一种光源混合装置及混合方法与流程

本发明涉及光源领域，更具体地说，涉及一种光源混合装置及混合方法。

背景技术：

随着社会的发展，人们的生活水平普遍提高，但是与此同时，各种疾病例如肿瘤的发生率也越来越高，因此就需要对该类疾病进行诊断。在诊断时，往往需要对患处进行光照射后成像，因此需要有各种光源提供相应的光线，例如激光、紫光以及可见光等，另外，由于照射时候，光源离患者很近，而光源发生器产生的噪声大，一般的噪声处理采用增加降噪单元进行降噪。另外，由于激光、紫光、可见光等光源发生器产生光源时，温度容易升高，而光源发生器离患者很近，易发生危险，一般的温度处理采用增加散热单元进行散热。增加降噪单元和散热单元只能治标，不能从根本上降低光源混合器本身产生的噪声和温度。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种噪声低、温度低的光源混合装置及混合方法，混合光源时，通过噪声和温度联合限制各种光源产生对应的光源光通量，通过对应的光源光通量的混合得到预定的混合光源照度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种光源混合装置，包括箱体、白光光源发生器、激光光源发生器、紫光光源发生器、第一分光镜、第二分光镜、光缆、光纤准直镜、扩束器和微处理器，白光光源发生器、激光光源发生器、紫光光源发生器、第一分光镜、第二分光镜和微处理器均安装于箱体内，白光光源发生器、激光光源发生器、紫光光源发生器均与微处理器信号连接。第一分光镜用于透射白光并且反射激光，第二分光镜用于透射白光和激光并且反射紫光。光缆从箱体穿出，所述光纤准直镜、扩束器通过光缆连接，光线依次经由光缆、光纤准直镜和扩束器射出。

所述白光光源发生器上设置有噪音计一和温度计一，所述噪音计一用于检测白光光源发生器的噪音，所述温度计一用于检测白光光源发生器的温度，并将检测到的白光光源发生器的噪音和温度发送给微处理器。

所述激光光源发生器上设置有噪音计二和温度计二，所述噪音计二用于检测激光光源发生器的噪音，所述温度计二用于激光光源发生器的温度，并将检测到的激光光源发生器的噪音和温度发送给微处理器。

所述紫光光源发生器上设置有噪音计三和温度计三，所述噪音计三用于紫光光源发生器的噪音，所述温度计三用于检测紫光光源发生器的温度，并将检测到的紫光光源发生器的噪音和温度发送给微处理器。

所述扩束器背离光纤准直镜的一侧上设置有照度计，所述照度计用于检测通过扩束器扩束后的混合光源的照度，并将检测到的混合光源的照度发送给微处理器。

所述微处理器根据检测到的混合光源的照度、白光光源发生器的噪音和温度、激光光源发生器的噪音和温度、紫光光源发生器的噪音和温度控制白光光源发生器、激光光源发生器、紫光光源发生器产生各个的光源，经过第一分光镜、第二分光镜、光纤准直镜、扩束器得到混合光源。

优选的：所述激光光源发生器为固体激光器，且产生的激光的波长大于780nm。

优选的：所述白光光源发生器为led灯。

优选的：所述紫光光源发生器产生的光线的波长为390nm-410nm。

优选的：还包括风扇和散热器。

优选的：所述散热器设有多个翅片，且该散热器由铜制成。

优选的：还包括噪音消除单元。

优选的：所述噪音消除单元为隔音棉。

一种光源混合方法，包括以下步骤：

步骤1，根据混合光源照度、白光光通量、激光光通量、紫光光通量、第一分光镜对白光光源的透射率、第二分光镜对白光光源的透射率、第二分光镜对激光光源的透射率、第一分光镜对激光光源的折射率、第二分光镜对紫光光源的折射率建立光源混合照度模型：

其中，e表示照度计检测到的混合光源照度，k表示扩束器损失率，s表示受照面积，a1表示白光光源混合系数，a2表示激光光源混合系数，a3表示紫光光源混合系数，f1表示白光光源发生器产生的白光光通量，f2表示激光光源发生器产生的激光光通量，f3表示紫光光源发生器产生的紫光光通量，表示第一分光镜对白光光源的透射率，表示第二分光镜对白光光源的透射率，表示第二分光镜对激光光源的透射率,表示第一分光镜对激光光源的折射率，表示第二分光镜对紫光光源的折射率。

