專利名稱：多光束照射系統(tǒng)和照射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多光束照射系統(tǒng)和照射方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，照明系統(tǒng)主要被用于使用白光的通用照射，例如使用白熾燈或熒光燈照明的天花板照明系統(tǒng)，以及用于使用白光的任務(wù)照明，例如白熾燈或鹵素燈聚光燈。最近，提供顔色光的照明系統(tǒng)已經(jīng)被引入專業(yè)以及消費市場，并且這些照明系統(tǒng)正愈加受到市場關(guān)注，特別是用于裝飾目的，以及通過使用特定顔色用于例如形成特定氣氛，而且也出于功能上的原因。特別是，固態(tài)光源尤其是發(fā)光二極管(LED)在亮度、流明效率和可負擔性方面的最近進展已經(jīng)使得LED愈加適合于，在比如顔色可變化的燈、聚光燈、IXD背光、建筑照明、舞臺照明等的寬范圍應用中制作專業(yè)以及消費照明系統(tǒng)。遙控的顏色可變化的LED燈投放在市場上，允許用戶根據(jù)他的愿望改變由LED燈發(fā)射的光束的顔色和強度。通過改變對ー個或多個對象的照射的顔色和強度，用戶可以因此形成各種氣氛，該對象例如為房間、壁、或者比如房間中區(qū)域的部分，例如起居區(qū)域，或者比如房間中的特定對象，例如商店中展出的產(chǎn)品。這種照射也可稱為環(huán)境照明。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的許多照射系統(tǒng)的缺點可以諸如是，已知的顏色可變化的燈，比如顏色可變化的LED燈，只能生成具有固定和預定光束形狀的光束，并且因此在例如壁的表面上生成固定和預定尺寸的受照射區(qū)域(其也可稱為〃照射圖像")。因此，這種燈不為用戶提供改變照射圖像的形狀的功能?，F(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的另ー缺點可以是，光束的方向被固定并且只能通過改變燈本身的取向而可以改變。會希望更容易調(diào)節(jié)光束方向的方式。此外，用戶會發(fā)現(xiàn)不期望的是，已知的燈在同一時間只能提供ー個照射圖像作為單個顔色光斑，即當希望并排的兩個不同顏色時，用戶需要使用兩個燈，每個燈被調(diào)節(jié)到単獨的顏色以提供兩個顏色。期望在照射中更為靈活，特別是當照射對象或房間時。還會期望提供一種多功能照射系統(tǒng)，其允許定義和/或改變照射圖像的方向和/或形狀和/或模式。還會期望提供一種成本有效的系統(tǒng)。還會期望提供一種諸如可以附連到壁的薄的系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的目的是提供ー種可替換的照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)優(yōu)選地另外至少部分地避免ー個或多個上述缺點，并且該照明系統(tǒng)可以另外優(yōu)選地滿足ー個或多個上述期望。為了實現(xiàn)這一點，本發(fā)明在第一方面提供一種用于提供照射圖像的多光束照射系統(tǒng)(此處也稱為〃系統(tǒng)〃)，該多光束照射系統(tǒng)包含
具有可選的準直光學兀件的多個光源，其布置成生成多個光束；
面板，其布置在具有可選的準直光學元件的光源的下游，該面板包含在面板平面中的多個面板節(jié)段；其中多個面板節(jié)段的每個面板節(jié)段布置成含有多個節(jié)段模式的相應節(jié)段模式；以及其中具有可選的準直光學元件的多個光源布置成照射多個面板節(jié)段；
