專(zhuān)利名稱：用于產(chǎn)生平行光并能消除燈后陰影效應(yīng)的光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)用于產(chǎn)生平行光的光源裝置，尤其涉及一個(gè)用于產(chǎn)生平行光并裝有目的在于消除燈后陰影效應(yīng)的雙重反射鏡的光源裝置。
在使用橢圓反光鏡(反射鏡)產(chǎn)生平行光的常規(guī)技術(shù)中，由于燈泡本身投下的陰影，在平行光的中心軸周?chē)纬梢粋€(gè)所不希望的相對(duì)低光強(qiáng)的小區(qū)域。當(dāng)然還有直接從燈泡發(fā)出的光。不過(guò)，因?yàn)檫@個(gè)直光未經(jīng)聚焦并且由于不是平行光而隨著行進(jìn)距離減弱的緣故，它并不能補(bǔ)償在陰影區(qū)出現(xiàn)的光強(qiáng)的損失。
使用橢圓反光鏡產(chǎn)生平行光的常規(guī)技術(shù)示于

圖1。用于產(chǎn)生平行光的裝置包括光源1(例如金屬鹵素?zé)?，在其焦點(diǎn)上置有光源1的橢圓反光鏡2，置于光源1的前方的光闌7以及透鏡6。畫(huà)有陰影線的區(qū)域8表示由燈泡1的陰影引起的光強(qiáng)減弱的區(qū)域。這里，從位于橢圓反光鏡2的近焦發(fā)出的光經(jīng)橢圓反光鏡2反射后，會(huì)聚到位于光闌7中小孔的反光鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)上，其后此光散開(kāi)并借助一個(gè)焦點(diǎn)也與光闌小孔相重合的透鏡6形成平行光(準(zhǔn)直光)。
隨著對(duì)平行光的使用目的不同，陰影區(qū)8的減弱的光強(qiáng)可能成為致命的缺陷。因此，應(yīng)當(dāng)設(shè)法補(bǔ)償這一減弱的光強(qiáng)，而在補(bǔ)償此減弱光當(dāng)中所考慮的幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題如下一個(gè)是在根據(jù)燈泡1的陰影即燈泡1的橫截面確定靠近燈泡1的一個(gè)反射鏡4的尺寸時(shí)確定另一個(gè)反射鏡3的尺寸的問(wèn)題，一個(gè)是與此尺寸確定相關(guān)的燈泡1和反射鏡3之間的距離的問(wèn)題，一個(gè)是由兩個(gè)反射鏡形成的焦點(diǎn)與橢圓反光鏡的焦點(diǎn)之間的一致性問(wèn)題，以及一個(gè)穿過(guò)透鏡的全部光線借助于透鏡的焦點(diǎn)與上述的一致焦點(diǎn)精確重合而平行行進(jìn)的問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)使用橢圓反光鏡的光源裝置，其中雙重反射鏡被用來(lái)產(chǎn)生沒(méi)有燈泡陰影效應(yīng)的平行光。
因此，為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供的用于產(chǎn)生平行光的光源裝置包括一個(gè)橢圓反光鏡；一個(gè)位于橢圓反光鏡近焦點(diǎn)的光源；一個(gè)在其中心有一個(gè)小孔的第一反射鏡，用于把光源直接發(fā)出的光反射回光源方向；一個(gè)位于光源正前面的第二反射鏡，用于反射由第一反射鏡反射的光線并使這些光線通過(guò)第一反射鏡的小孔；以及一個(gè)平行校正透鏡，用于聚集已通過(guò)第一反射鏡的小孔的光線，形成平行光。
為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式提供的另一個(gè)光源裝置包括一個(gè)橢圓反光鏡；一個(gè)置于橢圓反光鏡近焦點(diǎn)上的光源；一個(gè)偏置在光源和橢圓反光鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)之間的光軸一側(cè)的第一反射鏡；一個(gè)置于光源正前面的第二反射鏡，用于反射第一反射鏡反射的光線；以及一個(gè)平行校正透鏡，用于聚集來(lái)自橢圓反光鏡和第二反射鏡的光線，形成平行光。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)參照附圖詳細(xì)敘述其可行的實(shí)施方式將變得更為明顯，在附圖中
