于伸缩管的外侧开设有第一环槽，第一环槽通过第二通孔和第一通孔与进水软管密封连通，外筒的侧壁位于第一环槽的下方开设有独立密封的第二环槽，第一环槽与第二环槽之间通过固定安装在外筒侧壁内部的电控调压阀连通，第二环槽与喷洒组件连通。

进一步的，喷洒组件包括第三环槽，第三环槽开设于外筒的下端部，第三环槽与第二环槽之间开设有若干个环形均布的第三通孔，第三环槽的下端部设有与之固定密封连接的喷洒板，喷洒板上开设有若干均匀密布的喷洒孔。

进一步的，第二环槽的内部设有与之密封滑动连接的转换环，转换环的两端部沿其轴向开设有环形均布的第四通孔，第四通孔与第三通孔的间距和数量均对应相等，转换环的外侧设有驱动其转动的驱动组件，转换环的外侧沿其径向开设有与第四通孔连通的第五通孔，外筒的外侧对应第五通孔的位置开设有回水孔，回水孔的内部密封固定连通有回水软管，回水软管的另一端与外部的储水装置连通。

进一步的，驱动组件包括齿面，齿面开设于转换环的外侧面，外筒的侧壁对应齿面开设有槽口，槽口的内部转动连接有中间齿轮，中间齿轮与齿面啮合，外筒的外侧固定安装有第三电机，第三电机的输出轴上设有与中间齿轮啮合传动的主动齿轮。

进一步的，外筒的侧壁内部固定安装有超声波控制器，第三环槽内部环形分布的安装有数个与超声波控制器控制连接的超声波发生器。

进一步的，安装组件包括安装板，安装板的表面靠近其四角处开设有安装孔，安装板的下表面设有与之转动连接的安装座，安装座的外侧设有固定安装在安装板上的第一电机，第一电机与安装座通过齿轮传动连接，安装座的下端设有与之铰接连接的铰接座，铰接座与安装座的铰接处设有与安装座转动连接的丝杆，铰接座的上端面对应丝杆开设有扇形齿面，扇形齿面与丝杆啮合传动，丝杆的一端端部设有能够驱动丝杆转动的第二电机。

本发明所达到的有益效果为：

使用本发明时，首先可以使用螺钉穿过安装孔即可将安装板固定安装在外部的支架或者墙壁上，安装座罩可以防止外部的灰尘、水汽等进入；通过第一电机能够驱动安装座进行转动，通过驱动第二电机带动丝杆转动，丝杆转动时会通过扇形齿面带动铰接座摆动；该设计可以实现铰接座在工作过程中根据需要在设计范围内摆动至任意角度，从而实现光源装置的不同照射角度的调节。

在工作过程中，通过LED贴片发出的光束能够穿过透光盘再经过匀光片、第一镜片和第二镜片照射到外部；再使用外部泵水装置能够将常温或低于常温的纯净水通过进水软管泵送至灯座外侧和内筒内侧之间的空腔内部，灯座外侧和内筒内侧之间的空腔内部的水会通过第一通孔和第二通孔进入第一环槽，第一环槽内部的水经过电控调压阀能够进入第二环槽内部，第二环槽内部的水能够通过第三通孔进入第三环槽内部最后通过喷洒板上的喷洒孔喷洒而出；该设计在使用过程中不仅能够模拟下雨时的雨水天气对照明光源的影响，还能通过电控调压阀控制第一环槽与进水软管之间的水压，第一环槽与进水软管之间的水压越大，内筒与外筒相对滑动的距离也就越大，从而能够实现控制内筒与外筒相对滑动的距离，进而达到调节匀光片与第一镜片和第二镜片的相对位置，实现照明光斑大小和均匀性调节，并且当水流经过灯座外侧面时，还能够带走灯盘上的LED贴片工作时产生的热量，该设计结构简单巧妙，操作便捷、功能齐全。