成像透鏡陣列，其布置在面板的下游，該成像透鏡陣列包含在成像透鏡平面中的多個成像透鏡，該成像透鏡平面平行于該面板平面布置在距該面板平面第一距離處；其中多個成像透鏡的每個成像透鏡布置成將多個節(jié)段模式的相應節(jié)段模式成像到多個投影圖像的相應投影圖像中，以及其中多個投影圖像在距該成像透鏡平面預定圖像距離處交疊用以形成該照射圖像。術(shù)語〃投影圖像〃可以尤其是指節(jié)段模式成像在投影表面上的可見效果。短語〃將節(jié)段模式成像到投影圖像中〃可以因此是指節(jié)段模式光學轉(zhuǎn)移到投影表面。投影圖像可以是相應節(jié)段模式的比較銳利圖像，或者是相應節(jié)段模式的比較模糊圖像。該多個投影圖像可另外稱為照射圖像。該照射圖像可以因此一起含有所有的投影圖像。根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)可以因此提供靈活照射系統(tǒng)，從而允許以許多自由度定義投影圖像，并且因此定義該照射圖像。特別是，它可以允許制作尤其由光束(的顔色)和節(jié)段模式定義的不同形狀和不同顔色的照射圖像，因而對借助該照射圖像照射的對象提 供形狀和/或顔色的光效果。不同部分的照射圖像可以分別具有它們自己的顔色。取決于所使用面板的類型和特性，這些光效果可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的，即隨時間變化。另外優(yōu)點可以是，多光束照射系統(tǒng)可以不像例如具有相似光輸出水平的LCD視頻投影儀系統(tǒng)那么昂貴，其可以用作該多光束照射系統(tǒng)的可替換方案以用于投影一投影圖像。然而，通常將不要求具有分辨率如IXD視頻投影儀的分辨率這么大的系統(tǒng)，因為環(huán)境照明可以僅僅需要低分辨率并且有些模糊的投影圖像。另外比如，例如美國專利申請US2005/0122487中描述的基于LED的投影儀的LCD視頻投影儀通常具有富足的分辨率，從而對這種IXD視頻投影儀中的投影透鏡的光學性能強加高的要求；結(jié)果，這種投影透鏡通常是多透鏡元件的昂貴光學布置，以得到高分辨率以及將IXD面板嚴格聚焦地成像在投影表面上。再者，使用相應成像透鏡來成像每個面板節(jié)段可允許使用具有比較小焦距的成像透鏡(例如與下述情形相比，其中單個成像透鏡布置成成像整個面板，由于擴展量守恒，這將需要具有大得多焦距、尺寸大得多的單個成像透鏡)，這允許小厚度的多光束照射系統(tǒng)。
多光束照射系統(tǒng)可以因此能夠生成可調(diào)節(jié)形狀、尺寸、方向、顔色和/或甚至模式的環(huán)境光束。與傳統(tǒng)LCD視頻投影儀相比，在多光束照射系統(tǒng)中可以犧牲分辨率(然而其對于用于投影環(huán)境照明模式不是關(guān)鍵的)以獲得例如流明輸出、平坦度和/或容易構(gòu)造(成本)。因此，多個投影圖像在預定圖像距離處交疊?；谕哥R陣列的這種多光束投影系統(tǒng)可以具有的附加優(yōu)點為也可以投影彩色圖像，而不使用附加貴重部件，比如在例如多面板LCD視頻投影儀中使用的彩色IXD面板、色輪和/或重組立方體(cube)。術(shù)語〃面板〃諸如可以是指在使用時表現(xiàn)出或者能夠表現(xiàn)出ー個或多個模式的設(shè)備。這些模式可以彼此相鄰布置。面板諸如可以是LCD面板或GOBO的布置等。面板可以是反射或透射的。面板和模式的另外實例將在下面給出。模式可以例如對應于幾何(規(guī)則或不規(guī)則)模式、圖片或照片等。〃面板節(jié)段〃可以指面板的節(jié)段，即面板的連續(xù)部分?！ü?jié)段模式〃是指至少在使用時在面板節(jié)段上表現(xiàn)的模式，并且在此處經(jīng)常表示為〃模式〃。術(shù)語〃上游〃和〃下游〃是指項目或特征相對于來自光生成裝置(此處為光源，比如LED)的光傳播的布置，其中相對于來自光生成裝置的光束中的第一位置，更靠近光生成裝置的光束中的第二位置是〃上游〃，以及更遠離光生成裝置的光束中的第三位置為〃下游”
O術(shù)語〃平面中的項目〃特別表示所提及項目在平面中彼此挨著布置(該平面優(yōu)選地是平坦的，但是可替換地可以是彎曲的)，特別是所提及項目并排布置，或者彼此之間直接鄰接，或者相鄰項目之間具有一定間距。術(shù)語"照射多個面板節(jié)段"是指照射多個面板節(jié)段的每個面板節(jié)段的至少部分。也就是說，単獨的面板節(jié)段可以基本上完全或者僅僅部分地被照射。術(shù)語〃平行〃表示所提及項目具有基本上恒定的所提及項目之間的間距。術(shù)語〃相應〃和〃分別〃用于表示第一項目和第二項目主要是ー對ー關(guān)系。例如，〃多個成像透鏡的每個成像透鏡布置成將多個節(jié)段模式的相應節(jié)段模式成像到多個投影圖像的相應投影圖像中〃應在這樣的含義中理解每ー個成像透鏡布置成主要將ー個特定節(jié)段模式成像到ー個特定投影圖像中，而另ー個成像透鏡布置成主要將ー個其它特定節(jié)段模式成像到一個其它特定投影圖像中。