[发明专利]水下光谱可调照明装置及其光谱调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及照明领域，具体涉及一种水下光谱可调照明装置及其光谱调节方法。

背景技术

随着陆地资源的日渐枯竭，人们将目光投向了海洋，但是由于水体固有特性，当光在水下传播时，水体对光具有衰减作用，且衰减会随着波长、距离变化而改变，在进行水下摄像等光学观测时，图像会发生失真现象，这给水下光学观测等作业带来了极大的挑战。因此设计一个能根据距离自动调节光谱得到特定目标光谱的水下照明系统十分必要，而led光源寿命长，耗能小，发光效率高，且其光谱易于调节，为水下光谱可调照明装置的研制提供了可能。

专利CN201410548165提出了一种雾天光谱可调型LED路灯，该路灯包括一个光谱可调的LED路灯灯具、远程控制设备、手动控制面板，在能见度较差的雾天或重度灰霾天气时，为道路提供照明；但是它只关注了570-600nm的黄光波段，波段较短，并且在装置上没有实现一个控制器控制所有的led，结构繁琐复杂，且只是粗放地控制装置发出大致的黄光，不涉及反馈调节，无法精确模拟所需目标光谱。

到目前为止，有很多学者研究了基于led灯的光谱可调光源，更多侧重于光源发出光颜色的研究，且光源所发出光的光谱不能根据照射距离的改变而特定变化；市面上尚未出现能根据距离自动调节光谱的水下光谱可调照明装置。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，目的在于解决水下摄像等作业时水体对于光的衰减作用，提供了一种在可见光区(380nm-780nm)能够根据距离自送调节光谱组成成分及光斑亮度输出的水下光谱可调照明装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现的：一种水下光谱可调照明装置，包括密封舱以及安装在密封舱内的控制模块、照明模块和供电模块，还包括测距模块和光谱感应模块；所述供电模块分别与控制模块和照明模块相连；所述照明模块、测距模块和光谱感应模块均与控制模块相连；所述照明模块在控制模块的控制下发射光源；所述测距模块用于测量目标物体与所述照明装置的距离；所述光谱感应模块接收反射回来的光谱，并将光谱信息传递给控制模块。

进一步地，所述密封舱包括外壳和玻璃窗口；所述外壳上开有用于安装玻璃窗口的通孔；所述控制模块包括控制芯片和数据库芯片，控制芯片和数据库芯片相连；所述照明模块包括led灯组部件和光混合部件；所述光混合部件安装在玻璃窗口后部，所述led灯组部件安装在光混合部件后部；所述测距模块安装在玻璃窗口的后部；所述光谱感应模块包括滤光片和光谱感应器件；所述滤光片安装在玻璃窗口的后部，所述光谱感应部件安装在滤光片后部；所述测距传感器和光谱感应器件均与控制芯片相连；所述控制芯片和led灯组部件均与供电模块相连。

进一步地，所述光混合部件由灯罩、漫散射透镜和聚光透镜组成，所述灯罩安装在led灯组部件与玻璃窗口之间，所述灯罩内从左到右依次开有用于固定漫散射透镜和聚光透镜的凹槽。

进一步地，所述供电模块包括电源和适配器，其中，电源通过适配器调节输出电压，一路与控制芯片相连，为其提供工作电压；另一路分别与led灯组模块的每一个led相连，给led灯组模块的每一个led供电，且控制芯片通过控制适配器的输出电流占空比来控制每一个led的发出光的光谱。

作为优选，所述光谱感应器件为光敏电阻或光电二极管。

作为优选，所述测距模块为测距传感器，所述测距传感器为声波测距或激光测距。

进一步地，所述led灯组部件中的所有led在额定功率下均为单波峰光谱分布，且峰值波长在380-780nm之间，各峰值等间距，各种不同波峰的led各有若干个。

进一步地，所述滤光片的波段在380-780nm之间。

一种上述的水下光谱可调照明装置的光谱调节方法，包括以下步骤：

1)选用N种不同波峰的led灯，N种不同波峰的led灯组成的光谱范围涵盖380nm-780nm波段，每种led灯各若干个，N为大于等于15小于等于30的正整数；将N种不同波峰的led灯的光谱分布数据f_n(λ)存储到数据库芯片中，其中n＝1、2、3……N；λ为led灯的波长，在380nm到780nm之间；

2)测距模块实时测量所述水下光谱可调照明装置与水下被观测目标物之间的距离L，并将距离L保存到控制芯片中；

3)根据步骤2得到的距离L，控制芯片计算led灯组部件所需要发出的总光谱F(λ)，其模型算法为：