一种可编程多光谱均匀光源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及照明光源技术领域，具体涉及一种可编程多光谱均匀光源。
【背景技术】
[0002]多光谱成像在基于图像特征分析的应用中具有比全色成像和彩色成像更突出的优势，如可大大提高图像的对比度，增强识别能力等。在工业应用中多采用主动光源多光谱成像技术。主动光源多光谱成像中，对光源的要求十分严格。选用连续宽谱段光源时，通过在成像相机的成像光路中添加多个不同透过波长的滤光片来实现光谱谱段选择，现有技术一般选用氙灯、卤素灯等宽谱段光源。这两种光源都有一定的缺点，氙灯寿命短、稳定性差、驱动十分复杂，齒素灯发热量大、短波方向光谱能量较低、发光效率低。并且这种方式在整个光谱图像序列采集过程中光源持续发光，光源会对成像对象造成一定的影响。选用多光谱主动光源时，需要多个窄波段的光源，一般采用连续光源加滤光片或激光器的方式，采用连续光源加滤光片时也会有上述连续宽谱段光源直接作为主动光源时的问题，采用激光器时，激光器波段太窄且可选数目较少。在主动光源光谱成像中还要求均匀漫射光照明，一般都是通过采用扩展光源实现近似均匀漫射光照明，在对均匀性要求较高的情况下就需要采用积分球，但积分球价格十分昂贵，并且不适合工业上大量使用。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种可编程多光谱均匀光源，该光源用于主动光源多光谱成像，可解决现有主动光源多光谱成像中光源存在的缺点，可实现低成本、高质量、可编程控制的多光谱照明。
[0004]本实用新型所述的一种可编程多光谱均匀光源，包括球形腔体，球形腔体的顶部和底部均具有开口，顶部开口为视频端口，底部开口为照明端口，两个开口的中心连线通过球形腔体的球心；球形腔体内水平放置有圆环支架，圆环支架上靠近球心的一侧设置有挡光板，圆环支架上均匀分布有若干个不同中心波长的窄波段LED，所述的窄波段LED与球形腔体外的光源控制器电连接。
[0005]本实用新型采用若干个不同中心波长的窄波段LED作为发光单元，将窄波段LED安装在一个类似于积分球的球形腔体中，视频端口用来使相机镜头穿过，照明端口正对需要照明的目标物，通过光源控制器电路控制每一种中心波长的窄波段LED的电流、发光时间、发光顺序、发光组合等，在球形腔体的出口处得到均匀的多光谱漫射照明；所述窄波段LED的输入电流大小控制窄波段LED的发光强度，电流大小范围在窄波段LED发光强度稳定的范围内；所述窄波段LED的发光时间与光电探测器的曝光时间匹配，窄波段LED在光电探测器开始曝光之前开启，在光电探测器曝光结束之后关闭，光电探测器的曝光时间为保证图像最大亮度在饱和亮度的85%?95%之间，从而得到更高的信噪比；所述窄波段LED的发光顺序可根据实际应用需求排序，通过光源控制器实现不同中心波长窄波段LED的开启顺序；所述窄波段LED的发光组合可根据实际应用需求调整，一般情况下是每次开启一种单色光，特殊情况下可同时开启几种颜色的单色光，并且通过各自的电流调整发光强度，从而得到不同的发光光谱曲线。
[0006]其中，优选方案如下:
[0007]所述球形腔体由结构稳定性好的材料制作而成，如铝合金，内表面涂覆光谱反射比近似平坦且朗伯反射特性好的材料，优选涂覆有氧化镁、硫酸钡或聚四氟乙烯。
[0008]所述的圆环支架可以位于球形腔体的中间部位，也可以位于球形腔体靠近照明端口的一端。
[0009]所述的挡光板表面涂覆光谱反射比近似平坦且朗伯反射特性好的材料，优选涂覆有氧化镁、硫酸钡或聚四氟乙烯。
[0010]所述的窄波段LED的中心波长范围在近紫外至近红外范围内，即350?I10nm范围内。
[0011]所述的每种相同中心波长的窄波段LED各有3?6颗，在圆形支架上均匀分布。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:(I)采用窄波段LED作为光源，LED具有发光效率高、发热量低、体积小、寿命长、选择灵活的优点；(2)采用球形腔体进行匀光，光源均匀性和漫射性能更好；(3)可通过光源控制器对光源光谱特性进行编程，得到多种光谱组合；(4)无需滤光片组件，无运动部件、结构更加简单；(5)整体稳定性更好，可以广泛应用于实验室和工业现场。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的结构示意图；
[0014]图2为图1中2、3、4的放大结构示意图；
[0015]图3为图1中2的安装分布放大示意图；
[0016]图中:1、球形腔体 2、窄波段LED 3、圆环支架 4、挡光板 5、视频端口6、照明端口 7、光源控制器。
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例和附图对本实用新型做进一步说明。