將理解，盡管多光束照射系統(tǒng)布置為使得投影圖像在預定距離交疊，投影圖像被投影在例如投影表面上的實際距離可以不同于此預定距離。通常，該預定距離可以在2-15m的范圍內(nèi)，但是用戶當然可以將照射系統(tǒng)布置在距比如壁或天花板的待照射對象任何期望距離處。此外將理解，預定距離不需要是單個特定預定距離，而可替換地可以對應于預定距離范圍。該預定范圍優(yōu)選地對應于用戶期望使用的實際投影距離的范圍。因此，術(shù)語"預定"可以諸如包含這樣的實施例，其中在制作期間設(shè)置ー距離，但是也可以涉及這樣的實施例，其中系統(tǒng)可由用戶調(diào)節(jié)以提供在預定范圍內(nèi)投影圖像的交疊。多個節(jié)段以及相應的多個成像透鏡優(yōu)選地為至少4個，更優(yōu)選地至少6個，甚至更優(yōu)選地至少8個，再優(yōu)選地至少12個，另外優(yōu)選地至少20個，甚至更優(yōu)選地至少30個，以及另外更優(yōu)選地至少100個。這種多個可允許性能和成本之間的良好折中，特別是就照射圖像的亮度、面板成本、面板節(jié)段分辨率和/或設(shè)計與構(gòu)造的容易性而言。成像透鏡優(yōu)選地為薄透鏡，比如菲涅爾透鏡，其布置成將多個面板節(jié)段成像到相應多個投影圖像中。與例如傳統(tǒng)LCD視頻投影儀相比，其中成像透鏡由多個不同透鏡構(gòu)成，所述多個不同透鏡布置成提供LCD視頻投影儀中LCD面板的高質(zhì)量(高分辨率、低畸變)圖像，這會是有利的，因為更加成本有效，同時提供足夠的成像質(zhì)量用于環(huán)境照射目的?？芍赋觯丈鋱D像基本上由面板節(jié)段上的節(jié)段模式定義。照射圖像的分辨率和/或模式可以因此主要由節(jié)段模式定義，并且特別是，不需要由光源的空間布置和/或數(shù)目定義。在下文中描述特定實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，各實施例可以組合。在一個實施例中，第一距離是可調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)面板(平面)和成像透鏡陣列(平面)之間的距離可以有利地允許調(diào)節(jié)例如投影距離和/或投影圖像的銳度。在一個實施例中，多光束照射系統(tǒng)可以還包含照射透鏡陣列，其布置在具有可選的準直光學元件的光源的下游以及面板的上游，該照射透鏡陣列包含在照射透鏡平面中的多個照射透鏡，該照射透鏡平面平行于該面板平面布置在距該面板平面第二距離處；其中該照射透鏡陣列布置成根據(jù)該光束形成多個照射光束，其中每個照射光束布置成照射多個面板節(jié)段的相應面板節(jié)段。 該照射透鏡陣列可以減小相鄰面板節(jié)段之間的〃串擾"，因為該陣列可以避免來自給定面板節(jié)段的光到達相鄰成像透鏡并且導致衛(wèi)星圖像。再者，照射透鏡可以提供面板節(jié)段的嚴格定義的位置的照射。在一個實施例中，第二距離是可調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)面板(平面)和照射透鏡陣列(平面)之間的距離可具有改變面板節(jié)段被照射的份額的尺寸的效果，并且因此可以有利地允許特別是調(diào)節(jié)投影圖像的有效尺寸以及因此調(diào)節(jié)照射圖像的有效尺寸。在一個實施例中，光源為發(fā)光二極管(LED)光源。使用LED光源會是有利的，因為LED光源可以提供緊湊和/或明亮和/或高效光源。此外，與傳統(tǒng)光源相比，具有優(yōu)選地單獨準直器的多個LED (其為比較小的光源)可以有利地允許薄的系統(tǒng)。另外，使用LED會是有利的，因為LED可以發(fā)射比傳統(tǒng)光源少的紅外輻射，因而防止加熱例如面板、照射透鏡陣列和/或成像透鏡陣列。然而可替換實施例可以使用不同光源，例如ー個或多個小尺寸的傳統(tǒng)UHP燈，其具有(多個)反射器作為(多個)準直器。在一個實施例中，多個照射透鏡大于多個光源，并且多個照射透鏡和多個光源布 置成將單個光源的光束分布在多于ー個照射透鏡上。這可以例如有利地允許使用由單個光源發(fā)射的光，利用相應照射光束照射多個面板節(jié)段，這會是經(jīng)濟的。