專利名稱：一種復(fù)合光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源領(lǐng)域，具體是指采用多種光源通過(guò)光學(xué)元件合成的一種復(fù)合光源。
背景技術(shù)：
在光學(xué)引擎中通常采用汞燈作為系統(tǒng)的光源，這種汞燈屬于高壓汞燈，其大部分光譜能量分布在近紫外波段附近，不完全符合人眼的光譜特性。雖然經(jīng)過(guò)多年研究，現(xiàn)在的汞燈光譜特性有所改變，但是仍然與人眼的視覺(jué)函數(shù)分布有較大的差別，見(jiàn)圖1的菲力浦公司的E23汞燈的相對(duì)光譜曲線和圖2的人眼視覺(jué)函數(shù)曲線。可以比較得出，汞燈的紅顏色波段成份偏少，因此發(fā)現(xiàn)在使用光學(xué)引擎的背投與正投的影象中，顏色有偏藍(lán)紫色現(xiàn)象。這種偏色現(xiàn)象有人采用與視覺(jué)函數(shù)相同的濾光片來(lái)校正，但是這無(wú)疑是濾掉了汞燈的550nm黃色與450nm藍(lán)色光的峰值，也就是以犧牲能量為代價(jià)達(dá)到色彩均衡，因此光源的利用效率是很低的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)采用二種光源的濾光與混合，既保存了原光源的光能量又改變了原光源色彩不均衡的復(fù)合光源。
根據(jù)近代色覺(jué)理論的發(fā)展，楊-亥姆霍茲三色學(xué)說(shuō)得到了支持，由神經(jīng)生理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在視網(wǎng)膜上有三種不同的錐體細(xì)胞，每一種都有自己的光譜靈敏度與靈敏范圍。通過(guò)紅、綠、藍(lán)三個(gè)原色在功率、時(shí)間與空間上的相加混合，人眼受光后可以感受到不同的顏色，在幾個(gè)光譜成份相加的混合色中，如果一個(gè)光譜成份連續(xù)的變化，混合色的外貌也連續(xù)的變化。顏色外貌相同的光，不管其光譜組成是否一樣，在顏色混合中具有相同的效果，即凡是視覺(jué)上相同的顏色都是等效的，可以互相替代。根據(jù)該替代律，可以利用顏色的混合方法來(lái)產(chǎn)生或替代各種需要的顏色。光顏色相加混合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
紅色+綠色+藍(lán)色＝白色。
根據(jù)光的顏色以及人眼的視覺(jué)函數(shù)，可以確定紅色光譜為630nm左右，綠色光譜為540nm左右，藍(lán)色光譜為450nm左右。對(duì)圖1汞燈的光譜進(jìn)行規(guī)一化處理，如果以540nm處能量為1，在635nm處能量是0.18，在450nm處能量是0.36。與視覺(jué)函數(shù)相比，635nm處能量太少，540nm處能量太多。這就是汞燈作光源時(shí)顏色偏藍(lán)的原因。
針對(duì)這種情況，我們對(duì)光源采用增加630nm處能量，同時(shí)對(duì)不同光源光譜的光線進(jìn)行空間混合，來(lái)達(dá)到彩色均衡、影象照度的均勻性，滿足人眼觀察的要求。
為滿足上述技術(shù)方案的要求，本發(fā)明的復(fù)合光源結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，按順序依次置有帶有橢球反射鏡的汞燈光源1，透藍(lán)綠光的濾光片2，半導(dǎo)體激光器4和均化直光管3組成。所說(shuō)的濾光片2的第一面201具有反射近紫外光和紫外光，第二面202具有反射紅色光。由帶有橢球反射鏡的汞燈光源1發(fā)出的光束依次射入濾光片2，濾光片的第一面201將光源1中的近紫外光和紫外光反射到系統(tǒng)外，光源1中的藍(lán)綠光透過(guò)濾光片2進(jìn)入均化直光管3。半導(dǎo)體激光器4發(fā)出的紅色光經(jīng)濾光片2的第二面202反射進(jìn)入均化直光管3。二束光經(jīng)均化直光管3的多次反射在輸出端混合出射。
本發(fā)明的工作原理是基于色度學(xué)的加色法，將紅、綠、藍(lán)三色相加可以得到如同自然光的白光。作為光源，其實(shí)除三色外的光譜成份是不存在的，但是由于人眼的視覺(jué)生理仍然可以得到自然光的白光效果。
本發(fā)明的復(fù)合光源具有如下的優(yōu)點(diǎn)1.汞燈的光能利用率高，相比用濾光片濾掉有用的可見(jiàn)光能，復(fù)合光源是做加法達(dá)到彩色均衡。
2.利用汞燈在0.45nm波段及0.54nm波段光能特別大的特點(diǎn)，采用三色光的加色法，不必模擬視覺(jué)函數(shù)的全部光譜，所以能耗小。
