CN204832735U - 一种中心波长可调的滤色镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种中心波长可调的滤色镜，包括可调带通滤光器模块、电源转换器、内置电源、控制器、工作状态显示模块、温度传感器、波长调节按钮。本实用新型滤色镜的中心波长可通过手动方式或者相机进行切换和控制；普通滤镜通常只能实现单一的视觉效果，本实用新型的中心波长可调的滤色镜可以达到多种拍摄效果，除具有色彩滤镜的基本功能外，可同时实现UV镜、偏光镜和灰度镜的功能；使用多个中心波长拍摄静物，可以解决使用普通色彩滤镜导致拍摄效果不可逆的问题；在风光摄影、艺术摄影以及其它相关领域具有广泛的应用前景。

Description

一种中心波长可调的滤色镜

技术领域

本实用新型涉及摄影器材领域，具体是指一种中心波长可调的滤色镜。

背景技术

随着摄影技术的不断发展与日趋完善，人们对摄影器材的要求也随之提高，滤镜作为专业摄影的一种辅助方式，以及最为常见的一种摄影附件，可以实现平时肉眼所看不到的视觉效果，已被广泛应用于专业摄影、摄像领域。

目前常用的滤镜主要包括UV镜、偏光镜、渐变镜、灰镜、减光镜和滤色镜等。UV镜可以过滤紫外线；偏光镜又称PL镜，只接受单一方向的光，去除掉反射的光线，最为直观的效果就是可以拍摄到更蓝的天，拍摄玻璃内部的物体也不会有反光，是目前各大商业摄影机构唯一接受的可以改善画面的滤镜；减光镜又称ND镜，其用处就是降低通过滤镜的光通量；滤色镜主要是在拍摄黑白照片时用于提高反差，例如红色滤镜可以吸收蓝光，产生浪漫的天空效果或白天拍摄类似月夜的效果，在黑白风光摄影中用于压低天空的颜色以及给云层创造漂亮的反差，毕竟黑白照片没有彩色照片那么绚丽，实现足够大的反差可以创造出非常具有冲击力的天空效果。

但是，就目前常用的滤镜来说，一种类型的滤镜通常只能实现单一的视觉效果，如果需要达到多种拍摄效果，则需要将多种滤镜叠加、复合使用，这对野外摄影来说是非常不便的。同时，与单纯的后期图像处理不同，由于滤镜的使用，拍摄的图像效果是不可逆的；一旦不恰当地使用了滤镜，可能会对拍摄的图像形成难以挽回的不良影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种中心波长可调的滤色镜，解决目前的滤镜色彩过滤单一、使用色彩滤镜导致拍摄效果不可逆的问题，实现多种色彩滤镜的功能。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种中心波长可调的滤色镜，包括：

可调带通滤光器模块调节所拍摄的光线色彩，对可见光进行过滤；

电源转换器：将内置电源提供的直流电源转换成交流电源，频率为1kHz~10kHz，幅值为0V~10V、占空比1：1；

内置电源：向各个部件提供电能；

控制器：控制器根据实时探测的温度运算得到相应的驱动数据，从而对环境温度的变化导致的中心波长漂移进行补偿；

工作状态显示模块：显示滤色镜的中心波长以及内置电源的剩余电量，

温度传感器：对可调带通滤光器模块的温度进行探测，并反馈给控制器；

波长调节按钮：调带通滤光器模块的预期工作波长。

本实用新型中包括可调带通滤光器模块、控制器、工作状态显示模块、电源转换器、内置电源、温度传感器、以及波长调节按钮，其中，电源转换器在电源开关处于打开的状态下，将内置电源的直流电压转换成频率为1kHz的多路交流信号，根据温度传感器反馈的实时温度以及当前预期工作的中心波长，由控制器计算得到需要加载到可调带通滤光器模块上的电压幅值，控制电源转换器驱动可调带通滤光器模块，在电源开关处于打开的状态下，可以使用波长调节按钮调整可调带通滤光器模块的预期工作波长，工作状态显示模块显示当前可调带通滤光器模块的中心波长以及内置电源的剩余电量情况；本实用新型的中心波长可调的滤色镜可以与多种型号规格的照相镜头通过转接环对接，安装在镜头遮光罩的位置，安装方便快捷；使用内置的可充电电池作为滤色镜电源，滤色镜可独立于相机进行工作，滤色镜的中心波长可通过手动方式或者相机进行切换和控制；普通滤镜通常只能实现单一的视觉效果，本实用新型的中心波长可调的滤色镜可以达到多种拍摄效果，除具有色彩滤镜的基本功能外，可同时实现UV镜、偏光镜和灰度镜的功能；使用多个中心波长拍摄静物，可以解决使用普通色彩滤镜导致拍摄效果不可逆的问题；在风光摄影、艺术摄影以及其它相关领域具有广泛的应用前景。