此外，由于投影圖像交疊，這可以改進照射圖像的照射均勻性。如果光束與照射透鏡對準，光束中的偽影對于多個投影圖像可以相同并且累積在照射圖像中。通過將光束的不同部分投影在彼此之上，在一定程度上可以平均出(average out)可能的光束偽影。在可替換實施例中，多個照射透鏡小于多個光源，并且多個照射透鏡和多個光源布置成將多個光源的光束分布在ー個照射透鏡上。這可以有利地改進均勻性。此外，與使用較少的較大光源相比，使用較多的(larger plurality of)小光源可以導致更薄的系統(tǒng)。在一個實施例中，多光束照射系統(tǒng)布置成允許相對于并且平行于照射透鏡偏移節(jié)段模式。術(shù)語〃偏移〃是指通過平移將節(jié)段模式定位在面板平面中另一位置。多光束照射系統(tǒng)可以例如具有控制器用于在面板上偏移節(jié)段模式，或者在面板平面中偏移面板本身。這可以有利地允許改變投影光束的有效方向以及投影圖像的位置。在多光束照射系統(tǒng)的一個實施例中
成像透鏡和照射透鏡具有基本上相等的焦距，并且
第一距離和第二距離之和是在成像透鏡的焦距的I. O到2. O倍之間。優(yōu)選地，第一距離和第二距離之和是在成像透鏡的焦距的I. O到I. 5倍之間。在一個實施例中，第一距離基本上等于焦距，并且第二距離為焦距的O. O至I. O倍，優(yōu)選地O. O至O. 5倍。這些條件可以提供投影圖像的質(zhì)量、相鄰投影圖像之間的交疊和/或多光束照射系統(tǒng)的系統(tǒng)效率之間的合理平衡。當也調(diào)節(jié)第二距離，并且可選地也調(diào)節(jié)第一距離和/或節(jié)段模式時，可以獲得變焦效果。在一個實施例中，面板包含可電氣操作的顯示面板。可電氣操作的顯示面板優(yōu)選地為LCD面板，甚至更優(yōu)選地為灰階LCD面板。可電氣操作的顯示面板布置成為面板節(jié)段提供節(jié)段模式。節(jié)段模式優(yōu)選地為動態(tài)的節(jié)段模式。術(shù)語"動態(tài)的"是指節(jié)段模式的隨時間變化行為動態(tài)的節(jié)段模式可以因此被認為是多個不同節(jié)段模式的序列，所述序列依次被提供在面板上。通過在不同靜態(tài)節(jié)段模式之間改變或者通過使用隨時間改變的一個或多個動態(tài)的節(jié)段模式，使用可電氣操作的顯示面板可以因此允許投影圖像容易地從ー個顔色和/或模式改變到另一顏色和/或模式。
在另ー實施例中，電氣操作的面板布置成使節(jié)段模式相對于相應面板節(jié)段位移。這可以允許以方便方式相對于并且平行于照射透鏡偏移節(jié)段模式。特別地，這可以通過改變顯示的節(jié)段模式在電氣操作的面板上的位置來實現(xiàn)，并且不要求面板或面板節(jié)段的機械運動。這可以允許控制投影圖像的有效方向，例如從而改進所有節(jié)段的投影模式的交疊。該位移可包含基本上連續(xù)位移，即節(jié)段模式在關(guān)聯(lián)面板節(jié)段上的運動。這可以允許例如在投影表面上方便地提供運動模式。在可替換實施例中，面板包含靜態(tài)設(shè)備，優(yōu)選地選自由下述組成的群組滑塊(slide)和穿孔GOBO板。靜態(tài)設(shè)備包含節(jié)段模式。這可以允許實現(xiàn)非常成本有效的系統(tǒng)，因為它不涉及電氣生成節(jié)段模式。靜態(tài)設(shè)備可以優(yōu)選地可從多光束照射系統(tǒng)移除以及插入該多光束照射系統(tǒng)，從而容易地改變投影圖像。因而，優(yōu)選地，與不同投影圖像(例如不同形狀和/或不同顔色的節(jié)段模式)關(guān)聯(lián)的多個靜態(tài)設(shè)備可以被提供，從而允許用戶通過從多個靜態(tài)設(shè)備選擇一個靜態(tài)設(shè)備并且將選擇的設(shè)備插入多光束照射系統(tǒng)中而在不同投影圖像之間選擇。
