对光束的颜色与漫射进行双向控制的方法和装置的制作方法

专利名称：对光束的颜色与漫射进行双向控制的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动的照明设备，具体涉及对来自于光源的光束的颜色 与饱和度进行控制的装置、系统和方法。
背景技术：
光束的颜色可通过放置滤色片以使光束的全体或者一部分通过滤 色片来进行控制。此处滤色片由柔性材料制成，将不同颜色的滤色片彼 此边与边相连以生成滤色片带。这种带可安装在机动的巻动机构上("滤 色片巻动器")，巻动机构被远程控制以将所述带的选定部分放置于光束 之中。
滤色片巻动器用于控制由照明器材产生的光束的颜色，所述带中的 每一滤色片的尺寸通常选择为略大于光束的直径。在使用照明器材之 前，用户可以选才奪一个或多个预期颜色的滤色片以包含在滤色片中。然 后，用户可以在照明器材的使用过程中操作滤色片巻动器来放置预期颜 色的滤色片以完全遮盖住光束，使照明器材产生预期颜色的光束。
在滤色片带中，滤色片可以放置在柔性材料的透明板的旁边。对该 滤色片带进行定位，以使光束的一部分通过滤色片，而光束的剩余的部 分通过透明板。结果产生的光束将是彩色光与白光的组合。由于白光的 加入，光束将是滤色片的颜色，但是白或者是较不饱和。以这种方式， 在使用照明器材之前，通过在滤色片带中放置预期颜色的滤色片来控制 光束的颜色，在照明器材的使用过程中，通过光束中的有色光与白色光 的比例来控制光束的饱和度。
滤色片带中的滤色片可放在另 一个不同颜色的滤色片旁边。对这种 滤色片带进行定位，以使光束的一部分通过一个滤色片，而光束的剩余 的部分通过相邻的滤色片。结果产生的光束的颜色将是两种颜色的组 合。以这种方式，在照明器材的使用中，可以通过光束中两种颜色光的 比例来控制光束的颜色，在使用照明器材之前，通过在滤色片带中放置 预期饱和度的滤色片来控制光束的饱和度。
因此，在照明器材的使用中，需要控制光束的颜色与饱和度的装置、系统和方法。进一步讲，在照明器材的使用中，需要使用柔性滤色片以 控制光束的颜色与饱和度.的装置、系统和方法。

发明内容
本发明提供了 一种用于在照明器材的使用中，利用柔性滤色片来控 制光束的颜色与饱和度的改进方法。根据本发明的自动机械装置能够将 选定比例的两个滤色片放置在光束中而允许选定数量的光束保持不被 过滤。
更特别地，本发明的方面在于一种照明器件，其包括光源和耦合到 巻动机构的柔性滤色片材料，所述巻动机构能够在第 一方向上移动柔性
中。滤色片材料的不同区域过滤光束以产生不同颜色。耦合到巻动机构 的设备在第二方向上移动巻动机构，以使得光束的第二部分不通过滤色 片材料的选定部分。
本发明的其他方面在于控制光束特性的方法。该方法包括用巻动枳』 构在第一方向上移动柔性材料。柔性材料被移动以使材料的选定部分定 位于光束的第 一部分中。柔性材料的选定部分产生光束的第 一预定量的 颜色过滤。该方法还包括在第二方向上移动巻动才几构，所述第二方向不 同于第一方向，该运动定位柔性材料以使得光束的第二部分不通过材料 的选定部分。
本发明的再其他方面在于一种装置，其包括耦合到巻动机构的柔性 滤色片材料，该巻动机构能够在第一方向上移动柔性材料，以将滤色片 材料的选定部分定位于来自光源的光束的第 一部分中。滤色片材料的不 同的区域过滤所述光束以产生不同的颜色。耦合到巻动机构的设备在第 二方向上移动巻动机构，以使得光束的第二部分不通过滤色片材料的选 定部分。
在前文中已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以使本 领域的技术人员能更好地理解后文中本发明的详细描述。本发明的其他 特征和优点也将在后文中进行介绍，其构成本发明权利要求的主题。本 技术领域的人员应当知道，他们可以容易地将所7>开的概念和特定实施 例用作用于变更或设计其他结构的基础以实现与本发明相同的目的。本 技术领域的人员还应认识到，该等效的结构并未背离以其最宽形式的本发明的范围和精神。