步骤2，调节白光光源发生器发出不同白光光通量，统计白光光源发生器产生的噪音，得到白光光通量与白光光源发生器噪声的关系，记为l1＝f1(f1)，其中，l1表示白光光源发生器发出白光光通量为f1的噪声。调节激光光源发生器发出不同激光光通量，统计激光光源发生器产生的噪音，得到激光光通量与激光光源发生器噪声的关系，记为l2＝f2(f2)，其中，l2表示激光光源发生器发出激光光通量为f2的噪声。调节紫光光源发生器发出不同激光光通量，统计紫光光源发生器产生的噪音，得到紫光光通量与紫光光源发生器噪声的关系，记为l3＝f3(f3)，其中，l3表示紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的噪声。

步骤3，根据白光光源发生器发出白光光通量为f1的噪声l1、激光光源发生器发出激光光通量为f2的噪声l2、紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的噪声l3建立噪声叠加模型：

l＝l2+10lg2+δl

＝f2(f2)+10lg2+δl

s.t

f1(f1)＜f2(f2)

f2(f2)＝f3(f3)

f1(f1)≤l1'

f2(f2)≤l2'

其中，l表示叠加后的噪声，δl表示紫光光源发生器噪声和激光光源发生器噪声叠加值后与白光光源发生器噪声的增值，l1'表示白光光源发生器噪声阈值，l2'表示激光光源发生器噪声阈值。

步骤4，调节白光光源发生器发出不同白光光通量，统计白光光源发生器产生的温度，得到白光光通量与白光光源发生器温度的关系，记为t1＝h1(f1)，其中，t1表示白光光源发生器发出白光光通量为f1的温度。调节激光光源发生器发出不同激光光通量，统计激光光源发生器产生的温度，得到激光光通量与激光光源发生器温度的关系，记为t2＝h2(f2)，其中，t2表示激光光源发生器发出激光光通量为f2的温度。调节紫光光源发生器发出不同激光光通量，统计紫光光源发生器产生的温度，得到紫光光通量与紫光光源发生器温度的关系，记为t3＝h3(f3)，其中，t3表示紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的温度。

步骤5，根据白光光源发生器发出白光光通量为f1的温度t1、激光光源发生器发出激光光通量为f2的温度t2、紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的温度t3建立温度叠加模型：

t＝c1t1+c2t2+c3t3

＝c1h1(f1)+c2h2(f2)+c3h3(f3)

s.t

t1≤t1'

t2≤t2'；

t3≤t3'

其中，t表示叠加后的温度，c1表示白光光源温度混合系数，c2表示激光光源温度混合系数，c3表示紫光光源温度混合系数，t1'表示白光光源发生器温度阈值，t2'表示白光光源发生器温度阈值，t3'表示白光光源发生器温度阈值。

步骤6，调节混合光源时，通过预设混合光源照度、光源混合装置总噪声、光源混合装置总温度，联立光源混合照度模型、噪声叠加模型、温度叠加模型求得需要的白光光通量、需要的激光光通量、需要的紫光光通量。

步骤7，微处理器分别控制白光光源发生器、激光光源发生器、紫光光源发生器产生步骤6得到的需要的白光光通量的白光、需要的激光光通量的激光、需要的紫光光通量的紫光；产生的需要的白光光通量的白光、需要的激光光通量的激光、需要的紫光光通量的紫光经过第一分光镜、第二分光镜、光纤准直镜、扩束器的作用得到预设混合光源照度的混合光源。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

本发明在光源混合装置总噪声、总温度的一定情况下，得到各个光源需要的光通量，可以避免噪声大、温度高的问题。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图中标号说明：

白光光源；2、激光光源；3、紫光光源；4、箱体；5、噪音消除装置；6、微处理器；7、第一分光镜；8、第二分光镜；9、光缆；91、光纤准直镜；92、扩束器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种光源混合装置，如图1所示，包括箱体4、白光光源发生器1、激光光源发生器2、紫光光源发生器3、第一分光镜7、第二分光镜8、光缆9、光纤准直镜91、扩束器92和微处理器6，白光光源发生器1、激光光源发生器2、紫光光源发生器3、第一分光镜7、第二分光镜8和微处理器6均安装于箱体4内，白光光源发生器1、激光光源发生器2、紫光光源发生器3均与微处理器8信号连接。第一分光镜7用于透射白光并且反射激光，第二分光镜8用于透射白光和激光并且反射紫光。光缆9从箱体4穿出，所述光纤准直镜91、扩束器92通过光缆9连接，光线依次经由光缆9、光纤准直镜91和扩束器92射出。

