专利名称：滤光装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种新型滤光装置的制造方法。
光学滤光片光广泛应用于照相、电视、比色计、显微镜、天文学、色度学、光度学和光通信等领域。滤光片种类繁多，有固体的、液体的、还有气体的。有利用化合物组成的吸收滤光片、应用色散现象的滤光片，还有应用干涉现象的干涉滤光片以及双折射滤光片等。从光谱透过率看，有中性滤光片、渐变截止型滤光片、陡峭型截止型滤光片，还有宽带滤光片和窄带滤光片。现有的滤光片的光谱透过率曲线都是比较平滑和有规则的通过滤光片的各种组合，可以使其具有某些指定的光谱透过率。但是这种组合是非常复杂的，且只能较为近似地获得某些指定的光谱透过率。要获得任意指定的光谱透过率，例如具有锯齿形状的光谱透过率，使用上述各种滤光片及其组合，是极其困难的，甚至是不可能的。
本发明的任务是提供一种新型滤光装置，它具有任意指定的光谱透过率。
本滤光装置的基本光学结构如
图1所示。S为狭缝，L1为第1准直透镜，S处在L1的前焦平面G1上，M为分光元件(棱镜或光栅)，L2为第2准直透镜，F为滤光片，F位于L2的后焦平面G2上。在滤光片F上有特殊的图案，此滤光片可以是透射式的，此时采用透明材料，例如玻璃片、有机玻璃片、透明塑料片等，滤光片也可以是反射式的，此时采用具有一定反射率的金属片或镀有金属膜的玻璃片或塑料片等。
本装置的滤光原理如下外来光通过狭缝S和第1准直透镜L1后，转换成一束平行光。这束平行光通过分光元件M后，变为传播方向不同的单色平行光。第2准直透镜将上述单色光按照波长大小在F(位于后焦平面G2)上排列成光谱带。对于光谱带内波长为λ的区域，在F上面采用特殊的几何图案相应地设置指定的光谱透过率T(λ)或光谱反射率R(λ)。例如对于透射式滤光片，有黑色图案的部分，光线不能通过。无黑色图案的部分，光线可以全部通过。假定对所有波长，玻璃的透过率均为100％。对应于光谱带上波长等于λ的区域内，非黑色图案区域的长度(或者面积)与λ区域的全长(或者全面积)之比C(λ)＝T(λ)。这样获得的滤光装置具有光谱透过率T(λ)。如果玻璃的光谱透过率为T1(λ)，则只要使C(λ)＝T(λ)÷T1(λ)，那么获得的装置仍具有光谱透过率C(λ)。对于反射式滤光片，情况类似。
只要使F上图案的位置与光谱带的位置精确重合，则改变F上图案的形状(黑色部分的长度或面积大小)，就可获得任意指定的光谱透过率。
F上的图案可以采用光学照相法获得，也可以采用其它方法制造。
M可以是单个棱镜或光栅，也可采用多个棱镜或多个光栅或多个棱镜和光栅混合组成。
实际上滤光片F可以称为光谱滤光片。它是在混合光经过棱镜或光栅分光而形成光谱带后，在不同的区域对单色光分别进行滤光，因此采用这样的滤光装置，可以获得任意指定的光谱透过率。
根据本发明的滤光装置由于能够获得任意指定的光谱透过率，因此可以获得广泛的应用，例如可以用于制造各种标准光源，用于制造高精度色度计以及其它许多领域。
下面以实例详细加以说明。
例1具有与明视觉函数V(λ)相同的光谱透过率的滤光装置的制造滤光装置结构如图1所示。滤光片F可以按照下述方法制备如果采用透射式，可选择一块透明中性玻璃或石英玻璃片P，即对所有波长的光，其透过率都是一样的。另外，假定透过率为100％。假如P在G2的位置上，整个光谱带正好位于P的矩形区域ABCD上，在P上，外来光形成的光谱带区域以外的部分全部做成黑色，光线不能通过(当然也可不做成黑色)，在光谱带波长为λ的点上，非黑色部分的长度与发光部分的全长之比C(λ)＝V(λ)。例如λ＝520nm时，V(520)＝0.71，则C(520)＝71％按照同样原理，在光谱带整个区域内，可画出黑色区域，如图2。从图2可知，非黑色区域的形状正好与明视觉函数曲线V(λ)一致。黑色区域可以有各种选择。可以采用不同的图案，但是，无论采用哪一种图案，非黑色部分长度与发光范围的全长之比C(λ)应为V(λ)。如果玻璃的透过率为N(λ)，则C(λ)＝V(λ)÷N(λ)。对于反射式滤光片，可以采用同样的原理制备。如果此滤光片的反射率为R(λ)，则应用反射率R(λ)代替上式中的透过率N(λ)。