在工作过程中，需要模拟晴朗天气时，只需启动第三电机通过主动齿轮带动中间齿轮驱动转换环转动，通过转换环的转动使第五通孔与回水孔连通，当转换环转动至第五通孔与回水孔就会完全连通的位置时，第四通孔与第三通孔就会断开，水流就不会进入第三环槽，进而也不会从喷洒孔中喷出，该设计既能够有效的模拟晴朗天气时的照明效果；需要模拟雨水天气时，只需启动第三电机通过主动齿轮带动中间齿轮驱动转换环转动，通过转换环的转动使第四通孔与第三通孔连通，使第五通孔与回水孔断开，当转换环转动至第四通孔与第三通孔连通的位置时，水流就会进入第三环槽，进而从喷洒孔中喷出，并且通过控制转换环转动的角度还能够有效的控制模拟下雨天气时的雨水量，也能通过回水软管对水流进行回收，避免水资源的浪费。

在工作过程中，通过超声波控制控制超声波发生器进行工作时能够使环槽内部的水产生水雾并通过喷洒板上的喷洒孔喷出，该设计能够迅速将水转化成雾，进而能够模拟雾天气对照明光源的影响。

总之，本发明整体结构简单巧妙，操作控制方便快捷，使用功能齐全，既能实现模拟不同的天气条件对光学目标特性研究的影响，也能实现照明光斑大小和均匀性的调节，还能有效的在灯盘上的LED贴片工作时对其进行降温，为不同天气条件下目标的光学特性研究提供有力的技术支撑。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明结构分解示意图；

图3是图1中A-A向剖切结构示意图；

图4是图1中B-B向剖切结构示意图；

图5是图3中第Ⅰ部分结构放大示意图；

图6是图4中第Ⅱ部分结构放大示意图；

图7是图4中第Ⅲ部分结构放大示意图。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

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，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1~7所示，本发明提供了一种用于目标光学特性研究的多功能光源装置，包括安装板1，安装板1的表面靠近其四角处开设有安装孔2，安装板1的下表面设有与之转动连接的安装座3，安装座3的外侧设有固定安装在安装板1上的第一电机4，第一电机4与安装座3通过齿轮传动连接，安装座3的下端设有与之铰接连接的铰接座5，铰接座5与安装座3的铰接处设有与安装座3转动连接的丝杆6，铰接座5的上端面对应丝杆6开设有扇形齿面7，扇形齿面7与丝杆6啮合传动，丝杆6的一端端部设有能够驱动丝杆6转动的第二电机8，丝杆6的另一端端部设有与之转动连接的轴承座9，轴承座9和第二电机8均固定安装在安装座3的下表面，安装座3的下表面靠近其外侧的位置设有之固定连接的安装座罩10；在使用本发明时，首先可以使用螺钉穿过安装孔2即可将安装板1固定安装在外部的支架或者墙壁上，安装座罩10可以防止外部的灰尘、水汽等进入；通过第一电机4能够驱动安装座3进行转动，通过驱动第二电机8带动丝杆6转动，丝杆6转动时会通过扇形齿面7带动铰接座5摆动；该设计可以实现铰接座5在工作过程中根据需要在设计范围内摆动至任意角度，从而实现光源装置的不同照射角度的调节。

如图2、3所示，铰接座5的下端设有与之固定密封连接的内筒11，内筒11的内部设有与之密封固定连接的灯座12，灯座12的内底部固定安装有灯盘13，灯盘13的下表面设有由若干LED贴片阵列组成的光源，灯座12的内侧位于灯盘13的下方设有与灯座12的内侧面固定密封连接的透光盘14，灯座12的内侧面位于透光盘14的下方开设有第一通孔15，若干个第一通孔15呈环形均布，灯座12的下端端部设有与之密封固定连接的固定座16，固定座16的侧壁开设有第二通孔17，固定座16的内侧面位于第二通孔17的下方设有与之固定密封连接的匀光片18，匀光片18采用透射式匀光片，固定座16的下端端部设有与之固定密封连接的伸缩管19，内筒11的外侧设有与之密封滑动连接的外筒20，伸缩管19的下端端部与外筒20的内侧壁固定密封连接，外筒20的内侧壁靠近其下端端部设有与之固定连接的第一镜片21和第二镜片22，第一镜片21采用消色差透镜，第二镜片22采用透镜；在工作过程中通过LED贴片发出的光束能够穿过透光盘14再经过匀光片18、第一镜片21和第二镜片22照射到外部，并且通过调节内筒11与外筒20相对滑动的距离，就能够调节匀光片18与第一镜片21和第二镜片22的相对位置，实现照明光斑大小和均匀性的调节。