在一個實施例中，多光束照射系統(tǒng)布置成通過添加具有可選的準直光學元件的至少附加光源到具有可選的準直光學元件的多個光源而是可擴展的。這可以有利地允許提高系統(tǒng)的性能，特別是亮度或流明輸出。在另ー實施例中，多光束照射系統(tǒng)布置成通過另外添加至少面板節(jié)段和關(guān)聯(lián)成像透鏡，以及優(yōu)選地也添加關(guān)聯(lián)照射透鏡而是可擴展的。在一個實施例中，多個光源包含至少兩個類型的光源，其布置成在不同波長生成光束。不同波長也可以稱為不同顔色。優(yōu)選地，每個面板節(jié)段被源于ー個類型的光源的光照射，至少兩個不同面板節(jié)段分別被不同顔色照射。這可以例如允許使用黑白面板，其中得到的照射圖像的顏色是通過重疊多個單色投影圖像而獲得，每個單色投影圖像根據(jù)由關(guān)聯(lián)光源生成的光的顏色而貢獻顏色。由于在面板上不存在否則是吸收性的濾色器的原因引起的例如能量效率的原因，和/或由于成本原因，使用這種黑白面板會是有利的。此外，由于投影圖像可以比較模糊，由于投影圖像的不理想交疊引起的小的顏色誤差可能不太明顯，或者足夠小，并且因此對于多光束照射系統(tǒng)的用戶是可接受的。在多光束照射系統(tǒng)的一個實施例中
多個成像透鏡布置在NxM矩陣布置中，相鄰成像透鏡之間具有成像透鏡節(jié)距，
多個面板節(jié)段布置在相應NxM矩陣布置中，相鄰面板節(jié)段之間具有節(jié)段節(jié)距，
節(jié)段節(jié)距大于成像透鏡節(jié)距。這可以有利地移除或至少減小多個投影圖像之間的重疊誤差。在另ー實施例中，面板布置成調(diào)適節(jié)段節(jié)距。這允許也在投影距離改變時移除或至少減小重疊誤差。在一個實施例中，成像透鏡陣列布置成提供全局透鏡動作。術(shù)語〃全局透鏡動作〃涉及投影光束，其由多個成像透鏡形成，相對于彼此略微會聚，并且基本上指向全局焦點。結(jié)果，多個投影圖像之間的重疊誤差可以至少部分地減小。特別是，當全局焦點定位在投影表面時，重疊誤差可以是最小的。在一個實施例中，至少兩個或更多個節(jié)段模式基本上相同。在另ー實施例中，所有節(jié)段模式基本上相同。通過重疊多個基本上相同的中等亮度投影圖像，系統(tǒng)可以因此提供高亮度照射圖像。
在一個實施例中，多個面板節(jié)段的至少兩個面板節(jié)段布置成被單個光束照射，SP被由單個光源生成的ー個光束照射。這可以有利地平均出單個光束中的亮度和/或顔色差異，因為當在形成照射圖像中交疊時，與至少兩個面板節(jié)段關(guān)聯(lián)的投影圖像可以平均出這
些差異。在一個實施例中，所有面板節(jié)段被提供作為單個面板的部分。在另ー實施例中，所有面板節(jié)段被提供作為單個面板的部分的矩陣布置。單個面板可以例如是可購得的具有大的像素數(shù)的LCD面板，并且面板節(jié)段可以對應于相鄰、優(yōu)選地不交疊的具有中等像素數(shù)的LCD面板部分。這可以促進例如多個節(jié)段模式的位移的提供和操縱。單個面板可以例如是面板對角線長至少5英寸或者近似12. 5cm,優(yōu)選地至少12英寸或者近似30cm的IXD面板，或者是甚至更大尺寸的面板。單個面板可以例如是分辨率至少為640x480像素的LCD面板。在一個實施例中，所有投影圖像被成像到相對于成像透鏡的基本上相同預定方向、中。特別是，系統(tǒng)可以布置成提供所有投影圖像從而在大程度上交疊，特別是交疊超過90%(在預定距離)。術(shù)語〃交疊超過90%〃是指每個投影圖像演示與多個投影圖像的每個其它投影圖像的交疊，覆蓋每個投影圖像的尺寸的至少90%的區(qū)域。結(jié)果，照射圖像的亮度可以高效地建立。另外，使用由多個顏色光的相應光束照射的単色節(jié)段模式形成的單ー顏色投影圖像，彩色照射圖像可以因此有利地被建立。在實例中，多個光源包含一個或多個紅光LED、一個或多個綠光LED、一個或多個藍光LED和透射黒白IXD面板，該面板的第一面板節(jié)段被紅光LED生成的紅光照射，第二面板節(jié)段被綠光LED生成的綠光照射，并且第三面板節(jié)段被藍光LED生成的藍光照射。第一面板節(jié)段被成像到第一、紅光投影圖像中，第二面板節(jié)段被成像到第二、綠光投影圖像中，并且第三面板節(jié)段被成像到第三、藍光投影圖像中。紅光、綠光和藍光投影圖像交疊，并且因此構(gòu)成全彩色照射圖像。也可以應用其它顏色組合。在一個實施例中，多光束照射系統(tǒng)具有厚度、寬度和高度，其中厚度小于多光束照射系統(tǒng)的寬度和高度，并且優(yōu)選地小于寬度和高度的50%。厚度在生成的光的下游方向定義。寬度和高度垂直于生成的光的下游方向定義。