所述可调带通滤光器模块包括包括具有进光口、出光口的封装壳体，在封装壳体的进光口安装有前窗口玻璃，在封装壳体的出光口安装有后窗口玻璃，在封装壳体内安装有位于前窗口玻璃与后窗口玻璃之间的可调带通滤光器模块。本实用新型通过在封装壳体中安装一个可调带通滤光器模块，在使用过程中可以调整中心波长，中心波长可调的滤色镜可以达到多种拍摄效果，除具有色彩滤镜的基本功能外，可同时实现UV镜、偏光镜和灰度镜的功能，使用多个中心波长拍摄静物，可以解决使用普通色彩滤镜导致拍摄效果不可逆的问题；本实用新型在风光摄影、艺术摄影以及其它相关领域具有广泛的应用前景。

所述的可调带通滤光器模块包括可调滤光器，在可调滤光器的两侧分别通过光学胶合膜层固定有宽带带通滤光片。胶合膜层使可调滤光器和宽带带通滤光片的相邻界面实现折射率匹配，有效减少光的反射损耗，提高可调带通滤光器模块的透过率。

所述可调滤光器为液晶可调谐滤光器，宽带带通滤光片为多层介质膜镀成的可见光波段在400nm～760nm的带通滤光片，其通带内透过率在95%以上。通滤光片的透过波段基本覆盖了整个可见光波段，最大限度地避免了光谱信息缺失，以及由此导致的图像颜色失真问题。

具体地讲，可调带通滤光器模块是由五个部件组成的，可调滤光器为液晶可调谐滤光器，宽带带通滤光片为采用多层介质膜镀成的可见光波段400nm～760nm带通滤光片，通带内透过率达95%以上，光学胶合膜层为一种双组分紫外敏感光学光敏胶，将可调滤光器和宽带带通滤光片粘合后，使用紫外光照射使光学胶合膜层初固化，再将可调带通滤光器模块整个放入约60℃的恒温箱中6小时完成固化过程。

前窗口玻璃和后窗口玻璃采用熔石英材料制成，其口径为Ф70mm，厚度为3mm，在前窗口玻璃和后窗口玻璃均镀有可见光波段的抗反射膜，单层窗口玻璃的透过率98%以上。窗口玻璃对可调带通滤光器模块具有防尘、隔湿和保护等多种作用，Ф70mm的口径可以匹配目前市场上的大部分商用照相镜头；所采用的熔石英材料具有硬度大、膨胀系数低、化学稳定性、电绝缘性能良好的特点，其硬度可达莫氏七级，光学性能非常优异，可有效降低可调带通滤光器对图像质量的影响。

在所述封装壳体的出光口安装有转接环。镜头转接环与封装结构相对独立，通过四个M3的螺钉相互连接，镜头转接环拆卸方便，并且具有多种螺纹规格可以替换，从而与目前市场中的多种同型号的照相物镜连接，由于可调带通滤光器模块具有偏振敏感的特点，将封装结构沿轴向旋转一定角度，本实用新型的滤色镜可以同时实现普通偏振镜的功能，通过旋转封装结构对同一场景拍摄可以覆盖0°、45°和90°的多个图像，或者对同一场景拍摄可以覆盖红、绿、蓝三个波段的多个图像，则通过对这些图像进行相应的数据处理，可以使拍摄过程逆向反演，即达到拍摄效果可逆的目的。

还包括电源开关、USB接口，其中电源开关控制内置电源的输电状态；USB接口用于滤色镜与上位机通信连接，对滤色镜内置程序和驱动数据的修改和更新。

一种中心波长可调的滤色镜的滤色方法，包括以下步骤：

（a）温度传感器采集可调带通滤光器模块的拍摄温度，并输送给控制器；

（b）控制器根据接收到的温度、当前预期工作的中心波长来匹配出一个需要加载到可调带通滤光器模块上的电压幅值，并将该电压输送给电源转换器；

（c）电源转换器按照就收到的电压幅值向可调带通滤光器模块提供电源，从而调整可调带通滤光器模块的中心波长。

本发明的过滤方法，采用预期工作的中心波长与环境温度作为两个参数基准，从而进行合理的匹配运算，得到一个控制电压的幅值，以该幅值作为基准进行电源变换，从而调整调整可调带通滤光器模块的工作电压，实现其中心波长的调整，该方法首先利用内置的温度传感器检测环境温度，然后利用预置驱动数据采用数据拟合和插值的方法得到与实时环境温度匹配的驱动电压幅值。这种方法一方面可以对由于环境温度变化导致的中心波长漂移进行有效的补偿，提高中心的波长的定位精度；另一方面，相对于采用主动温度控制的方法，可以大大降低器件的电量消耗，有效延长器件的工作时间和待机时间。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本实用新型一种中心波长可调的滤色镜，中心波长可调的滤色镜可以达到多种拍摄效果，除具有色彩滤镜的基本功能外，可同时实现UV镜、偏光镜和灰度镜的功能，使用多个中心波长拍摄静物，可以解决使用普通色彩滤镜导致拍摄效果不可逆的问题；本实用新型在风光摄影、艺术摄影以及其它相关领域具有广泛的应用前景；