在进行后面的发明详细描述之前，阐明本专利文件一直使用的某些 用词和短语的定义将是有益的术语"包含"和"包括"，及其衍生词，意
指没有限制的包容；术语"或者，，是包容性的，意指和/或；短语"关联，，和 "相关"，及其衍生词，意指包括，包括于...中，与...互连，包含，包含 于…中，连接到或与...连接，耦合到或与...耦合，与...相通，与...合作， 交错，并列，接近于，束縛到...上或与...绑定，具有，具有...的特性， 等等；术语"控制器"意指控制至少一个操作的任意设备，系统，或其部 件。该设备可以由硬件，固件或软件或至少两个相同物的任意组合来实 现。应该注意的是，与任意特定控制器相关的功能可以是集中的或分散 的，是本地的或远程的。在整个本专利文件中提供了某些用词和短语的 定义，本领域技术人员应该理解，在许多情况下，如果不是非常情况， 这些被定义的用词和短语的这些定义既适用于现有的应用，也适用于将 来的应用。


为了更全面了解本发明和其优点，现在可参考结合附图的下面的描 述，其中相同的数字代表着相同的物体，其中
图l示出了根据本发明的自动照明器材的侧面剖视图2展示了图1的照明器材中所使用的巻动机构的后视图3图解说明了图1所示的本发明实施例中可使用的彩色漫射带；
图4A及4B是图1所示的本发明实施例的操作的示意图5是根据本发明的用于移动巻动机构的设备的示意图6是根据本发明的照明器材的剖视示意图。
具体实施例方式
本专利文件中的如下将讨论的图1至图6以及用于描述本发明的原 理的各实施例仅仅是为了解释说明而不应当以任何方式构成对本发明 的范围的限制。本技术领域的人员知道，本发明的原理可以在任何适当 地设置的无线通信网络中实现。
图l显示了根据本发明的自动照明器材的示意图。灯102被安装在抛 物面的(或近抛物面的)反射器104的焦点附近。巻动机构108和110穿过抛物面反射器104的开口安装。在这一位置，巻动才几构108和110所承载 的柔性材料遮挡住由灯泡102发出的光线112A-C。光线112A将直接从灯 泡传到照明器材IOO的开口 ，而光线112B和112C在/人照明器材100的开口 射出之前，将从反射器104反射。
巻动机构1 IO所承载的柔性材料可以为柔性漫射材料。巻动机构108 所承载的柔性材料可以为滤色材料。该滤色材料可制成二向色滤光片， 这种二向色滤光片的优点是，处于不能通过滤色片的频率的基本上所有 的光，将被反射，而不是被吸收。因此，滤色片材料保持较凉，且较少 需要频繁地更换。另外，滤色材料也可由常见的彩色胶制成。
虽然照明器材1 OO被描述为具有抛物面反射器，但是应该理解的是， 根据本发明的滤色片巻动器还可以和具有椭圆形反射器或根本没有反 射器的照明器材一起使用。同样，根据本发明的滤色片巻动器可以与具 有任何类型的光源的照明器材一起使用，该光源例如是，LED,灯丝或 电弧光源。根据本发明的照明器材可被用于，例如剧场，音乐会，运动 的画面，或建筑上的照明应用。
用于巻动机构110的柔性漫射材料可为全息漫射体，如LSD⑧光整形 漫射膜，其由美国加利福尼亚州特伦斯的物理光学公司(Physical Optics Corporation of Torrance, California )生产。可以补充地或替代地4吏用其 他的柔性漫射材料而并不背离本发明的精神和范围。
虽然图1描述了本发明的实施例，其具有由巻动机构承载的柔性漫 射材料，但是应该理解的是，根据本发明的照明器材可以用其他方式混 合穿过根据本发明的滤色片巻动器的光束。在本发明的另 一 实施例中， 可采用玻璃的或丙烯酸的透镜，例如菲涅耳透镜。这种透镜可固定地或 可拆移地安装到照明器材上。该可拆移地安装可以使得照明器材的用户 能够选择提供期望的射束发散量的透镜以与照明器材一起使用。