厚度可以在在大程度上由具有準直光學元件的光源的尺度、第一距離和第二距離確定。第一距離可以在大程度上由成像透鏡的焦距確定。寬度和高度可以在大程度上由面板的尺度確定。與例如LCD視頻投影儀相比，多光束對準系統(tǒng)可以有利地具有比較小厚度與其中單個成像透鏡被用于成像整個面板的系統(tǒng)相比，使用在成像透鏡平面中并排布置的多個成像透鏡用于成像在面板平面中并排布置的多個相應面板節(jié)段可以特別地允許更薄的系統(tǒng)。在另ー實施例中，厚度小于8cm，優(yōu)選地小于5cm,而寬度和高度均大于IOcm,優(yōu)選地大于20cm。在一個實施例中，多光束照射系統(tǒng)還包含系統(tǒng)控制器,其布置成控制
用于控制投影圖像的顔色和/或亮度的由光源生成的光束的顔色和/或亮度；和/或 用于控制例如投影圖像的形狀和位置的在面板節(jié)段上提供的節(jié)段模式；和/或 用于調(diào)節(jié)投影圖像的銳度和/或用于定義預定投影距離的第一距離；和/或 用于調(diào)節(jié)投影圖像的尺寸的第二距離；和/或
用于調(diào)節(jié)投影圖像的交疊的節(jié)段模式之間的節(jié)距、照射透鏡之間的節(jié)距和/或成像透鏡之間的節(jié)距；和/或
用于定義和/或改變投影圖像的方向的面板的橫向平移和/或節(jié)段模式在面板上相對于成像透鏡和/或相對于照射透鏡的橫向平移。
這可以促進用戶容易使用多光束照射系統(tǒng)，特別是當它被用作靈活且揮發(fā)性照射系統(tǒng)時。這可以進ー步改進投影圖像的質(zhì)量。例如可以取決于一天的時間或者取決于人的存在而改變顔色。顔色和/或亮度可以由控制器依賴于例如下述來控制傳感器信號、某一天和/或這天的時間、或者用戶的輸入。用戶的輸入可以例如從用戶操作的遙控單元提供，遙控單元布置成依賴于用戶對遙控單元的輸入而提供控制信號到控制器。用戶的輸入可以被提供作為來自預定多個預定設(shè)置的選擇，或者作為自由可編程的設(shè)置，其中例如從由用戶提供用于例如光源和/或節(jié)段模式的多個設(shè)置來編譯該用戶的輸入。在另一實施例中，多光束照射系統(tǒng)還包含攝像機，其中
攝像機布置成捕獲使用多光束照射系統(tǒng)照射或預期照射的對象的攝像機圖像，并且布置成通過分析攝像機圖像確定圖像探測結(jié)果；以及
系統(tǒng)控制器布置成依賴于圖像探測結(jié)果定義投影圖像。確定圖像探測結(jié)果可以例如包含辨識對象的存在和/或位置和/或尺度，該對象比如為壁上的圖畫。定義投影圖像于是可以例如對應于在面板上定義節(jié)段模式并且將投影光束導向?qū)ο?，例如用于照射對象?或投影照射模式在對象周圍。當對象的位置和/或多光束照射系統(tǒng)的位置改變時，投影圖像位置和/或尺寸于是可以自動地調(diào)節(jié)，而不需要用戶干預。可替換地，系統(tǒng)控制器可以布置成提供多個照射建議給用戶，每個照射建議對應于具體照射圖像；接受用戶根據(jù)照射建議作出的選擇；以及依賴于該選擇定義投影圖像。根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供根據(jù)任何ー個上述實施例的多光束照射系統(tǒng)用于投影低分辨率模式作為環(huán)境照明的用途，優(yōu)選地通過投影多個投影圖像到投影表面上。該用途提供了定義和/或改變(多個)環(huán)境照明條件的方便方式。環(huán)境照明可以涉及房間的氣氛，或者涉及房間中的特定對象。根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供ー種提供多個投影圖像到對象的照射方法，該方法包含
使用具有可選的準直光學元件的多個光源生成多個光束；
在面板的相應面板節(jié)段上提供多個節(jié)段模式，該面板節(jié)段布置在面板平面中；
使用多個光束照射多個面板節(jié)段；以及
使用成像透鏡陣列將多個節(jié)段模式成像到相應多個投影圖像中，該成像透鏡陣列包含在成像透鏡平面中的相應多個成像透鏡，該成像透鏡陣列布置在面板的下游并且平行于面板布置在距面板平面第一距離處，其中多個投影圖像在距成像透鏡平面預定圖像距離處交疊用于形成該照射圖像；以及提供該照射圖像到對象。該目的可以有利地利用多個投影圖像實現(xiàn)。多個投影圖像可以因此形成照射圖像，該照射圖像可以含有由來自多個含有面板的節(jié)段模式的投影圖像構(gòu)成的照射模式。當例如對象為比如房間的壁或天花板的投影表面時，或者當例如對象為比如在商店中展出的產(chǎn)品的物件時，具有該照射模式的照射圖像可以例如投影在對象上。例如當對象為壁上的圖片時，照射模式可以例如被提供在對象周圍，該照射模式可以對應于圖片周圍的彩色光暈投影。
