一种精密光学装置的制作方法

1.本技术涉及光学装置技术领域，尤其涉及一种精密光学装置。


背景技术：

2.太阳模拟器是用来模拟太阳光的设备，一般包含光源、供电及控制电路、计算机等组成部分。太阳模拟器的基本原理是利用人工光源模拟太阳光辐射，以克服太阳光辐射受时间和气候影响，并且总辐照度不能调节等缺点，广泛用于航空航天、光伏、农业等领域。
3.对太阳模拟器的性能进行评价的指标之一是辐照均匀度，辐照均匀度是指在测试区域内，各处的辐照度趋于一致的程度，通常用如下公式表示：
4.辐照均匀度＝(最大辐照度-最小辐照度)/(最大辐照度+最小辐照度)。
5.对于太阳模拟器，当辐照均匀度小于2％时才满足a级要求。通常希望从太阳模拟器的光源发出的光，尽可能多的到达测试区域，以提高光能利用率，也可以减小光源的负载。但传统的太阳模拟器光能利用率高时，辐照均匀度一般较差；辐照均匀度较好时，光能利用率一般较低。


技术实现要素：

6.本技术提供了一种精密光学装置，以解决传统的太阳模拟器光能利用率较低或辐照均匀度较差，而两者不能兼顾的问题。
7.本技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
8.一种精密光学装置，包括：光源、灯盒、盒体组件和镂空件；
9.所述光源设置在所述灯盒中，所述灯盒的一端为开口端，所述盒体组件为两端开口的筒状，所述盒体组件的一端与所述灯盒的开口端连接，所述镂空件设置在所述盒体组件的另一端，所述镂空件上设置有透明区域和不透明区域。
10.进一步的，所述装置还包括：负压空气源，所述负压空气源设置在所述灯盒外侧。
11.进一步的，所述盒体组件包括若干依次连接的盒体，所述盒体为两端开口的筒状，其中，一个所述盒体的盒体下开口与另一个所述盒体的盒体上开口连接。
12.进一步的，所述灯盒的开口端设置有散光板(4)和/或滤光片。
13.进一步的，所述镂空件为回形件，所述回形件的四边部分为不透明区域，所述回形件的中间部分为透明区域。
14.进一步的，所述镂空件为十字形件，所述十字形件的不透明区域由横向条和纵向条相互垂直交叉构成，所述横向条和所述纵向条相互垂直交叉构成的四角部分为所述十字形件的透明区域。
15.进一步的，所述镂空件由所述回形件和所述十字形件组合构成。
16.进一步的，所述负压空气源包括风扇，所述风扇将所述盒体组件中的空气排出。
17.进一步的，所述散光板包括磨砂玻璃，所述磨砂玻璃上设置有若干光学薄膜。
18.进一步的，所述光源包括氙灯、金卤灯或led灯中的一种。
19.本技术提供的技术方案包括以下有益技术效果：
20.本技术提供的精密光学装置，包括：光源、灯盒、盒体组件和镂空件；光源设置在灯盒中，灯盒的一端为开口端，盒体组件为两端开口的筒状，盒体组件的一端与灯盒的开口端连接，镂空件设置在盒体组件的另一端，镂空件上设置有透明区域和不透明区域。该装置中设置的盒体组件使光源发出的光聚拢从而获得较高的光能利用率，且盒体组件的反射光可以使使用该装置进行测试的测试区域的光辐照较为均匀；设置的镂空件使光束穿过其透明区域后，在测试区域形成一个明亮光斑，通过调整镂空件，可以在测试区域获得均匀辐照。
附图说明
21.图1为本技术实施例提供的精密光学装置结构示意图；
22.图2为本技术实施例提供的第一镂空件结构示意图；
23.图3为本技术实施例提供的第二镂空件结构示意图；
24.图4为本技术实施例提供的第三镂空件结构示意图；
25.图5为本技术实施例提供的第四镂空件结构示意图；
26.图6为本技术实施例提供的第五镂空件结构示意图。
27.附图标记说明：1-负压空气源，2-光源，3-灯盒，4-散光板，5-盒体，6-镂空件，7-光线，8-测试区域，51-盒体上开口，52-盒体下开口，61-第一镂空件，62-第二镂空件，63-第三镂空件，64-第四镂空件，65-第五镂空件。
具体实施方式
28.为便于对申请的技术方案进行描述和理解，以下结合附图及实施例对本技术的技术方案作进一步的说明。
29.参见图1，为本技术实施例提供的精密光学装置结构示意图。如图1所示，该装置包括：光源2、灯盒3、盒体组件和镂空件6；
30.光源2设置在灯盒3中，灯盒3的一端为开口端，盒体组件为两端开口的筒状，盒体组件的一端与灯盒3的开口端连接，镂空件6设置在盒体组件的另一端，镂空件6上设置有透明区域和不透明区域。光源3可以采用一支圆弧氙灯，或者是led灯、金卤灯等。
