[发明专利]一种用于水下暗场成像的照明器

说明书

本发明提供一种用于水下暗场成像的照明器，所述照明器受控于成像系统，所述照明器位于所述成像系统的成像区域，所述照明器包括闭合的结构件以及分布于所述结构件上的多个照明单元。所述照明单元可以由中心波长在红、绿、蓝三色LED中的一种、任意两种或全部三种构成，同时包含UVC波段的紫外光LED。构成照明器的多个照明单元必须包括红、绿、蓝三种颜色的可见光LED；其中，紫外光LED与其它照明单元形成“插空式”分布。所述照明单元的光束的照射方向垂直于所述结构件的中心轴且朝向所述中心轴的方向。本发明提供的用于水下暗场成像的照明器，能够提高成像结果的准确度，同时延缓水下生物附着。

技术领域

本发明涉及照明设备技术领域，特别涉及一种用于水下暗场成像的照明器。

背景技术

水下微小生物及颗粒物是水环境中的重要组成部分。研究这些微小生物及颗粒物对水环境科学、微生物学、海洋科学、生态学等学科都有重要的科学意义和应用价值。水下暗场成像技术是获取和研究水下微小生物及颗粒物信息的重要手段，而如何实现水下暗场成像的照明是获得高质量的水下显微或微距成像的关键因素之一。由于水下环境复杂，水体本身对光线的折射、散射等作用，获取高对比度、高分辨率的彩色图像对整个暗场照明技术提出了很高的要求。

当前的暗场照明设备通常采用一种环形光锥暗场照明，利用圆形分布的LED作为照明器，LED的直射方向与成像镜头成像方向相对，并与镜头光轴成一特定角度。环形LED照明器发出的光汇聚在成像镜头的成像景深范围内。LED的直射光直接照射到目标物体，但是并不直接进入镜头。镜头通过收集直射光在目标物体上形成的散射光成像，从而形成暗场照明。

然而，当前的暗场照明设备采用的白光LED是由中心波长在450nm附近的蓝光和被蓝光激发的荧光粉所发的宽谱黄光组合而成，而成像系统的相机的感光芯片对红、绿、蓝三个波段的响应通常是相当的，因此相机在白光LED照明下图像会呈现出一种泛蓝效果，这严重改变了成像目标本身的色彩信息，使得成像的结果不够准确。

发明内容

本发明提供一种用于水下暗场成像的照明器，能够提高成像结果的准确度。

为实现上述目的，本申请提供一种用于水下暗场成像的照明器，所述照明器受控于成像系统，所述照明器位于所述成像系统的成像区域，所述照明器包括闭合的结构件以及分布于所述结构件上的多个照明单元，所述的多个照明单元围绕所述结构件的环绕轴线呈等角度分布，所述的照明器包括处于不同中心波长的多个可见光LED和UVC波段的紫外光LED，其中，所述多个可见光LED的中心波长与所述成像系统的红绿蓝彩色感光曲线中的感光峰值一一对应；所述照明单元的光束的照射方向垂直于所述结构件的中心轴且朝向所述中心轴的方向。

进一步地，所述的所述照明单元可以由中心波长在红、绿、蓝三色LED中的一种、任意两种或全部三种构成，同时包含UVC波段的紫外光LED。构成照明器的多个照明单元必须包括红、绿、蓝三种颜色的可见光LED，所述成像系统的红绿蓝彩色感光曲线中的感光峰值分别对应红光波段、绿光波段以及蓝光波段，可见光LED的波段及数量由光学成像系统的要求决定。

进一步地，所述紫外光LED的照射区域处于相邻的两个照明单元之间的结构件上，紫外光LED的数量由紫外辐射剂量要求决定。

进一步地，所述的紫外光LED与其照射区域存在以下几何关系，

上述第一个公式表示整个照明器被照明单元分隔成n(n≥3)个区域，每个紫外照明区域弧长与所对应的圆心角之间的关系；R是透光窗口所在圆周的曲率半径，L是照明单元透光窗口的长度，α是半弧长对应的圆心角；第二个公式表示紫外光LED必须覆盖整个照明单元的透光窗口区域；θ是紫外光LED的发射半角；d是紫外光LED到透光窗口的距离；第三个公式表示透光窗口所形成的环绕圆曲率半径必须要大于成像区；h是成像系统探测器水平方向尺寸，v是成像系统探测器垂直方向尺寸，M是成像系统成像镜头放大倍率；第四个公式是指三角形应符合正弦定理。