2本实用新型一种中心波长可调的滤色镜，镜头转接环与封装结构相对独立，通过四个M3的螺钉相互连接，镜头转接环拆卸方便，并且具有多种螺纹规格可以替换，从而与目前市场中的多种同型号的照相物镜连接，由于可调带通滤光器模块具有偏振敏感的特点，将封装结构沿轴向旋转一定角度，本实用新型的滤色镜可以同时实现普通偏振镜的功能，通过旋转封装结构对同一场景拍摄可以覆盖0°、45°和90°的多个图像，或者对同一场景拍摄可以覆盖红、绿、蓝三个波段的多个图像，则通过对这些图像进行相应的数据处理，可以使拍摄过程逆向反演，即达到拍摄效果可逆的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的原理框图；

图2为图1中可调带通滤光器模块的半剖结构示意图；

图3为图2中可调带通滤光器模块的内部结构示意图；

图4为的中心波长可调的滤色镜的透过光谱序列示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-可调带通滤光器模块，2-控制器，3-工作状态显示模块，4-电源转换器，5-内置电源，6-温度传感器，7-USB接口，8-电源开关，9-波长调节按钮，10-宽带带通滤光片，11-可调滤光器，12-进光口，13-光学胶合膜层，14-出光口，15-封装壳体，16-转接环，17-前窗口玻璃，18-后窗口玻璃。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1所示，本实用新型一种中心波长可调的滤色镜，包括9个部分，可调带通滤光器模块1、控制器2、工作状态显示模块3、电源转换器4、内置电源5、温度传感器6、USB数据接口7、电源开关8和波长调节按钮9，其中，电源转换器4在电源开关8处于打开的状态下，将内置电源5的直流电压转换成频率为1kHz的多路交流信号，根据温度传感器6反馈的实时温度以及当前预期工作的中心波长，由控制器2的计算得到需要加载到可调带通滤光器模块1上的电压幅值，控制电源转换器4驱动可调带通滤光器模块1，在电源开关8处于打开的状态下，可以使用波长调节按钮9调整可调带通滤光器模块1的预期工作波长，工作状态显示模块3显示当前可调带通滤光器模块1的中心波长以及内置电源5的剩余电量情况，使用USB数据接口7可以对驱动控制模块内的内置控制程序和驱动数据进行下载和更新，也可对内置电源5进行充电，在本实施例中，内置电源,5采用一种电压为3.7V的锂电池，容量为3000mAh；控制器2采用一种ARM控制器STM32F103来实现；电源转换器4采用数模转换器AD5372来产生多大20路的驱动信号，信号频率为1kHz，信号幅值为0～±10V；工作状态显示模块3采用LED数码管或液晶显示屏实现。

如图2至3所示可调带通滤光器模块1的半剖结构示意图，包括具有进光口12、出光口14的封装壳体15，在封装壳体5的进光口12安装有前窗口玻璃17，在封装壳体15的出光口14安装有后窗口玻璃18，前窗口玻璃17和后窗口玻璃18采用熔石英材料制成，其口径为Ф70mm，厚度为3mm，在前窗口玻璃17和后窗口玻璃18均镀有可见光波段的抗反射膜，单层窗口玻璃的透过率98%以上；在封装壳体15内安装有位于前窗口玻璃17与后窗口玻璃18之间的可调带通滤光器模块1，可调带通滤光器模块1是由五个部件组成的，可调滤光器11为液晶可调谐滤光器，宽带带通滤光片10为采用多层介质膜镀成的可见光波段400nm～760nm带通滤光片，通带内透过率达95%以上，光学胶合膜层13为一种双组分紫外敏感光学光敏胶，将可调滤光器11和宽带带通滤光片10粘合后，使用紫外光照射使光学胶合膜层初固化，再将可调带通滤光器模块整个放入约60℃的恒温箱中6小时完成固化过程；在封装壳体15的出光口14安装有转接环16，镜头转接环与封装结构相对独立，通过四个M3的螺钉相互连接，镜头转接环拆卸方便，并且具有多种螺纹规格可以替换，从而与目前市场中的多种同型号的照相物镜连接，由于可调带通滤光器模块具有偏振敏感的特点，将封装结构沿轴向旋转一定角度，本实用新型的滤色镜可以同时实现普通偏振镜的功能，通过旋转封装结构对同一场景拍摄可以覆盖0°、45°和90°的多个图像，或者对同一场景拍摄可以覆盖红、绿、蓝三个波段的多个图像，则通过对这些图像进行相应的数据处理，可以使拍摄过程逆向反演，即达到拍摄效果可逆的目的。