在該方法的一個實施例中，使用多個光束照射多個面板節(jié)段包含
使用在照射透鏡平面包含多個照射透鏡的照射透鏡陣列，根據(jù)該光束形成相應多個照射光束，其中照射透鏡陣列布置在具有可選的準直光學元件的光源的下游，布置在面板的上游，并且平行于面板平面布置在距該面板平面第二距離處；以及
使用該多個照射光束照射多個面板節(jié)段，其中每個照射光束照射多個面板節(jié)段的相應面板節(jié)段。如上所述，這可以有利地減小相鄰節(jié)段之間的串擾。再者，照射光束可以有利地定義面板節(jié)段的哪個部分被有效地圖像，因為受照射部分被有效地圖像，而未受照射的黑暗部分有效地不被圖像。在該方法的一個實施例中，至少兩個或更多個節(jié)段模式基本上相同。在另ー實施例中，所有節(jié)段模式基本上相同。通過重疊多個基本上相同的中等亮度的投影圖像，該方法可以因此提供聞売度照射圖像。、根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供ー種使用根據(jù)任何ー個上述實施例的多光束照射系統(tǒng)的照射方法。該方法可以提供定義和/或改變照射中的投影圖像的方便方式。根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供一種用于與根據(jù)任何ー個上述實施例的多光束照射系統(tǒng)一起使用的面板，該面板包含多個面板節(jié)段布置成，至少在多光束照射系統(tǒng)使用期間，含有在相應面板節(jié)段上的多個節(jié)段模式。在一個實施例中，多個面板節(jié)段為至少4個，優(yōu)選地至少6個，更優(yōu)選地至少8個，甚至更優(yōu)選地至少12個，另外優(yōu)選地至少20個，再優(yōu)選地至少30個，甚至更優(yōu)選地至少100個。在一個實施例中，該面板為面板直徑為至少7英寸(或17. 8cm)，優(yōu)選地至少15英寸(或38cm)的面板。在一個實施例中，該面板包含電氣操作的顯示面板，優(yōu)選地IXD面板，甚至更優(yōu)選地灰階LCD面板，其優(yōu)選地布置成為面板節(jié)段提供動態(tài)的節(jié)段模式。在另ー實施例中，電氣操作的面板布置成相對于關(guān)聯(lián)的面板節(jié)段位移該節(jié)段模式。在可替換實施例中，該面板包含靜態(tài)設(shè)備，優(yōu)選地選自由下述組成的群組滑塊和穿孔GOBO板。根據(jù)本發(fā)明的面板和面板實施例的優(yōu)點將通過上述描述而清楚。在此文檔通篇中，術(shù)語〃藍光〃或〃藍光發(fā)射〃特別是指波長在約410_490nm的范圍內(nèi)的光。術(shù)語〃綠光〃特別是指是指波長在約500-570nm的范圍內(nèi)的光。術(shù)語〃紅光"特別是指是指波長在約590-680nm的范圍內(nèi)的光。術(shù)語"黃光"特別是指是指波長在約560-590nm的范圍內(nèi)的光。術(shù)語〃光〃在此處特別是指可見光，即波長選自約380_780nm的范圍的光。除非另外指出，并且在適用且技術(shù)上可行吋，短語〃選自由多個元件組成的群組〃也可以涉及兩個或更多個列舉的元件的組合。比如〃之下〃、〃之上〃、〃頂部〃和〃底部〃的術(shù)語是指在下述情況下將獲得的項目的位置或布置多光束照射系統(tǒng)基本上平坦布置在基本上水平表面上，照明系統(tǒng)底面基本上平行于基本水平表面并且背對天花板面向房間。然而，這不排除在其它布置中使用多光束照射系統(tǒng)，比如倚著壁，或者在其它例如豎直布置中使用多光束照射系統(tǒng)。


現(xiàn)在僅僅通過實例方式，參考示意性附圖描述本發(fā)明的實施例，附圖中相應附圖標記表示相應部分，并且附圖中
圖I示意性描述根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)的示例性實施例；
圖2示意性示出根據(jù)ー個實施例的面板節(jié)段在面板上的布置；