例2中性滤光装置的制造滤光装置结构如图1所示。分光滤光片F可以按下述方法制备如果采用透射式，可选择一块透明中性玻璃或石英玻璃片P，即对所有波长的光，透过率都是一样的。另外，假定透过率为100％。为了要获得透过率为57％的中性滤光装置。假如P在G的位置上，整个光谱带正好位于P的矩形区域ABCD上，则使矩形EFGH以外的部分全部做成黑色(光线不能通过)，且EH＝0.57×AD.ABCD以外的部分也可以不做成黑色，如图3.这样获得的滤光装置为中性的，即对任何波长的光，透过率都是一样的，并且都等于57％。当然，黑色区域也可以做成其它图案。但是无论采用哪一种图案，黑色部分的长度与发光部分的全长之比C(λ)应为常数，且都为57％。如果玻璃的透过率不等于100％，且玻璃不是严格的中性玻璃，按照上面类似的原理，通过简单计算，也能制造透过率为57％的中性滤光装置。
例3具有锯齿状光谱透过率的滤光装置的制造滤光装置结构同前。为了获得具有锯齿状光谱透过率(例如λ＝500、505和510nm…时，透过率分别为45％55％和50％…)的滤光装置，可用下述步骤如果仍采用透射式，可选择一块透明的中性玻璃或石英玻璃片P，即对所有波长的光，透过率都相等。另外仍然假定透过率为100％。假如P在G2的位置上，整个光谱带正好位于P的矩形区域MNOP上。把MN边按照5nm间隔进行分割，使长方形MNOP分割成若干个小的长方形。并使每一个长方形中，非黑色区域的面积与长方形面积之比分别与相应波长的透过率相等。例如在497.5-502.5nm、502.5-507.5nm、507.5-512.5nm范围内(分别与长方形ABGH、BCFG和CDEF相对应)，非黑色区域的面积与相应的长方形面积之比分别为45％、55％、50％，如图4.黑色区域的图案可自由选择，但是不管采用哪一种图案，黑色区域全面积与长方形全面积之比应分别与相应波长的光谱透过率C(λ)相等。这样获得的滤光装置具有锯齿状的光谱透过率。
图1为本发明的滤光装置的基本光学结构图。S为狭缝，L1、L2分别为第1准直透镜和第2准直透镜，M为分光元件，F为滤光片，G1为L1的前焦平面，G2为L2的后焦平面。
图2为滤光片的一种图形。
图3为滤光片的另一种图形。
图4为滤光片的第三种图形，区域ADEH为全区域MNOP的一部分。
权利要求
1.一种由狭缝、第1准直透镜、分光元件、第2准直透镜和滤光片组成的滤光装置，其特征在于滤光片上有特殊的图案，并且滤光片上图案的位置与光谱带的位置精确重合，通过改变滤光片上图案的形状，就可以获得任意指定的光谱透过率。
2.按照权利要求1的滤光装置，滤光片可以是透射式的，此时采用透明材料，例如玻璃片、有机玻璃片、透明塑料片等，滤光片也可以是反射式的，此时采用具有一定反射率的金属片或镀有金属膜的玻璃片或塑料片等。
3.按照权利要求1的滤光装置，分光元件可以是单个棱镜或光栅，也可采用多个棱镜或多个光栅或多个棱镜和光栅混合组成。
全文摘要
一种新型滤光装置的制造方法,该装置由狭缝、第1准直透镜、分光元件、第2准直透镜和其上有特殊图案的滤光片组成,外来光经过上述光学系统后,在滤光片上形成光谱带,并通过滤光片上的特殊图案对光谱带进行滤光。所以,该滤光装置具有任意指定的光谱透过率、这种新型滤光装置应用范围十分广泛,它可以用于制造各种标准光源,也可以用于制造高精度色度计,还可用于天文学、色度学、光度学和光通信等许多领域。
文档编号G02B5/20GK1170879SQ9610206
公开日1998年1月21日 申请日期1996年2月11日 优先权日1996年2月11日
发明者邱励楠, 邱行中 申请人:邱励楠