[0018]实施例1:
[0019]如图1所示，一种可编程多光谱均匀光源，采用多个不同中心波长的窄波段LED 2作为发光单元，可选的窄波段LED 2为近紫外到近红外谱段。将窄波段LED安装在圆环支架3上，圆环支架3采用铝材料，具有良好的散热性能。圆环支架3水平放置在球形腔体I的中间部位，圆环支架3上靠近球心的一侧设置有挡光板4。球形腔体I由结构稳定性好的材料制作而成，内部涂覆光谱反射比近似平坦且朗伯反射特性好的材料，如氧化镁、硫酸钡、聚四氟乙烯等。本实施例中球形腔体I采用铝合金制成，内部均匀涂敷硫酸钡。球形腔体I的顶部和底部均具有开口，顶部开口为视频端口 5，底部开口为照明端口 6，两个开口的中心连线通过球形腔体I的球心，球形腔体I的直径为500_，视频端口 5的开口直径为40_，发射光可通过该开口进入相机镜头，开口处根据相机镜头的大小设置一挡光装置，避免环境光进入相机镜头或球形腔体I内部，照明端口 6的开口直径为100_，在此处可以放置被拍摄目标。窄波段LED 2的控制由光源控制器7实现控制。窄波段LED 2的输入电流大小控制其发光强度，电流大小范围在窄波段LED 2发光强度稳定的范围内。窄波段LED2的发光时间与光电探测器的曝光时间匹配，窄波段LED 2在光电探测器开始曝光之前开启，在光电探测器曝光结束之后关闭，光电探测器的曝光时间为保证图像最大亮度在饱和亮度的85%?95%之间，从而得到更高的信噪比。窄波段LED 2的发光顺序可根据实际应用需求排序，通过光源控制器7实现不同中心波长窄波段LED2的开启顺序。窄波段LED2的发光组合可根据实际应用需求调整，一般情况下是每次开启一种单色光，特殊情况下可同时开启几种颜色的单色光，并且通过各自的电流调整发光强度，从而得到不同的发光光谱曲线。
[0020]如图2所示，窄波段LED 2均匀安装在圆环支架3上，挡光板4表面喷涂硫酸钡材料，具有漫反射特性，挡光板4的高度保证窄波段LED 2发出的光不能直接到达视频端口 5上，这样窄波段LED 2的发光只能在球形腔体I内反射，在照明端口 6处可得到均匀漫射照明。
[0021]如图3所示，窄波段LED 2每种中心波长λ的灯珠各有3颗，间隔120度放置，保证光照的均匀性。
[0022]以上所述，仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可编程多光谱均匀光源，其特征在于:包括球形腔体，球形腔体的顶部和底部均具有开口，顶部开口为视频端口，底部开口为照明端口，两个开口的中心连线通过球形腔体的球心；球形腔体内水平放置有圆环支架，圆环支架上靠近球心的一侧设置有挡光板，圆环支架上均匀分布有若干个不同中心波长的窄波段LED，所述的窄波段LED与球形腔体外的光源控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种可编程多光谱均匀光源，其特征在于:球形腔体内表面涂覆有氧化镁、硫酸钡或聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种可编程多光谱均匀光源，其特征在于:圆环支架位于球形腔体的中间部位。
4.根据权利要求1所述的一种可编程多光谱均匀光源，其特征在于:圆环支架位于球形腔体靠近照明端口的一端。
5.根据权利要求1所述的一种可编程多光谱均匀光源，其特征在于:挡光板表面涂覆有氧化镁、硫酸钡或聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种可编程多光谱均匀光源，其特征在于:窄波段LED的中心波长范围在近紫外至近红外范围内。
7.根据权利要求1或6所述的一种可编程多光谱均匀光源，其特征在于:每种相同中心波长的窄波段LED各有3?6颗，在圆形支架上均匀分布。
【专利摘要】本实用新型涉及照明光源技术领域，具体涉及一种可编程多光谱均匀光源，包括球形腔体，球形腔体的顶部和底部均具有开口，顶部开口为视频端口，底部开口为照明端口，两个开口的中心连线通过球形腔体的球心；球形腔体内水平放置有圆环支架，圆环支架上靠近球心的一侧设置有挡光板，圆环支架上均匀分布有若干个不同中心波长的窄波段LED，所述的窄波段LED与球形腔体外的光源控制器电连接。本实用新型的优点在于：采用窄波段LED作为光源，发光效率高、发热量低、体积小、寿命长；采用球形腔体进行匀光，光源均匀性和漫射性能更好；光源控制器对光源光谱特性进行编程，得到多种光谱组合；无需滤光片组件，无运动部件、结构更加简单；整体稳定性更好。
【IPC分类】G01J3-10
【公开号】CN204439210
【申请号】CN201420860057
【发明人】王新全, 潘冬宁, 张 林
【申请人】青岛市光电工程技术研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月30日