一种光谱可调光源的制作方法

本实用新型涉及照明领域，具体涉及一种光谱可调光源。

背景技术：

光源有自然光源和人造光源之分。常见的自然光源有太阳光、月光等等，人造光源种类更丰富，包括热辐射或温度辐射光源、气体放电光源、固体发光光源、激光器等等，光谱是指肤色光进过色散后，色散开的单色光按波长大小排列的图谱。

目前，大多数人造光源的光谱组成受限于自身发光物质，得到的人造光源的光谱可调范围有一定的限制，且不能对单波长光的光谱信息进行任意的组合调整；其次光谱响应校准时,对光谱波段分辨率有着较高的要求，现有技术的可调光源的分辨率还有进一步提高空间。虽然现有技术中已有相关光谱可调光源的方案，但是由于现有人造光源的波段大多覆盖可见光波段，在可见光波长外的能量较弱，例如卤素灯等，将此类光源作为光谱可调光源的发光源时，并不能很好覆盖紫外、红外灯波段。随着对可见光外光源的应用和测量需求的增长，现有技术存在一定缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种光谱可调光源，旨在解决现有光谱可调光源中非可见光波段的光源的选择调整范围受限的技术问题。

本实用新型公开一种光谱可调光源，包括光源单元、分光单元、光谱选择单元、混光单元、以及一个或以上的补光单元；所述光源单元发出的光线依次经所述分光单元、所述光谱选择单元进入混光单元；所述光源单元和所述补光单元的光线通过所述混光单元混合后出射。

本实用新型公开的光谱可调光源，通过光源单元发出连续光谱的光线，经分光单元后光源被分为单波长光，后成像至光谱选择单元，光谱选择单元选择所需单波长光线进行反射，反射后的光线进入混光单元；同时补光单元针对能量较弱波长的光单独进行照射并进入混光单元；混光单元将光线充分混合后出射。本实用新型通过光谱选择单元得到光谱可调光源，并设置补光单元对能量较弱的波段的光进行补充，得到波段覆盖更为全面的出射光源。

在一些可选的实施例中，所述补光单元覆盖紫外和\或红外波段。常见的人造光源中，可较好的覆盖可见光波段，但是在紫外、或红外波段的能量往往较弱。而现今随着紫外红外光源的运用，将光谱可调光源的光谱范围扩展大值紫外、红外是十分有必要的。因此，补光单元覆盖了紫外和\或红外波段。

在一些可选的实施例中，一个或以上的所述补光单元与光源单元一齐设置于分光单元前。

在一些可选的实施例中，还包括第一反射镜，所述光源单元和所述补光单元分别设置于第一反射镜两侧，所述光源单元的光线透过所述第一反射镜进入分光单元，所述补光单元的光线经第一反射镜反射后进入所述分光单元。

以上实施例提供的光谱可调光源，将补光单元和光源单元一齐设置于分光单元前，并通过设置第一反射镜来协调补光单元和光源单元的光线路径。补光单元和光源单元依次经分光单元、光谱选择单元进入混光单元，通过混光单元混合后出射。补光单元的光线同样通过分光单元、光谱选择单元进行更细致的划分和选择，可以得到覆盖波段更广，能量更为均衡的最终出射光源。

在一些可选的实施例中，还包括第二反射镜；所述补光单元为两个，分别设置于所述第二反射镜的两侧，一个所述补光单元的光线透过所述第二反射镜至所述第一反射镜，另一个所述补光单源的光线经第二反射镜反射至所述第一反射镜。

可选的，补光单元为两个，分别为红外光源和紫外光源，通过第二反射镜进行光路衔接，再经过第一反射镜反射进入分光单元。

在一些可选的实施例中，还包括若干第一狭缝，所述光源单元和一个或以上的所述补光单元后分别设置有所述第一狭缝。第一狭缝靠近光源单元或补光单元设置，可以防止光线进入分光单元的能量较弱，而达不到较好的分光以及后续光谱选择的效果。

在一些可选的实施例中，还包括第一透镜单元和第二透镜单元和第二狭缝；所述光源单元的光线通过所述第一透镜单元聚焦至所述第一反射镜的一侧，一个或以上的所述补光单元的光线通过所述第二透镜单元聚焦至所述第一反射镜的另一侧；所述光源单元经所述第一反射镜的透射光线和一个或以上的所述补光单元经的反射光线，经所述第二狭缝进入所述分光单元。