圖1是一個(gè)視圖，說(shuō)明使用橢圓反光鏡產(chǎn)生平行光的常規(guī)光源裝置；圖2是一個(gè)視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生平行光的光源裝置；圖3A和3B都是視圖，示出在橢圓反光鏡上安裝第二反射鏡的方法；圖4是一個(gè)視圖，說(shuō)明第一和第二反射鏡之間的光學(xué)對(duì)應(yīng)關(guān)系；以及圖5是一個(gè)視圖，說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明使用裝有雙重反射鏡的橢圓反光鏡產(chǎn)生平行光的一個(gè)方法。在這樣一個(gè)用于產(chǎn)生平行光的光源的裝置中，金屬鹵素?zé)?位一橢圓反光鏡2的焦點(diǎn)上，由燈泡1發(fā)出的光，經(jīng)橢圓反光鏡2反射后，行進(jìn)到透鏡6并形成平行光。第一反射鏡3中心有一小孔供光線通往透鏡6，它把燈泡1射出的光線反射到第二反射鏡4上。第二反射鏡4位于燈泡1的前面，它聚集并把第一反射鏡3反射挑線反射到透鏡6，透鏡6收集所反射的光線形成平行光。
為要從上面提出的裝置得到滿意的結(jié)果，有一些條件需要滿足。
第一，橢圓反光鏡2反射的光線必須聚焦到透鏡6的焦點(diǎn)所在的同一點(diǎn)上，在該點(diǎn)周?chē)_(kāi)出小孔5；即橢圓反光鏡2的遠(yuǎn)焦點(diǎn)尖當(dāng)與透鏡6的焦點(diǎn)重合。而且，第二反射鏡4反射的光線也必須聚焦在透鏡6的同一個(gè)焦點(diǎn)上。在附圖中，雖然第二反射鏡4表示為一個(gè)凸面鏡，但是如有必要，由于第二反射鏡4的焦點(diǎn)形成與第一反射鏡3相關(guān)，也可以使用凹面鏡。也就是說(shuō)，調(diào)整第一反射鏡3的焦距，第二反射鏡4的焦距就能相應(yīng)地改變。
第二，補(bǔ)償由燈泡1的陰影引起的光強(qiáng)損失的條件得重新考慮。除了光強(qiáng)不足之外，過(guò)量的光強(qiáng)也能成為問(wèn)題，因而也必須準(zhǔn)確決定和完全滿足這個(gè)條件。滿足這個(gè)條件靠?jī)蓚€(gè)決定性參數(shù)一個(gè)是燈泡1與第一反射鏡3之間的距離，另一個(gè)是第一反射鏡3的有效面積，要以根據(jù)先決定燈泡與第一反射鏡之間的距離來(lái)確定有效面積，也可以使用相反的方法。這里，考慮到其他相關(guān)因素，采取前一方法有好處。照明度與光源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，而與距離的平方成反比。因而滿足條件的補(bǔ)償光強(qiáng)決定于燈泡1和橢圓反光鏡之間的距離以及燈泡的陰影面積。第一反射鏡3的面積可以用相關(guān)公式計(jì)算S1/d12＝S2/d22式中S和d1分別為燈泡1的陰影面積和燈泡1到橢圓反光鏡2的距離，S2和d2分別為第一反射鏡3的面積和燈泡1到第一反射鏡3的距離。當(dāng)然，上述公式僅用作概念性的說(shuō)明，并且僅對(duì)面積容易算出且距離一致的情形，即在理想條件下才能夠直接應(yīng)用。
第三，第二反射鏡必須安裝得又精確又穩(wěn)固，即鏡子的安裝必須把對(duì)光路徑的影響減到最小程度。同第一反射鏡一樣，第二反射鏡4的準(zhǔn)確位置和方向必須維持穩(wěn)定。如果第二反射鏡4的位置和方向扭轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)，在光束中就會(huì)形成一個(gè)光強(qiáng)不足或過(guò)量的區(qū)域，此區(qū)域在屏幕上引起一個(gè)所不希望的陰影圖像。使用3根或4根輻條把第二反射鏡4固定到橢圓反光鏡2上的方法如圖3的A和B所示。對(duì)于輻條來(lái)說(shuō)，應(yīng)優(yōu)先用能夠耐燈泡高溫的穩(wěn)定材料。一般，組成反光鏡骨架的材料都是經(jīng)過(guò)選擇的，如像耐蝕耐高溫鎳基合金或鉻鎳鐵合金這樣的高級(jí)合金也可使用。而且，焊接是穩(wěn)定可靠地固定輻條的最好方法，不過(guò)，如果因?yàn)榉鶙l使用的材料與構(gòu)成反光鏡骨架的材料不同，焊接方法有困難，或焊接變形影響到裝置的精度時(shí)，可以考慮用鉚釘連接。