在再一个实施例中， 一片柔性漫射媒介可安装在框架中，且框架固 定地或可拆卸地安装到照明器材上。在此实施例中，拆卸的安装将再次 提供下述优势，即允许提供预期的漫射度的漫射材料安装于照明器材 上。
在本发明的又一实施例中，照明器材可以被设计为具有光学系统， 其作用是扰乱通过根据本发明的滤色片巻动器的光束的光线。这个光学 系统能够混合光束的颜色，而不需要柔性漫射媒介或漫射透镜。图2呈现了适合用于图1的照明器材中作为巻动机构108的巻动机构 200的后视图。外壳202可对巻动机构108的组件提供机械支撑。在外壳 202中的开口204能让来自于光源102的光束(包括光线112A-C)穿过外 壳202和柔性滤色材4牛210。
滤色片材料21O的相对端缠绕在辊206和208上。马达212通过带214 和滑轮216与218来驱动辊206。辊208可以是装有弹簧的，以维持滤色材 料210在辊206和208之间绷紧。可以用本领域的技术人员所知晓的4支术 远程控制马达212，用来缠绕或松开绕在辊206上的滤色材料210,以定 位滤色材料210的预期部分，使其跨越开口204,这样，也就跨越了光源 102射出的光束。
图3图解说明了滤色片和漫射材料(或带)，其可用于照明器材IOO 的巻动机构中。滤色带308可安装于巻动机构108中。漫射带310可安装 于巻动机构110中。4姿照关于图4A及图4B描述的方式，巻动才几构108可,皮 操作以定位滤色带308的选定部分，巻动机构110可被操作以定位漫射带 310的选定部分，使其跨越反射器104的开口 ，在来自于光源102与反射 器104的光束中。
滤色带308被显示为具有板A-J。板A和J可包含前导材料，其用于将 滤色带308连接在巻动机构108的辊上。板F和H可包含透明材料，其不会 使来自光源102的光束改变颜色。板B-E, G和L可包含不同颜色的滤色材 料。板B-I可以基本上为正方形，其垂直和水平尺寸基本上等于(或稍大 于)反射器104的开口直径。
图3的滤色带308显示出板之间的明显的边界，其垂直于滤色带的 边。应该理解的是，然而，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下 采用板之间的其他边界。例如，可以给板使用斜的(diagonal)边界或 锯齿形边。
当然，滤色带308可制成完全没有明显边界的。例如，在滤色区域 和透明区域之间(或在具有不同的滤色片的相邻区域之间)的逐渐过渡 可以被制作为透明材料的分隔区的样式(pattern),其用滤色材料的连 接区进行交替。透明区域的密度可增加，直到在某些点，透明材料区变 得连在一起，而滤色材料区变得分离。然后，滤色区的密度可减少，直 至实现从滤色到透明的逐步过渡。可以理解的是，在本技术领域中已有 的其它技术，也能用于产生从有色到透明，或者从一种颜色到另一种颜色的逐步过渡。
漫射/样式带310被图解说明为具有板K-P。板K与P可包含前导材料， 其用来将漫射/样式带310连接在巻动机构110的辊上。板L-O可包含，例 如全息透镜材料，如LSD⑧光整形漫射膜，其由美国加利福尼亚州特伦斯 的物理光学7>司生产(Physical Optics Corporation of Torrance, California)。板L-O可包含被选定为提供累进次序的递增的全方位漫射 的材料，以产生发散度增加的圆形光束。在发明的另一实施例中，板L-O 中的一个或多个可包含在水平和垂直方向上提供不同发散量的材料，以 产生不同发散度的矩形光束。
因此，巻动机构110能够被操作以对板L-O中的任意板进行定位，使 其跨越反射器104的开口。如上所述，板L-O可运作以使光束漫射达到预 定的发散度。