在一些可选的实施例中，还包括第二反射镜；所述补光单元为两个，分别设置于所述第二反射镜的两侧，一个所述补光单元的光线经所述第二反射镜至所述第二透镜单元，另一个所述补光单源的光线经第二反射镜反射至所述第二透镜单元。所述第二透镜单元将两个所述补光单元的透射和反射光线聚焦至所述第一反射镜的反射面。在一些可选的实施例中，所述第一反射镜和\或第二反射镜为带孔反射镜或者半透射半反反射镜。

在一些可选的实施例中，还包括合色棱镜，所述光源单元和一个或以上的所述补光单元通过所述合色棱镜混合后出射至所述分光单元。

合色棱镜是一种由四块镀有特定光学薄膜的大小相同的直角等腰棱镜胶合而成的正方四棱柱。光源模块的光束从第一直角等腰棱镜的斜面进入，并从第四直角等腰棱镜的斜面射出。两个不同波段的补光模块的光束分别从第二直角等腰棱镜和第三直角等腰棱镜的斜面射入，经过设置在正方四棱柱对角线面上的特定光学薄膜的反射，从第四直角等腰棱镜的斜面射出。以此得到补光后的光束。（第一直角等腰棱镜和第四直角等腰棱镜相对设置，第二直角等腰棱镜和第三直角等腰棱镜相对设置，第一直角等腰棱镜、第二直角等腰棱镜、第三直角等腰棱镜和第四直角等腰棱镜依次相邻。）

在以上可选的实施例中，还包括第四透镜单元和第四狭缝，其中，所述经所述合色棱镜混合后的出射光束经所述第四透镜单元聚焦至所述第四透镜单元，然后出射至所述分光单元。

在一些可选的实施例中，还包括第三透镜单元。光谱选择模块的出射光束通过第三透镜单元耦合至混光模块进行混合，得到均匀的出射光。

在一些可选的实施例中，一个或以上的所述补光单元设置于所述积分球内。补光单元设置于积分球内，对特定波段或波长的光线进行补充。

在一些可选的实施例中，还包括第三狭缝，所述第三狭缝设置于所述光源单元和所述分光单元之间，且靠近所述光源单元。

在以上可选的实施例中，还包括遮光板，设置于补光单元附近，保证补光单元的光与光源单元的光充分混合后出射。且若设置了光电探测器，可避免对光电探测器的测量产生影响。

需要说明的是，在以上可选的实施例中提到的第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元和\或第四透镜单元，不限于单透镜或透镜组。

在一些可选的实施例中，所述混光模块为积分球。积分球是一种内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，光通过设置在积分球的窗口被积分球收集，在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部，由此，我们可以得到混合均匀的出射光束。

在一些可选的实施例中，所述分光单元包括狭缝、准直透镜、色散组件和成像透镜。分光单元中，狭缝限制进入光谱仪的光束，同时对于后续光学系统而言，成为了替代的、实际的光源；经狭缝的光束由准直透镜准直为平行光束后，进入色散组件；色散组件使光在按照波长分散；成像透镜用于聚焦色散后的光，使光在焦平面上形成一系列第一狭缝的像。

可选的，色散组件为棱镜、光栅或色轮。需要说明的是，本实用新型并不对色散组件的类型做限制，此处仅为示例。本领域技术人员可根据现有技术进行替换。

在一些可选的实施例中，所述光谱选择模块位于成像透镜的焦面位置。

在一些可选的实施例中，所述分光模块包括凹面光栅。凹面光栅同时具有准直、色散、成像聚焦的能力，有利于简化光路设置。

在一些可选的实施例中，所述光谱选择单元为数字微镜器件。数字微镜器件包括若干按阵列排布的动镜，通过控制动镜的翻转可对分光后的不同波长的光进行选择。

在一些可选的实施例中，还包括光电探测器，所述光电探测器用于监测混光单元中光线的光电信息。光电探测器设置于积分球的采样窗口或内部来接收球内光线，对积分球内的光谱信息进行分析，并与所需的目标光谱信息进行比对，并进行反馈和调整，以获取与目标光谱信息相匹配的出射光源。具体的，光电探测器为光谱仪。