第四，要考慮第一和第二反射鏡的協(xié)調(diào)性問(wèn)題，在這里，協(xié)調(diào)性是指光強(qiáng)的均勻形成和傳送，以及借助使用兩個(gè)反射鏡而形成的焦點(diǎn)位于其正常位置。因而，這兩個(gè)反射鏡是相互相關(guān)設(shè)計(jì)的。毫無(wú)疑問(wèn)，第一反射鏡3表面上的各點(diǎn)與燈泡1相隔同一距離是所希望的。因?yàn)橥ㄟ^(guò)會(huì)聚光線的孔開(kāi)在第一反射鏡3上，可以當(dāng)?shù)谝缓偷诙瓷溏R有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，就在第一反射鏡3的中心形成一個(gè)光強(qiáng)減弱區(qū)。由是，第一反射鏡3成了反射如圖4所示的光，并且這個(gè)發(fā)自第一反射鏡3的光重疊落到第二反射鏡4的上面。在圖4的或，用分量a，b，c和d表示由第一反射鏡3投出的光。同樣，在圖4的B，C，D和E中，投到第二反射鏡4的光分量也分別表示為a，b，c和d。為了拽明分量的方向，每個(gè)分量用箭頭表示。這樣一來(lái)，第一反射鏡3的兩個(gè)分量(例如分量a和c)就在第二反射鏡4上疊加。當(dāng)然，這種疊加正是預(yù)想之中的，根據(jù)疊加建立起了光強(qiáng)。借助這一光強(qiáng)，就解決了由第一反射鏡3的小孔引起光強(qiáng)減弱區(qū)的問(wèn)題。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明用于產(chǎn)生平行光的光源裝置的另一實(shí)施方式。這里，第一反射鏡3a偏置在光源與所述橢圓反光鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)之間形成的光軸一側(cè)。在這一型式的裝置即第一反射鏡3a偏離光軸的裝置中，不需要在第一反射鏡的中心形成任何小孔，并且第一反射鏡3a可以安裝在第二反射鏡4與透鏡6之間形成的光軸的旁側(cè)。
采用這一實(shí)施方式涉及到燈泡1的截面積尺寸；也就是說(shuō)，當(dāng)上述截面積不大時(shí)，最好采用本實(shí)施方式。而且，在本實(shí)施方式中，由于第一反射鏡3a的支架或輻條容易安裝又不影響光的路徑，因此可以根據(jù)應(yīng)用需要安裝多個(gè)第一反射鏡3a。
如上所述，通過(guò)按照本發(fā)明補(bǔ)償由燈包的陰影引起的光強(qiáng)損失，就能得到均勻的平行光束。這個(gè)平行光可以用作要求高度均勻平行光源的光學(xué)儀器的光源或其他部件。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于產(chǎn)生平行光的光源裝置，包括一個(gè)橢圓反光鏡；一個(gè)位于所述橢圓反光鏡的近焦點(diǎn)上的光源；一個(gè)在其中心有一小孔的第一反射鏡，用于把所述光源直接發(fā)出的光線反射回所述光源的方向；一個(gè)位于所述光源正前面的第二反射鏡，用于反射所述第一反射鏡反射的光線，并使這些光線通過(guò)所述第一反射鏡的小孔；以及一個(gè)平行校正透鏡，用于集聚已通過(guò)所述第一反射鏡的光線，形成平行光。
2.一個(gè)用于產(chǎn)生平行光的光源裝置，包括一個(gè)橢圓反光鏡；一個(gè)位于所述橢圓反光鏡的近焦點(diǎn)上的光源；一個(gè)偏置在所述光源與所述橢圓反光鏡之間的光軸一側(cè)的第一反射鏡；一個(gè)位于所述光源正前面的第二反射鏡，用于反射所述第一反射鏡反射的光線；以及一個(gè)平行校正透鏡，用于集聚來(lái)自所述橢圓反光鏡和所述第二反射鏡的光線，形成平行光。
全文摘要
一個(gè)用于產(chǎn)生平行光的光源裝置，配備著補(bǔ)償光源本身投出的陰影的雙重反射鏡，此裝置包括一個(gè)橢圓反光鏡，一個(gè)位于橢圓反光鏡近焦點(diǎn)上的光源，一個(gè)具有中心小孔的第一反射鏡，用于把光源發(fā)出的光線反射回光源方向，一個(gè)位于光源正前方的第二反射鏡，用于反射第一反射鏡反射的光線，并使這些光線通過(guò)第一反射鏡的小孔，以及一個(gè)平行校正透鏡，用于聚集已通過(guò)第一反射鏡的小孔的光線，形成平行光。
文檔編號(hào)F21S8/10GK1142586SQ95116209
公開(kāi)日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1995年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月28日
發(fā)明者金東河 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社