如关于滤色带308描述的那样，漫射/样式带310可被制成在板之间具 有过渡，不同于图3中所示的明显的垂直边界。这种逐步过渡或非垂直 边界能够平滑从一个漫射量到另 一个的变化，或从一个样式到另 一个样
式的变化。
图4A图解说明了在运行中的图l所示的本发明的实施例。巻动机构 400类似于图1的巻动机构108,其可包含辊406和408。巻动机构400能够 操作以对诸如图3中所示的滤色带308之类的滤色带进行定位，使其跨越 诸如图1中所示的反射器104之类的反射器的开口404。
巻动机构400能够被操作以对滤色带的板之一进行定位，使其完全 跨越反射器的开口 404 ，使得反射器射出的光束被全部着色或未着色。 在备选方案中，巻动#几构400可以被操作以对滤色带的预期的部分进行 定位，使其跨越从反射器的开口404射出的光束的部分410与412。
例如，可以对彩色板的部分和相邻透明板的部分进行定位，使其跨 越反射器开口404。通过这种方式，部分光束将被着色，而剩余的部分 则保持不着色。同样，巻动机构400可被操作以对一个彩色板的部分和 相邻的彩色板的部分进行定位，使其跨越反射器的开口404。通过这种 方式，部分光束将具有第一种颜色，而剩余的部分具有第二种颜色。
如果对如图3所示的漫射材料进行定位，使其跨越这种被部分着色， 或被多重着色的光束，那么效果可能是将光束合成为单个混合的颜色。 以此方法，预期数量的白光与有色光将被混合，以产生具有介于苍白的颜色和全饱和的颜色之间的预期饱和度的光束。同样，预期数量的两种 颜色可以被混合在光束中以产生具有预期颜色的光束。
巻动机构400能够在第一方向(图4A中的水平方向)上移动滤色带， 以定位滤色带的选定的部分，使其跨越从反射器的开口 404射出的光束。 如图4B中所示，巻动机构400也能够在第二方向(图4B中的垂直方向) 上移动滤色带，使得光束的一部分424不通过滤色带的选定的部分。可 以在第 一 方向上移动滤色带以对预期数量的 一 种颜色的滤色片进行定 位，使其跨越光束的部分420，并对相应数量的另一种颜色的滤色片进 行定位，使其跨越光束的部分422。滤色带也能够在第二方向上移动， 以使光束的部分424未被滤色或者是白色。以这种方式，巻动机构能够 在第一方向上移动滤色带，以产生预期颜色的光束，并在第二方向上移 动滤色带以产生预期色彩饱和度的光束。
图5和图6图解说明了具有不同设备的本发明的两个实施例，该不同 设备用于参照图4B中的描述在第二方向上移动巻动机构，使其跨越反射 器的开口 508。在图5中巻动机构500一皮安装在滑轨504和502上，以允许 在箭头506指示的方向上移动。巻动一几构500中的开口510允"^午滤色带移 动以对预期数量的 一种颜色的滤色片进行定位，使其跨越光束的部分 520,并对相应数量的另一种颜色的滤色片进行定位，使其跨越光束的 部分522。巻动机构500可沿着滑轨502和504在方向506上移动，以使光 束的部分524不一皮滤色地通过。
在本发明的 一 个实施例中，可以用缆绳在方向5 0 6上移动巻动机构 500。在另一实施例中，由齿4仑和齿条才几构来产生该运动。在其他实施 例中，螺线管机构或线性传动器可以移动巻动机构500。
图6展示了体现本发明的另 一种照明器材600的示意图。灯602可以 安装在反射器604中以发射光束612。巻动机构608可围绕轴630转动，以 对巻动机构608所承载的滤色带进行定位，使其跨越光线612的全部或一 部分。当如图6中所示的那样进行定位时，光束612的部分620通过滤色 带，而部分624则保持不被滤色。
在本发明的 一个实施例中，巻动才几构608可以由连接在轴630上的旋 转马达进4亍移动。在本发明的其它实施例中，巻动才几构608围绕轴630的 枢轴运动可以由缆绳或线性电机来产生。