附图说明

附图1为本实用新型实施例提供的一种光源可调光源的示意图；

附图2为本实用新型实施例提供的一种光源可调光源的光路示意图；

附图3为本实用新型实施例提供的另一种光源可调光源的光路示意图；

附图4为本实用新型实施例提供的又一种光源可调光源的光路示意图；

附图5为本实用新型实施例提供的再一种光源可调光源的光路示意图；

附图6为本实用新型实施例提供的另一种光源可调光源的光路示意图；

附图7为本实用新型实施例提供的又一种光源可调光源的光路示意图。

具体实施方式

实施例1

本实用新型提供了一种光谱可调光源，如图1所示，包括光源单元1、分光单元3、光谱选择单元4、混光单元5、以及一个或以上的补光单元2；光源单元1发出的光线依次经分光单元3、光谱选择单元4进入混光单元5，光源单元1和补光单元2的光线通过混光单元5混合后出射。

实施例2

如图2所示，为本实用新型实施例提供的一种光源可调光源的光路示意图。包括光源单元1、分光单元3、光谱选择单元4、混光单元5、以及一个或以上的补光单元2；光源单元1发出的光线依次经分光单元3、光谱选择单元4进入混光单元5，光源单元1和补光单元2的光线通过混光单元5混合后出射。

其中，一个或以上的补光单元2与光源单元1一齐设置于分光单元3前。还包括第一反射镜6，光源单元1和一个或以上的补光单元2分别设置于第一反射镜6两侧，光源单元1的光线透过第一反射镜6进入分光单元3，一个或以上的补光单元2的光线经第一反射镜6反射后进入分光单元3。还包括若干第一狭缝11，第一狭缝11分别靠近光源单元1和补光单元2设置，且位于光源单元1和第一反射镜6、以及补光单元2和第一反射镜6的光路之间。

分光单元3包括准直透镜32、色散组件33和成像透镜34，其中，色散组件33为棱镜。光谱选择单元4为数字微镜器件。混光单元5为积分球52。还包括第三透镜单元51，光谱选择模块4的出射光束通过第三透镜单元51耦合至积分球52内部。

实施例3

如图3所示，为本实用新型实施例提供的另一种光源可调光源的光路示意图。包括光源单元1、分光单元3、光谱选择单元4、混光单元5、以及两个的补光单元2；光源单元1发出的光线依次经分光单元3、光谱选择单元4进入混光单元5，光源单元1和补光单元2的光线通过混光单元5混合后出射。

其中，两个补光单元2与光源单元1一齐设置于分光单元3前。还包括第一反射镜6和第二反射镜7，光源单元1和两个补光单元2分别设置于第一反射镜6两侧；光源单元1的光线透过第一反射镜6进入分光单元3，两个补光单元2的光线经第一反射镜6反射后进入分光单元3；两个补光单元2分别设置于第二反射镜7的两侧，一个补光单元2的光线透过第二反射镜7至第一反射镜6，另一个补光单元2的光线经第二反射镜7反射至第一反射镜6。还包括若干第一狭缝11，第一狭缝11分别靠近光源单元1和补光单元2设置，且位于光源单元1和第一反射镜6、以及补光单元2和第二反射镜6的光路之间。

分光单元3包括准直透镜32、色散组件33和成像透镜34，其中，色散组件33为棱镜。光谱选择单元4为数字微镜器件。混光单元5为积分球52。还包括第三透镜单元51，光谱选择模块4的出射光束通过第三透镜单元51耦合至积分球52内部。

实施例4

如图4所示，为本实用新型实施例提供的又一种光源可调光源的光路示意图。包括光源单元1、分光单元3、光谱选择单元4、混光单元5、以及补光单元2；光源单元1发出的光线依次经分光单元3、光谱选择单元4进入混光单元5，光源单元1和补光单元2的光线通过混光单元5混合后出射。

其中，补光单元2与光源单元1一齐设置于分光单元3前。还包括第一反射镜6，光源单元1和补光单元2分别设置于第一反射镜6两侧，光源单元1的光线透过第一反射镜6进入分光单元3，补光单元2的光线经第一反射镜6反射后进入分光单元3。还包括第一透镜单元12和第二透镜单元22和第二狭缝21。光源单元1的光线通过第一透镜单元12聚焦至第一反射镜6的一侧，补光单元2的光线通过第二透镜单元22聚焦至第一反射镜6的另一侧；光源单元1经第一反射镜6的透射光线和补光单元2经第一反射镜6的反射光线，经第二狭缝21进入分光单元3。