白光光源发生器1为led灯，可以根据实际需要进行调节光通量，所述白光光源发生器1上设置有噪音计一11和温度计一12，所述噪音计一11用于检测白光光源发生器1的噪音，所述温度计一12用于检测白光光源发生器1的温度，并将检测到的白光光源发生器1的噪音和温度发送给微处理器6。

激光光源发生器2为固体激光器，且产生的激光的波长大于780nm，且可以根据实际需要进行调节光通量，所述激光光源发生器2上设置有噪音计二21和温度计二22，所述噪音计二21用于检测激光光源发生器2的噪音，所述温度计二22用于激光光源发生器2的温度，并将检测到的激光光源发生器2的噪音和温度发送给微处理器6。

紫光光源发生器3产生的光线的波长为390nm-410nm，且紫光光源发生器3可以根据实际需要进行调节光通量，所述紫光光源发生器3上设置有噪音计三31和温度计三32，所述噪音计三31用于紫光光源发生器3的噪音，所述温度计三32用于检测紫光光源发生器3的温度，并将检测到的紫光光源发生器3的噪音和温度发送给微处理器6。

所述扩束器92背离光纤准直镜91的一侧上设置有照度计10，所述照度计10用于检测通过扩束器92扩束后的混合光源的照度，并将检测到的混合光源的照度发送给微处理器6。

所述微处理器6根据检测到的混合光源的照度、白光光源发生器1的噪音和温度、激光光源发生器2的噪音和温度、紫光光源发生器3的噪音和温度控制白光光源发生器1、激光光源发生器2、紫光光源发生器3产生各个的光源，经过第一分光镜7、第二分光镜8、光纤准直镜91、扩束器92得到混合光源。

为了降低光源混合装置的热量，对光源混合装置设置了风扇和散热器。所述散热器设有多个翅片，且该散热器由铜制成，以提高散热效率。在箱体4上开有通孔，在风扇的作用下，箱体4内外的空气经由该通孔产生对流，从而降低箱体4内的温度。

为了降低光源混合装置的噪音，对光源混合装置设置了噪音消除单元5。所述噪音消除单元5为隔音棉。

一种光源混合方法，包括以下步骤：

步骤1，根据混合光源照度、白光光通量、激光光通量、紫光光通量、第一分光镜对白光光源的透射率、第二分光镜对白光光源的透射率、第二分光镜对激光光源的透射率、第一分光镜对激光光源的折射率、第二分光镜对紫光光源的折射率建立光源混合照度模型：

其中，e表示照度计检测到的混合光源照度，k表示扩束器损失率，s表示受照面积，a1表示白光光源混合系数，a2表示激光光源混合系数，a3表示紫光光源混合系数，f1表示白光光源发生器产生的白光光通量，f2表示激光光源发生器产生的激光光通量，f3表示紫光光源发生器产生的紫光光通量，表示第一分光镜对白光光源的透射率，表示第二分光镜对白光光源的透射率，表示第二分光镜对激光光源的透射率,表示第一分光镜对激光光源的折射率，表示第二分光镜对紫光光源的折射率。

步骤2，调节白光光源发生器发出不同白光光通量，统计白光光源发生器产生的噪音，得到白光光通量与白光光源发生器噪声的关系；统计白光光源发生器产生的温度，得到白光光通量与白光光源发生器温度的关系；这里试验时，关闭激光光源发生器、紫光光源发生器，只打开白光光源发生器，通过噪音计一11检测白光光源发生器1的噪音，得到白光光通量与白光光源发生器噪声的对应表，根据白光光通量与白光光源发生器噪声的对应表得到白光光通量与白光光源发生器噪声的关系图，或者根据白光光通量与白光光源发生器噪声的对应表得到拟合函数，记为l1＝f1(f1)，其中，l1表示白光光源发生器发出白光光通量为f1的噪声。通过温度计一12检测白光光源发生器1的温度，得到白光光通量与白光光源发生器温度的对应表，根据白光光通量与白光光源发生器温度的对应表得到白光光通量与白光光源发生器温度的关系图，或者根据白光光通量与白光光源发生器温度的对应表得到拟合函数，记为t1＝h1(f1)，其中，t1表示白光光源发生器发出白光光通量为f1的温度。

