一种基于棱镜结构的多光谱光源的制作方法

本发明涉及激发光源设计领域，具体涉及一种多光谱光源系统。更具体而言，本发明提供一种光密度高、结构紧凑、多棱镜胶合而成的光源系统。

背景技术：

目前传统的多光谱光源都是使用白光led做光源，然后利用装载有滤光片的旋转轮，旋转轮上安装有不同波长的滤光片，需要哪个波长，色轮旋转到指定的位置，就可以得到需要波长的光。但这种结构，每个波长的光，实际只利用了白光的一小部分，不需要的波长的光都被滤光片屏蔽掉了，光利用率不高。

合色棱镜是投影仪中常用的一种光学元件，它的作用是将三基色(红绿蓝)单色光进行图像组合，形成最终屏幕上的彩色图案。结构上，它是由带有不同镀膜的棱镜，经过胶合而成。合色棱镜内部的红光反射膜对红光来说是一面镜子，会使红光发生反射，但是对于蓝光和绿光来说相当于一片玻璃，可以被透过。它在投影仪中工作时，红绿蓝三色图像分别从三个方向入射，经过三色棱镜反射后，从同一方向出射，就形成了彩色的图像。

在生物医学领域，组织荧光激发经常会用到紫外光、紫光或者蓝光作为激发光，用光谱仪或者光电探测器来检测荧光。激发波长包括常用的340nm、370nm、390nm、430nm、450nm等等。激发光的波长都不是三基色的光，而且波长也超过了3种，投影仪里的合色棱镜肯定是用不了的。在dna检测中，常用的荧光染料有fam、hex、tamra、rox、cy5等，有些荧光染料可以使用三基色的光作为激发光，而有些荧光染料需要黄光、橙光作为激发光，这样通常的投影仪中的合色棱镜也不适用。目前市面上的dna检测设备大多数都是使用白光led或者卤素灯、氙灯作为激发光源，然后在后面安装一个滤光片的旋转轮，来得到不同波长的激发光。

既然投影仪中的合色棱镜不适用，那就对合色棱镜的结构进行重新设计，合色棱镜内部的膜层进行重新镀膜处理，使更多波长的光，不是三基色的光都可以使用棱镜结构，用于除了投影仪以外的其它领域。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于棱镜结构的多光谱光源，有5种激发波长，每种激发光从不同的方向入射，然后同一个方向出射。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于棱镜结构的多光谱光源，包括：

led或者激光器，可以根据实际情况，选择不同波长的led或者激光器，需要对led或者激光器的光进行准直或者聚焦处理；

合色棱镜，由多个直角棱镜胶合而成，直角棱镜的表面镀有和各个波长相匹配的膜层，使有些波长的光可以透过，有些波长的光被反射掉，使不同波长的光统一从一个方向出射，成为同轴共轭光束；

耦合透镜，不同波长的光从一个方向出射后，把光收集耦合到光纤探头里，提高光的利用率；

光纤探头，收集光并导出去。

其中，光从棱镜的不同面入射，入射光必须是准直光或者是聚焦光束，而且从每个面入射的光必须是单色光。

其中，合色棱镜是由多个直角棱镜胶合而成，直角棱镜的表面都做了特殊的镀膜处理。光从合色棱镜的不同方向入射，经过合色棱镜内部不同的镀膜面后，有些波长的光可以透过去，有些波长的光被反射掉。最后光都统一从一个方向出射，形成同轴共轭光束。

本发明的有益效果是：

传统的多光谱光源都是使用白光led，然后配备不同带通波段的滤光片转轮。这样的设计，每个通道只利用了白光的很少部分的能量，光利用率不高，而且体积不能做太小。在本发明中，把投影仪用的合色棱镜经过重新镀膜，结构重新设计，然后用于生物医学领域。5种不同波长的单色光从不同方向入射，然后从同一个方向出射。由于每种波长的光由单独的光源提供，所以光功率高，而且这种棱镜结构所占的体积非常小，结构很紧凑，没有多余浪费的空间。最后出射光经过耦合透镜，耦合进光纤探头，光利用率高。

附图说明

图1是一种基于棱镜结构的多光谱光源系统的结构示意图，其中，1为光源一，led或者激光；2为光源二，led或者激光；3为光源三，led或者激光；4为光源四，led或者激光；5为光源五，led或者激光；6为镀膜一，反射光源一的光，其他光可以透过；7为镀膜二，反射光源二的光，其他光可以透过，8为镀膜三，反射光源三的光，其他光可以透过；9为镀膜四，反射光源四的光，其他光可以透过；10为耦合透镜；11为光纤探头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在图1中，整个合色棱镜由8个直角棱镜胶合而成，内部镀有4个膜层。光源一1从左下方入射，进入合色棱镜后，可以透过镀膜二7，经过镀膜一6被反射，从下方出射，最下方的直角棱镜右侧和左下方的直角棱镜上侧镀有镀膜一6；光源二2从右下方入射，进入合色棱镜后，可以透过镀膜一6，经过镀膜二7被反射，从下方出射，最下方的直角棱镜左侧和右下方的直角棱镜上侧镀有镀膜二7；光源三3从左上方入射，进入合色棱镜后，可以透过镀膜四9，经过镀膜三8被反射，从下方出射，左上方的直角棱镜上侧和右上方的直角棱镜下侧镀有镀膜三8；光源四4从右上方入射，进入合色棱镜后，可以透过镀膜三8，经过镀膜四9被反射，从下方出射，左上方的直角棱镜下侧和右上方的直角棱镜上侧镀有镀膜四9；光源五5从正上方入射，进入合色棱镜后，可以透过所有镀膜，从下方出射。这样5个光源的光经过重新设计的合色棱镜后，都统一从下方出射。由于入射的光源都经过了准直或者聚焦处理，所以经过合色棱镜后光损失很小，然后经过耦合透镜10，进一步提高光的利用率。光被耦合收集进入光纤探头11，最后传导出去。

本发明的光源系统结构简单、紧凑，空间利用率高，镀膜要求较高。合色棱镜可以根据实际的光波长情况而定，来选择k9或者石英等等。5种波长的光都是由相应波长的led或者是激光器提供，光进入合色棱镜之前加一些聚焦透镜来做准直或者聚焦处理。最后从下方出射的时候，对光又进行了耦合聚焦处理，所以光功率很高，这是传统的多光谱光源系统所不具有的。各个波长之间的切换只需要控制相应的led或者激光器就可以了，不需要使用步进电机，比传统的多光谱光源系统操作方便很多。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于棱镜结构的多光谱光源，包括：LED或者激光，可以根据实际情况，选择不同波长的LED或者激光器；合色棱镜，由多个直角棱镜胶合而成，直角棱镜的表面上镀有特殊膜层，使有些波长的光可以透过，有些波长的光被反射掉，使不同波长的光统一从一个方向出射；耦合透镜，使从一个方向出来的光耦合进光纤探头，提高光的利用率；光纤探头，收集光并传导出去。本发明使用棱镜结构，进行特殊镀膜处理，使不同波长的光同轴共轭，从一个方向出射，然后收集。不同波长的光可以单独控制切换。这种棱镜结构的光源结构紧凑、体积小、光功率高。

技术研发人员：朱灵;朱守明;杨柯;周喃;汪磊;朱灿灿;赵俊;王全福;王贻坤;刘勇
受保护的技术使用者：合肥中科易康达生物医学有限公司;中科院合肥技术创新工程院
技术研发日：2018.10.25
技术公布日：2019.01.04