如图3、4、5所示，内筒11与外筒20之间设有弹簧23，弹簧23的上端与外筒20的上端内侧固定连接，弹簧23的下端与内筒11的下端外侧固定连接，铰接座5上设有与外部泵水装置连通的进水软管24，进水软管24与灯座12外侧和内筒11内侧之间的空腔密封连通，外筒20的侧壁位于伸缩管19的外侧开设有第一环槽25，第一环槽25通过第二通孔17和第一通孔15与进水软管24密封连通，外筒20的侧壁位于第一环槽25的下方开设有独立密封的第二环槽26，第一环槽25与第二环槽26之间通过固定安装在外筒20侧壁内部的电控调压阀27连通，外筒20的下端部开设有第三环槽28，第三环槽28与第二环槽26之间开设有若干个环形均布的第三通孔29，第三环槽28的下端部设有与之固定密封连接的喷洒板30，喷洒板30上开设有若干均匀密布的喷洒孔31；在工作过程中，使用外部泵水装置能够将常温或低于常温的纯净水通过进水软管24泵送至灯座12外侧和内筒11内侧之间的空腔内部，灯座12外侧和内筒11内侧之间的空腔内部的水会通过第一通孔15和第二通孔17进入第一环槽25，第一环槽25内部的水经过电控调压阀27能够进入第二环槽26内部，第二环槽26内部的水能够通过第三通孔29进入第三环槽28内部最后通过喷洒板30上的喷洒孔31喷洒而出；该设计在使用过程中不仅能够模拟下雨时的雨水天气对照明光源的影响，还能通过电控调压阀27控制第一环槽25与进水软管24之间的水压，第一环槽25与进水软管24之间的水压越大，内筒11与外筒20相对滑动的距离也就越大，从而能够实现控制内筒11与外筒20相对滑动的距离，进而达到调节匀光片18与第一镜片21和第二镜片22的相对位置，实现照明光斑大小和均匀性调节，并且当水流经过灯座12外侧面时，还能够带走灯盘13上的LED贴片工作时产生的热量，该设计结构简单巧妙，操作便捷、功能齐全。

如图4、6、7所示，第二环槽26的内部设有与之密封滑动连接的转换环32，转换环32的两端部沿其轴向开设有环形均布的第四通孔33，第四通孔33与第三通孔29的间距和数量均对应相等，转换环32的外侧开设有齿面34，外筒20的侧壁对应齿面34开设有槽口35，槽口35的内部转动连接有中间齿轮36，中间齿轮36与齿面34啮合，外筒20的外侧固定安装有第三电机37，第三电机37的输出轴上设有与中间齿轮36啮合传动的主动齿轮38；转换环32的外侧沿其径向开设有与第四通孔33连通的第五通孔39，外筒20的外侧对应第五通孔39的位置开设有回水孔40，回水孔40的内部密封固定连通有回水软管41，回水软管41的另一端与外部的储水装置连通；在工作过程中，启动第三电机37能够通过主动齿轮38带动中间齿轮36驱动转换环32转动，通过转换环32的转动可以使第四通孔33与第三通孔29连通或断开，也可以使第五通孔39与回水孔40连通或断开，当转换环32转动至第四通孔33与第三通孔29断开的位置时，第五通孔39与回水孔40就会完全连通，该设计既能够有效的控制模拟下雨天气时的雨水量，还能通过回水软管41对水流进行回收，避免水资源的浪费。