一种中心波长可调的滤色镜，按照以下步骤进行：

（a）温度传感器采集可调带通滤光器模块的拍摄温度，并输送给控制器；

（b）控制器根据接收到的温度、当前预期工作的中心波长来匹配出一个需要加载到可调带通滤光器模块上的电压幅值，并将该电压输送给电源转换器；

（c）电源转换器按照就收到的电压幅值向可调带通滤光器模块提供电源，从而调整可调带通滤光器模块的中心波长。

图4是本发明的中心波长可调的滤色镜的透过光谱序列示意图，其中滤色镜的中心波长可以使用波长调节按钮9调整到中心波长W₁、W₂、W₃、……、W _N 中的任何一个；当可调带通滤光器模块1的中心波长调整到W₁、W₂、W₃、……、W _N 中的任一值时，本发明的中心波长可调滤色镜就相当于普通的滤色镜，同时具有偏振镜的效果，可调带通滤光器模块,1中心波长的数量N可以根据需要在控制器2中进行设置。在本实施例中，在420nm～720nm波段内，共设置了N=11个中心波长值，分别位于420nm、450nm、480nm、……、690nm和720nm处，相邻两个中心波长的间隔为30nm。从图4可以看出，本发明的中心波长可调的滤色镜可以实现多个传统多层介质滤光片才能完成的滤色功能。对于户外摄影来说，这种滤色镜一方面使滤镜效果变得更加丰富多样，除具有色彩滤镜的基本功能外，可同时实现UV镜、偏光镜和灰度镜的功能，另一方面也使摄影器材的携带和使用变得更加方便。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中心波长可调的滤色镜，其特征在于，包括：

可调带通滤光器模块（1）：调节所拍摄的光线色彩，对可见光进行过滤；

电源转换器（4）：将内置电源提供的直流电源转换成交流电源，频率为1kHz~10kHz，幅值为0V~10V、占空比1：1；

内置电源（5）：向各个部件提供电能；

控制器（2）：控制器根据实时探测的温度运算得到相应的驱动数据，从而对环境温度的变化导致的中心波长漂移进行补偿；

工作状态显示模块（3）：显示滤色镜的中心波长以及内置电源的剩余电量，

温度传感器（6）：对可调带通滤光器模块的温度进行探测，并反馈给控制器；

波长调节按钮（9）：调带通滤光器模块的预期工作波长。

2.根据权利要求1所述的一种中心波长可调的滤色镜，其特征在于：所述可调带通滤光器模块包括具有进光口（12）、出光口（14）的封装壳体（15），在封装壳体（15）的进光口（12）安装有前窗口玻璃（17），在封装壳体（15）的出光口（14）安装有后窗口玻璃（18），在封装壳体（15）内安装有位于前窗口玻璃（17）与后窗口玻璃（18）之间的可调带通滤光器模块（1）。

3.根据权利要求2所述的一种中心波长可调的滤色镜，其特征在于：所述的可调带通滤光器模块（1）包括可调滤光器（11），在可调滤光器（11）的两侧分别通过光学胶合膜层（13）固定有宽带带通滤光片（10）。

4.根据权利要求3所述的一种中心波长可调的滤色镜，其特征在于：所述可调滤光器（11）为液晶可调谐滤光器，宽带带通滤光片（10）为多层介质膜镀成的可见光波段在400nm～760nm的带通滤光片，其通带内透过率在95%以上。

5.根据权利要求2至4中任意所述的一种中心波长可调的滤色镜，其特征在于：前窗口玻璃（17）和后窗口玻璃（18）采用熔石英材料制成，其口径为Ф70mm，厚度为3mm，在前窗口玻璃（17）和后窗口玻璃（18）均镀有可见光波段的抗反射膜，单层窗口玻璃的透过率98%以上。

6.根据权利要求2至4中任意所述的一种中心波长可调的滤色镜，其特征在于：在所述封装壳体（15）的出光口（14）安装有转接环（16）。

7.根据权利要求1所述的一种中心波长可调的滤色镜，其特征在于，还包括电源开关（8）、USB接口（7），其中电源开关（8）控制内置电源（5）的输电状态；USB接口（7）用于滤色镜与上位机通信连接，对滤色镜内置程序和驱动数据的修改和更新。