同理，调节激光光源发生器发出不同激光光通量，统计激光光源发生器产生的噪音，得到激光光通量与激光光源发生器噪声的关系，记为l2＝f2(f2)，其中，l2表示激光光源发生器发出激光光通量为f2的噪声。调节紫光光源发生器发出不同激光光通量，统计紫光光源发生器产生的噪音，得到紫光光通量与紫光光源发生器噪声的关系，记为l3＝f3(f3)，其中，l3表示紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的噪声。

同理，调节激光光源发生器发出不同激光光通量，统计激光光源发生器产生的温度，得到激光光通量与激光光源发生器温度的关系，这里可以给出激光光通量与激光光源发生器温度的关系表，也可以给出激光光通量与激光光源发生器温度的拟合函数，记为t2＝h2(f2)，其中，t2表示激光光源发生器发出激光光通量为f2的温度。调节紫光光源发生器发出不同激光光通量，统计紫光光源发生器产生的温度，得到紫光光通量与紫光光源发生器温度的关系，这里可以给出紫光光通量与紫光光源发生器温度的关系表，也可以给出紫光光通量与紫光光源发生器温度的拟合函数，记为t3＝h3(f3)，其中，t3表示紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的温度。

步骤3，根据白光光源发生器发出白光光通量为f1的噪声l1、激光光源发生器发出激光光通量为f2的噪声l2、紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的噪声l3建立噪声叠加模型：

这里令激光光源发生器发出激光光通量为f2的噪声l2和紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的噪声l3相等，也就是在激光光源发生器和紫光光源发生器相同噪声条件下，确定激光光通量为f2、紫光光通量为f3，即：

f2(f2)＝f3(f3)(2)

则激光光源发生器发出激光光通量为f2的噪声l2和紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的噪声l3的噪声叠加值为：

l2,3＝l2+10lg2(3)

其中，l2,3表示紫光光源发生器噪声和激光光源发生器噪声的叠加值。

这里令白光光源发生器发出白光光通量为f1的噪声l1小于激光光源发生器发出激光光通量为f2的噪声l2，则白光光源发生器发出白光光通量为f1的噪声l1小于紫光光源发生器噪声和激光光源发生器噪声叠加值l2,3，那么白光光源发生器发出白光光通量为f1的噪声l1与紫光光源发生器噪声和激光光源发生器噪声叠加值l2,3的噪声叠加为：

式子(4)的约束条件为：

s.t

f1(f1)＜f2(f2)

f2(f2)＝f3(f3)

f1(f1)≤l1'

f2(f2)≤l2'

其中，l表示叠加后的噪声，δl表示紫光光源发生器噪声和激光光源发生器噪声叠加值后与白光光源发生器噪声的增值，l1'表示白光光源发生器噪声阈值，l2'表示激光光源发生器噪声阈值。

步骤4，根据白光光源发生器发出白光光通量为f1的温度t1、激光光源发生器发出激光光通量为f2的温度t2、紫光光源发生器发出紫光光通量为f3的温度t3建立温度叠加模型：

s.t

t1≤t1'

t2≤t2'；

t3≤t3'

其中，t表示叠加后的温度，c1表示白光光源温度混合系数，c2表示激光光源温度混合系数，c3表示紫光光源温度混合系数，t1'表示白光光源发生器温度阈值，t2'表示白光光源发生器温度阈值，t3'表示白光光源发生器温度阈值。

步骤5，调节混合光源时，通过预设混合光源照度、光源混合装置总噪声、光源混合装置总温度，联立式子(1)、式子(4)、式子(5)求得需要的白光光通量、需要的激光光通量、需要的紫光光通量。这里光源混合装置总噪声指的是叠加后的噪声l，光源混合装置总温度指的是叠加后的温度t。

步骤6，微处理器6分别控制白光光源发生器、激光光源发生器、紫光光源发生器产生步骤5得到的需要的白光光通量的白光、需要的激光光通量的激光、需要的紫光光通量的紫光；产生的需要的白光光通量的白光、需要的激光光通量的激光、需要的紫光光通量的紫光经过第一分光镜7、第二分光镜8、光纤准直镜91、扩束器92的作用得到预设混合光源照度的混合光源。

本发明通过考虑噪声和温度，在光源混合装置总噪声、总温度的一定情况下，得到各个光源需要的光通量，进而得到预设混合光源照度的混合光源，因此，本发明的光源混合方法使得噪声和温度可控，在这两个因素的作用下的得到混合光源，可以避免噪声大、温度高的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。