如图6、7所示，外筒20的侧壁内部固定安装有超声波控制器42，第三环槽28内部环形分布的安装有数个与超声波控制器42控制连接的超声波发生器43，在工作过程中，通过超声波控制42控制超声波发生器43进行工作时能够使环槽28内部的水产生水雾并通过喷洒板30上的喷洒孔31喷出，该设计能够迅速将水转化成雾，进而能够模拟雾天气对照明光源的影响。

综上所述，在使用本发明时，首先可以使用螺钉穿过安装孔2即可将安装板1固定安装在外部的支架或者墙壁上，安装座罩10可以防止外部的灰尘、水汽等进入；通过第一电机4能够驱动安装座3进行转动，通过驱动第二电机8带动丝杆6转动，丝杆6转动时会通过扇形齿面7带动铰接座5摆动；该设计可以实现铰接座5在工作过程中根据需要在设计范围内摆动至任意角度，从而实现光源装置的不同照射角度的调节。

在工作过程中，通过LED贴片发出的光束能够穿过透光盘14再经过匀光片18、第一镜片21和第二镜片22照射到外部；再使用外部泵水装置能够将常温或低于常温的纯净水通过进水软管24泵送至灯座12外侧和内筒11内侧之间的空腔内部，灯座12外侧和内筒11内侧之间的空腔内部的水会通过第一通孔15和第二通孔17进入第一环槽25，第一环槽25内部的水经过电控调压阀27能够进入第二环槽26内部，第二环槽26内部的水能够通过第三通孔29进入第三环槽28内部最后通过喷洒板30上的喷洒孔31喷洒而出；该设计在使用过程中不仅能够模拟下雨时的雨水天气对照明光源的影响，还能通过电控调压阀27控制第一环槽25与进水软管24之间的水压，第一环槽25与进水软管24之间的水压越大，内筒11与外筒20相对滑动的距离也就越大，从而能够实现控制内筒11与外筒20相对滑动的距离，进而达到调节匀光片18与第一镜片21和第二镜片22的相对位置，实现照明光斑大小和均匀性调节，并且当水流经过灯座12外侧面时，还能够带走灯盘13上的LED贴片工作时产生的热量，该设计结构简单巧妙，操作便捷、功能齐全。

在工作过程中，需要模拟晴朗天气时，只需启动第三电机37通过主动齿轮38带动中间齿轮36驱动转换环32转动，通过转换环32的转动使第五通孔39与回水孔40连通，当转换环32转动至第五通孔39与回水孔40就会完全连通的位置时，第四通孔33与第三通孔29就会断开，水流就不会进入第三环槽28，进而也不会从喷洒孔31中喷出，该设计既能够有效的模拟晴朗天气时的照明效果；需要模拟雨水天气时，只需启动第三电机37通过主动齿轮38带动中间齿轮36驱动转换环32转动，通过转换环32的转动使第四通孔33与第三通孔29连通，使第五通孔39与回水孔40断开，当转换环32转动至第四通孔33与第三通孔29连通的位置时，水流就会进入第三环槽28，进而从喷洒孔31中喷出，并且通过控制转换环32转动的角度还能够有效的控制模拟下雨天气时的雨水量，也能通过回水软管41对水流进行回收，避免水资源的浪费。

在工作过程中，通过超声波控制42控制超声波发生器43进行工作时能够使环槽28内部的水产生水雾并通过喷洒板30上的喷洒孔31喷出，该设计能够迅速将水转化成雾，进而能够模拟雾天气对照明光源的影响。

总之，本发明整体结构简单巧妙，操作控制方便快捷，使用功能齐全，既能实现模拟不同的天气条件对光学目标特性研究的影响，也能实现照明光斑大小和均匀性的调节，还能有效的在灯盘上的LED贴片工作时对其进行降温，为不同天气条件下目标的光学特性研究提供有力的技术支撑。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。