分光单元3包括准直透镜32、色散组件33和成像透镜34，其中，色散组件33为棱镜。光谱选择单元4为数字微镜器件。混光单元5为积分球52。还包括第三透镜单元51，光谱选择模块4的出射光束通过第三透镜单元51耦合至积分球52内部。

实施例5

如图5所示，为本实用新型实施例提供的再一种光源可调光源的光路示意图。包括光源单元1、分光单元3、光谱选择单元4、混光单元5、以及两个补光单元2；光源单元1发出的光线依次经分光单元3、光谱选择单元4进入混光单元5，光源单元1和补光单元2的光线通过混光单元5混合后出射。

其中，两个补光单元2与光源单元1一齐设置于分光单元3前。还包括第一反射镜6，光源单元1和两个补光单元2分别设置于第一反射镜6两侧，光源单元1的光线透过第一反射镜6进入分光单元3，两个补光单元2的光线经第一反射镜6反射后进入分光单元3。还包括第一透镜单元12和第二透镜单元22、第二反射镜7和第二狭缝21。光源单元1的光线通过第一透镜单元12聚焦至第一反射镜6的一侧；两个补光单元2分别设置于第二反射镜7的两侧，一个补光单元2的光线透过第二反射镜至第二透镜单元22，另一个补光单元2的光线经第二反射镜7反射至第二透镜单元22，第二透镜单元22将两个补光单元2的透射和反射光线聚焦第一反射镜6的反射面；光源单元1和两个的补光单元2经第一反射镜6的透射和反射光线，经第二狭缝21进入分光单元3。

分光单元3包括准直透镜32、色散组件33和成像透镜组34，其中，色散组件33为棱镜。光谱选择单元4为数字微镜器件。混光单元5为积分球52。还包括第三透镜单元51，光谱选择模块4的出射光束通过第三透镜单元51耦合至积分球52内部。第三透镜单元

实施例6

如图6所示，为本实用新型实施例提供的另一种光源可调光源的光路示意图。包括光源单元1、分光单元3、光谱选择单元4、混光单元5、以及两个补光单元2；光源单元1发出的光线依次经分光单元3、光谱选择单元4进入混光单元5，光源单元1和补光单元2的光线通过混光单元5混合后出射。

其中，两个补光单元2与光源单元1一齐设置于分光单元3前。包括合色棱镜13、第四透镜单元14和第四狭缝23。合色棱镜包括主入射面（未示出）、两个侧入射面（未示出）和出射面（未示出），光源单元1设置于主入射面，两个补光单元2分别设置在两个侧入射面。光源模块1和两个补光单元2经经合色棱镜13混合后的出射光束经第四透镜单元14聚焦至第四狭缝23，然后出射至分光单元3

分光单元3包括准直透镜32、色散组件33和成像透镜组34，其中，色散组件33为棱镜。光谱选择单元4为数字微镜器件。混光单元5为积分球52。还包括第三透镜单元51，光谱选择模块4的出射光束通过第三透镜单元51耦合至积分球52内部。

实施例7

如图7所示，为本实用新型实施例提供的又一种光源可调光源的光路示意图。包括光源单元1、分光单元3、光谱选择单元4、混光单元5、以及一个或以上的补光单元2；光源单元1发出的光线依次经分光单元3、光谱选择单元4进入混光单元5，光源单元1和补光单元2的光线通过混光单元5混合后出射。还包括第三狭缝31，第三狭缝31设置于光源单元1和分光单元3之间，且光源单元1靠近第三狭缝31。

分光单元3包括准直透镜32、色散组件33和成像透镜组34，其中，色散组件33为棱镜。光谱选择单元4为数字微镜器件。混光单元5为积分球52。还包括第三透镜单元51，光谱选择模块4的出射光束通过第三透镜单元51耦合至积分球52内部。第三透镜单元

其中，一个或以上的补光单元2设置于积分球52内；还包括遮光板23。遮光板23设置于积分球内，用于遮挡补光单元2的光线，防止光线未经混合出射或直接照射到光电探测器53上。还包括光电探测器53，光电探测器53通过积分球52的采样窗口（未示出）获取积分球52内部的光线。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但本领域技术人员应当理解，以上实施例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域技术人员应当理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定。