在本发明的另 一实施例中，巻动机构608中的滤色材料可包含二向色滤光材料。由二向色滤光片传送的光的颜色将部分地取决于到达其表 的入射角，又使光束612的部分624不被滤色地通过。因此，当巻动机构
608中使用二向色滤光材料时，照明器材600既产生光的色彩又产生光的 饱和度。
虽然图1的照明器材被描述为具有一个滤色巻动机构和一个漫射巻 动机构，但是可以理解的是，另外的巻动机构也可以包含在体现本发明 的其他照明器材中。此外，在本发明的其他实施例中，巻动机构可以承 载包括滤色材料和漫射材料的柔性材料。
虽然图1中所示的照明器材的巻动机构具有位于光束的同 一 侧的 辊，但是应该理解的是，在本发明的其他实施例中， 一个或多个巻动机 构能够绕光束的纵轴旋转90度。此外，在其他实施例中，柔性材料可以 围绕辊缠绕以在最靠近光源的辊的两边之间延伸。以这种方式，两个巻 动机构的辊可一皮定位在位于同 一平面内，/人而缩短了根据本发明的照明 器材的长度。
尽管本发明已被详细地描述，然而熟悉本技术领域的人员应该知 道，在不背离按其最宽形式的本发明的精神和范围的情况下可以进行各 种改变， 一奈换和变更。
权利要求
1.一种照明器材，包括光源；耦合到卷动机构的柔性材料，所述卷动机构可操作用于在第一方向上移动所述柔性材料，并用于对所述柔性材料的选定部分进行定位，以使得来自于所述光源的光束的第一部分通过所述柔性材料的所述选定部分，其中所述柔性材料包括第一和第二区域，其产生所述光束的相应的第一和第二预定数量的色彩过滤；耦合到所述卷动机构的设备，其可操作用于在不同于所述第一方向的第二方向上移动所述卷动机构，并对所述柔性材料进行定位，以使得所述光束的第二部分不通过所述柔性材料的所述选定部分。
2. 如权利要求l的照明器材，进一步包括耦合到第二巻动机构的第二柔性材料，所述第二巻动机构可操作用 于对所述第二柔性材料的选定部分进行定位，以使得所述光束通过所述 第二柔性材料的所述选定部分，其中所述第二柔性材料包括第一和第二区域，其产生所述光束的相 应的第 一 和第二预定数量的漫射。
3. 如权利要求2的照明器材，进一步包括耦合到第三巻动机构的第三柔性材料，所述第三巻动机构可操作用 于在第三方向上移动所述柔性材料，并对所述第三柔性材料的选定部分 进行定位，以使得所述光束的第三部分通过所述第三柔性材料的所述选 定部分，其中所述第三柔性材料包括第 一和第二区域，其产生所述光束的相 应的第 一和第二预定数量的色彩过滤。
4. 如权利要求3的照明器材，进一步包括耦合到所述第三巻动机构的第二设备可操作用于在不同于所述第 三方向的第四方向上移动所述第三巻动机构，并对所述第三柔性材料进 行定位，以使得所述光束 的第四部分不通过所述第三柔性材料的所述选 定部分。
5. 如权利要求l的照明器材，其中所述柔性材料的表面基本上是平 面的，所述设备在基本上平行于所述柔性材料表面的平面的方向上移动 所述巻动^L构。
6. 如权利要求l的照明器材，其中所述柔性材料的表面基本上是平 面的，所述设备围绕基本上平行于所述柔性材料表面的平面的转轴旋转 所述巻动机构。
7. 如权利要求6的照明器材，其中所述柔性材料的第一区域和第二区域中的一个包括二向色滤光片。
8. —种用于在照明器材中使用的控制光束特性的方法，包括用巻动机构在第 一方向上移动柔性材料，以将所述柔性材料的选定 部分定位于所述光束的第一部分中，以使得所述柔性材料的所述选定部 分产生所述光束的第 一预定数量的色彩过滤；在不同于所述第一方向的第二方向上移动所述巻动机构，以对所述 柔性材料进行定位，以使得所述光束的第二部分不通过所述柔性材料的 所述选定部分。
9. 如权利要求8的方法，进一步包括用第二巻动机构移动第二柔性材料，以将所述第二柔性材料的第一部分定位于所述光束中，以使得所述柔性材料的所述第一部分产生所述 光束的第一预定数量的漫射；用所述第二巻动机构移动所述第二柔性材料，以将所述第二柔性材 料的第二部分定位于所述光束中，以使得所述第二柔性材料的所述第二 部分产生所述光束的第二预定数量的漫射。