3.利用均化直光管進(jìn)行光束的混合，均勻性好，因?yàn)槭侨瓷?，光能損失也小，只有端面的反射損失，均化效率可達(dá)到96％。
4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，零件制造容易，實(shí)施方便。


圖1為菲力浦公司的E23汞燈的相對(duì)光譜曲線；圖2為人眼視覺(jué)函數(shù)曲線；圖3為本發(fā)明的復(fù)合光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)附圖3所示的復(fù)合光源的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖，我們提供一實(shí)施例，具體指標(biāo)為1.帶有橢球反射鏡汞燈光源1的像點(diǎn)大小為7.76mm。
2.濾光片2透藍(lán)綠光，其201面具有反射近紫外光和紫外光，202面具有反射紅色光。
3.均化直光管3的介質(zhì)為K9光學(xué)玻璃，直徑8mm長(zhǎng)度29mm。
4.半導(dǎo)體激光器4光源波長(zhǎng)為635nm，功率10mW，光斑直徑2.5mm。
帶有橢球反射鏡的汞燈光源1為一個(gè)點(diǎn)光源，該汞燈光源經(jīng)橢球反射鏡的反射，入射到濾光片2上，入射光束中的紫外與近紫外光都被濾光片2的第一面202反射到系統(tǒng)外，只有可見(jiàn)波段的藍(lán)綠光能透過(guò)，透射光束會(huì)聚到均化直光管3的入射端上；同時(shí)激光器4發(fā)出的紅色光經(jīng)過(guò)濾光片2的第二面202反射，也到達(dá)均化直光管的入射端。二束光在均化直光管內(nèi)經(jīng)過(guò)多次的全反射，在輸出端輸出的光線是空間與顏色都是均勻的。汞燈的0.45nm波段光能及0.54nm波段光能與激光器的0.635nm波段光能，進(jìn)行了很好的均化混合，可以得到比原來(lái)亮度更亮，顏色更加接近自然光的光源。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合光源，其特征在于按順序依次由帶有橢球反射鏡的汞燈光源(1)，透藍(lán)綠光的濾光片(2)，半導(dǎo)體激光器(4)和均化直光管(3)組成；所說(shuō)的濾光片(2)的(201)面具有反射近紫外光和紫外光，(202)面具有反射紅色光；帶有橢球反射鏡的汞燈光源(1)發(fā)出的光束依次射人濾光片(2)，濾光片的第一面(201)將光源(1)中的近紫外光和紫外光反射到系統(tǒng)光束外，光源(1)中的藍(lán)綠光透過(guò)濾光片(2)進(jìn)入均化直光管(3)；半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)出的紅色光束經(jīng)濾光片(2)的第二面(202)反射進(jìn)入均化直光管3，二束光經(jīng)均化直光管(3)的多次反射在輸出端混合出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種復(fù)合光源，其特征在于所說(shuō)的均化直光管(3)的介質(zhì)為K9光學(xué)玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種復(fù)合光源，其特征在于所說(shuō)的半導(dǎo)體激光器(4)光源波長(zhǎng)為635nm。
全文摘要
本發(fā)明的一種復(fù)合光源，包括帶有橢球反射鏡的汞燈光源，透藍(lán)綠光的濾光片，紅色光半導(dǎo)體激光器和均化直光管。它是基于色度學(xué)的加色法，將紅、綠、藍(lán)三色相加可以得到如同自然光的白光。通過(guò)對(duì)汞燈光源增加紅色光處的能量，同時(shí)對(duì)不同光源光譜的光線進(jìn)行空間混合，來(lái)達(dá)到彩色均衡、影象照度均勻的光源，以滿足人眼觀察的要求。本發(fā)明的復(fù)合光源的優(yōu)點(diǎn)是汞燈的光能利用率高；利用均化直光管進(jìn)行光束的混合，均勻性好；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，零件制造容易，實(shí)施方便。
文檔編號(hào)G03B21/20GK1529204SQ03151418
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者胥學(xué)榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所, 上海歐菲爾光電技術(shù)有限公司