[发明专利]一种侧反式光学结构的模拟天窗环境的装置

说明书

本发明属于模拟天窗技术领域，且公开了一种侧反式光学结构的模拟天窗环境的装置，包括光源、外罩和护架，所述光源共设置有四个并分别固定安装于护架内侧的四条侧边处，所述护架固定安装于外罩的底部，所述外罩的内部固定安装有上反射镜和侧反射镜。本发明通过在光室内部设置可调节发光面与水平面夹角的光源，矩形的光室四条边侧均设置有一个，光源发射出来的光线通过上反射镜和侧反射镜的反射，照射在匀光板上，使得原本局部不均晕的光线均匀化，并穿过透光板漫反射散射出去，形成均匀的，对环境照明的面型光源，调整光源发光面与水平面之间的夹角实现模拟天空不同位置的背景光强的分布，提高真实性。

技术领域

本发明属于模拟天窗技术领域，具体为一种侧反式光学结构的模拟天窗环境的装置。

背景技术

模拟天窗是一种模仿自然光下天窗效果的光学装置，这种装置可以在封闭的室内模拟出太阳光照射在室内的效果，令人们可以在实际封闭的室内体验到户外的阳光、看到天空白云，蓝天，有助于舒缓和放松人们紧张的心情。

目前可模拟太阳光和天空背景光的技术主要是纳米粒子涂层散射技术，对光学材料表面进行纳米粒子涂料的涂覆，形成纳米粒子涂层，通过混合光源对纳米粒子涂层照明，使混合光与纳米粒子产生瑞利散射，形成天空背景蓝光，并通过控制纳米粒子涂层的厚度，来控制混合光的透过率，实现太阳光照明效果，这种技术难度高，成本较高，且产品生产工艺流程复杂。

本发明通过侧反式光学结构来替代瑞利散射的复杂工艺和技术，通过相对简单的技术来实现模拟天窗的天空光散射效果，并且在模拟天空光的基础上，可以主动实现夜晚的星空背景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种侧反式光学结构的模拟天窗环境的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种侧反式光学结构的模拟天窗环境的装置，包括光源、外罩和护架，所述光源共设置有四个并分别固定安装于护架内侧的四条侧边处，所述护架固定安装于外罩的底部，所述外罩的内部固定安装有上反射镜和侧反射镜，所述上反射镜固定安装于外罩内腔的顶部，所述侧反射镜共设置有四个并分别固定安装于外罩的四个内侧面，所述侧反射镜和上反射镜共同构成光室，所述护架的中部从上到下叠层安装有匀光板和透光板。

优选的，所述护架的两对称外侧面均安装有收放室和步进电机，两个所述收放室中分别活动安装有幕布卷筒和绕绳柱，所述幕布卷筒和绕绳柱的表面分别绕接有星空幕布和牵引绳，所述星空幕布与牵引绳连接，所述步进电机固定安装于收放室的外侧并与收放室内腔中的幕布卷筒和绕绳柱传动连接，所述护架的底部固定安装有压边条，且压边条将星空幕布压在护架底面，所述压边条与外罩之间卡接有卡板。

优选的，所述光源均设置于其对应侧的匀光板和侧反射镜之间，四个所述光源的发光面与水平面的夹角θ可调，定义垂直于光源发光面的法线为0°，顺时针方向为+90°方向，逆时针方向为-90°方向，通过调整光源与水平面夹角θ，可改变匀光板上的光照度分布，光源采用但不限于散射光线RG第二光陷阱B初始光线W四色芯片的LE第四光陷阱D。

优选的，所述光源发射出光线初始光线W经过上反射镜或侧反射镜首次反射形成一次反射光线F，所述一次反射光线F在此经过上反射镜或者侧反射镜反射形成二次反射光线T，所述光室内任意光线透过匀光板和透光板射向外环境形成散射光线R，图11则是对应图10中光源的发光角度上的发光强度的分布曲线，曲线横坐标为光源发光的角度，从-90°至+90°；曲线纵坐标为发光强度值，是以最大发光强度为100％为参照的值，由此曲线可看出，光源的发光角度与光通量关系式为：

Φ为光源发光通量；I为光源发光强度；α为初始光线W与法线的夹角。

通过以上公式得出光通量跟发光角度存在的关系，是余弦曲线的关系，则发光角度越靠近0°时，光通量越大，光通量越大，照射出去的光就越强，则落在反射镜或者匀光板上的光就越强，则这个区域的反射镜或者匀光板就越亮。