10. 如权利要求9的方法，进一步包括用第三巻动机构在第三方向上移动第三柔性材料，以将所述第三柔 性材料的选定部分定位于所述光束的第三部分中，以使得所述第三柔性 材料的所述选定部分产生所述光束的第二预定数量的色彩过滤。
11. 如权利要求10的方法，进一步包括在不同于所述第三方向的第四方向上移动所述第三巻动冲几构，以对 所述第三柔性材料进行定位，以使得所述光束的第四部分不通过所述第 三柔性材料的所述选定部分。
12. 如权利要求8的方法，其中所述柔性材料的表面基本上是平面方向上移动所述巻动机构。
13. 如权利要求8的方法，其中所述柔性材料的表面基本上是平面 的，移动所述巻动机构包括围绕基本上平行于所述柔性材料表面的平面的转轴旋转所述巻动机构。
14. 如权利要求13的方法，其中所述柔性材料的所述选定部分包括二向色滤光片。
15. —种用于控制光束特性的设备，包括耦合到巻动机构的柔性材料，所述巻动机构可操作用于在第 一方向 上移动所述柔性材料，并用于对所述柔性材料的选定区域进行定位，以 使得所述光束的第一部分通过所述柔性材料的所述选定区域，其中所述 柔性材料包括第一和第二区域，其产生所述光束的相应的第一和第二预 定数量的色彩过滤；耦合到所述巻动机构的设备，其可操作用于在不同于所述第一方向 的第二方向上移动所述巻动机构，并用于对所述柔性材料进行定位，以使得所述光束的第二部分不通过所述柔性材料的所述选定区域。
16. 如权利要求15的设备，进一步包括耦合到第二巻动机构的第二柔性材料，所述第二巻动机构可操作用 于对所述第二柔性材料的选定区域进行定位，以使得所述光束通过所述 第二柔性材料的所述选定区域，其中所述第二柔性材料包括第一和第二区域，其产生所述光束的相应 的第一和第二预定数量的漫射。
17. 如权利要求16的设备，进一步包括；耦合到第三巻动机构的第三柔性材料，所述第三巻动机构可操作用 于在第三方向上移动所述柔性材料，并用于对所述第三柔性材料的选定 区域进行定位，以使得所述光束的第三部分通过所述第三柔性材料的所 述选定区域，其中所述第三柔性材料包括第一和第二区域，其产生所述光束的相应 的第一和第二预定数量的色彩过滤。
18. 如权利要求17的设备，进一步包括耦合到所述第三巻动机构的第二设备可操作用于在不同于所述第 三方向的第四方向上移动所述第三巻动机构，并用于对所述第三柔性材 料进行定位，以使得所述光束的第四部分不通过所述第三柔性材料的所 述选定区域。
19. 如权利要求15的设备，其中所述柔性材料的表面基本上是平面 的，所述设备在基本上平行于所述柔性材料表面的平面的方向上移动所述巻动机构。
20. 如权利要求15的设备，其中所述柔性材料的表面基本上是平面的，所述设备围绕基本上平行于所述柔性材料表面的平面的转轴旋转所述巻动机构。
21. 如权利要求20的设备，其中所述柔性材料的第一和第二区域中 的一个包含二向色滤光片。
全文摘要
照明器材(100)包括耦合到卷动机构(500)的柔性滤色材料(308)，该卷动机构(500)在第一方向上移动所述材料以将所述滤色材料的选定部分定位于来自于所述器材的一部分光束中。耦合到所述机构的设备可以在第二方向上(506)移动所述机构，以使所述光束的另一部分未被过滤地通过。滤色材料的不同区域(B-I)产生不同的颜色，所述设备可以旋转基本上平行于滤色材料的平面的卷动机构。所述照明器材还可以包括耦合到柔性漫射材料(310)的第二卷动机构(110)，所述柔性漫射材料(310)用于按预定数量漫射该照明器材的至少一部分光束。
文档编号G02B5/30GK101611334SQ200780045776
公开日2009年12月23日 申请日期2007年11月6日 优先权日2006年11月7日
发明者J·卡尔姆斯, K·斯通 申请人:全色彩有限公司