31.灯盒3下端设置的盒体组件包括若干盒体5，盒体5是相对的两端开口的筒状，即盒体上开口51和盒体下开口52相对设置，盒体5的数量至少为一个，光源2设置在第一个盒体5的盒体上开口51一侧，第一个盒体5的盒体下开口52与第二个盒体5的盒体上开口51连接，第二个盒体5的盒体下开口52与第三个盒体5的盒体上开口51连接，以此类推，可根据需要选择盒体5的数量。
32.通过设置盒体组件，使光源2发出的光聚拢，从而获得较高的光能利用率，且盒体组件的反射光可以使测试区域8的光辐照较为均匀度。因为光源2附近的光路和风通道不太宽，将盒体组件设置为若干个盒体5嵌套的结构，一方面，便于相关光学器件的添加设置，另一方面，便于光源2的散热。
33.为了使灯盒3和盒体组件中的热空气及时排出，在灯盒3的上部设置负压空气源1，具有的，可以设置一风扇作为负压空气源1，当打开风扇时，使灯盒3和盒体组件中的热空气通过风扇排出到灯盒3的外面，从而使光源2获得良好的散热。
34.在灯盒3的开口端，还设有滤光片和/或散光板4；滤光片用于对光源2发出的光进行光谱筛选，使光谱达到一定要求；散光板4用于对光源2发出的光进行扩散混合，避免光源2的形状对测试区域8的辐照分布的影响。散光板4可以采用一块与灯盒3的开口端形状和大小一致的磨砂玻璃，利用磨砂玻璃实现对光源2发出的光的扩散和混合；在磨砂玻璃上设置若干层光学薄膜作为滤光片，利用光学薄膜实现对特定光谱的选择。
35.具体的，镂空件6设置在光源2与测试区域8之间，镂空件6与光源2之间的距离大于镂空件6与测试区域8之间的距离的二分之一，且镂空件6与测试区域8的间距大于15cm。例如，将镂空件6与光源2之间的距离设置为40cm，将镂空件6与测试区域8之间的距离设置为50cm。使用该装置时，光源2产生的光束通过镂空件6上的透明区域的投影，与测试区域8有交集。镂空件6的设置，可以进一步改善测试区域8的辐照均匀度，并且为了使镂空件6更好发挥作用，镂空件6不能太靠近光源。
36.参见图2、图3、图4、图5和图6，分别为本技术实施例提供的第一镂空件结构示意图、第二镂空件结构示意图、第三镂空件结构示意图、第四镂空件结构示意图和第五镂空件结构示意图。
37.如图2、图3、图4、图5和图6中所示，第一镂空件61的结构为回形件，该回形件的四边为不透明区域，其中间部分为透明区域，回形件的外沿与盒体组件的盒体5的盒体下开口相配合。第二镂空件62的结构为十字形件，十字形件由相互垂直和交叉的一条横向条和一条纵向条构成，横线条和纵向条构成十字形件的不透明区域，横向条和纵向条的宽度设置为5-100mm，长度不小于回形件的透明区域的宽度。第三镂空件63为圆形。第四镂空件64为正方形。上述镂空件均可以采用磨砂亚克力板制成。第五镂空件65为第一镂空件61、第二镂空件62和第三镂空件63组合而成的镂空件，其中，第二镂空件62设置在第一镂空件61的透明区域，第三镂空件63设置在第二镂空件62的十字形中间位置。
38.光源2发出的光束穿过镂空件6的透明区域后，光线7方向不发生变化，光束穿过不透明区域后，光线7方向将发生变化，从而改变光束在测试区域8的分布，最终实现均匀辐照。光束穿过第一镂空件61、第二镂空件62、第三镂空件63和第四镂空件64后，分别可以在测试区域8形成不同的辐照分布，可以根据需要进行互相组合，实现辐照均匀度。如采用第五镂空件65，光源2的光束穿过第一镂空件61的回形件的透明区域部分后，在测试区域8形成一个明亮光斑，辐照分布是中心强四周弱；第三镂空件63被光源2投影后，在测试区域8的中心区域形成一个暗斑；第二镂空件62的十字形件被光源2投影后，在测试区域8的中心区域形成一个十字形暗斑，如上两个暗斑，叠加在明亮光斑上，最终形成均匀辐照。
39.本技术实施例提供的精密光学装置，设置的盒体组件使光源2发出的光聚拢从而获得较高的光能利用率，且盒体组件的反射光可以使使用该装置进行测试的测试区域8的光辐照较为均匀；设置的镂空件6使光束穿过其透明区域后，在测试区域8形成一个明亮光斑，光束穿过不透明区域后，在测试区域8形成一个暗斑，通过调整镂空件6，使明亮光斑和暗斑相互叠加，最终可以在测试区域8获得均匀度小于1％的高质量光辐照，同时具备较高的光能利用率。
40.以上对本技术说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员更好地理解本技术。对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本技术的精神和原则之内，
所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本技术的保护范围之内。