圖3示意性示出由圖2的布置得到的照射圖像；
圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)的示例性實施例及其尺度；
圖5a-圖5c示意性示出用于在根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)中使用的面板的示例性實施例；
圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例，可以如何改變投影光束的方向；
圖7a和圖7b說明根據(jù)本發(fā)明多個實施例的調(diào)節(jié)；
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)的實施例；
圖9示出用于在根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)中使用的成像透鏡陣列40 ;以及 圖10、圖Ila和圖Ilb不出根據(jù)本發(fā)明多個實施例的用途。
具體實施例方式圖I示意性描述根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)I的示例性實施例。多光束照射系統(tǒng)I布置在距投影表面60投影距離Lp處。投影距離Lp也可稱為〃圖像距離〃。多光束照射系統(tǒng)I含有具有準直光學元件12的光源11的陣列10。更具體地，圖I所示實施例含有具有準直光學元件12的LED光源11的LED陣列10?？商鎿Q實施例可以使用可替換類 型的光源，比如例如白熾燈、放電燈或激光器。然而，在下面描述中，我們將涉及LED光源和LED光束，從而不使描述晦澀模糊。準直光學元件12包含準直器透鏡和/或鏡。準直光學元件12在可替換實施例中可以缺失，并且因而將另外稱為可選的準直光學元件12。在操作期間，LED陣列10生成多個LED光束13，其具有基本上相同的張開角，所述光束被引導照射面板30的面板節(jié)段32的至少部分。面板節(jié)段32布置在平面35中，該平面35另外稱為面板平面35。在所示實例中，面板節(jié)段32分隔節(jié)距P。面板30示為透射面板，但是在可替換實施例中，面板30可以是反射面板并且關(guān)聯(lián)附加光學元件可以被提供用于適當?shù)貙⒐庖龑У胶碗x開反射面板。如圖I所示的多光束照射系統(tǒng)I還具有位于LED陣列10 (在照射透鏡陣列20的上游)和面板30 (在照射透鏡陣列20的下游)之間的照射透鏡22的照射透鏡陣列20。照射透鏡22布置在平面25中，該平面25另外稱為照射透鏡平面25。照射透鏡陣列20優(yōu)選地使用準直光學元件12利用基本上平行的LED光束13來照射。照射透鏡22布置成將LED光束成形為用于照射多個節(jié)段32的多個照射光束23，因此定義被有效地圖像到投影表面60上的多個節(jié)段32的部分。在可替換實施例中，照射透鏡陣列20缺失，并且多個節(jié)段32的照射直接由多個LED光束13提供，該多個LED光束13是由具有準直光學元件12的LED光源11的生成。多光束照射系統(tǒng)I還具有成像透鏡42的成像透鏡陣列40。成像透鏡42布置在平面45中，該平面45另外稱為成像透鏡平面45。成像透鏡42布置成將多個面板節(jié)段32的相應面板節(jié)段32成像到相應投影光束50中，用于形成面板節(jié)段32上的節(jié)段模式34在投影表面60上的投影圖像52，如圖I中中間成像透鏡42和中間面板節(jié)段32所示。術(shù)語〃多光束照射系統(tǒng)〃因而涉及使用多個成像透鏡42形成的多個投影光束50，該多個成像透鏡42通過成像多個節(jié)段模式34，而在該預定圖像距離Lp處形成多個交疊的投影圖像52，并且因此構(gòu)成構(gòu)成照射圖像53。投影圖像52的尺寸在圖I中用S表示。注意，圖I中表示的S對應干，當面板30置為非常靠近照射透鏡陣列30使得整個面板節(jié)段32被成像時，投影圖像52的尺寸。將理解，當面板30置于距照射透鏡陣列20距離d2時，面板節(jié)段32可以僅僅部分地受照射投影圖像52的有效尺寸(對應于受照射部分的投影)于是將借助S表示。將理解，盡管多光束照射系統(tǒng)I被布置從而使投影圖像52在預定距離Lp (其根據(jù)投影透鏡陣列平面45計算)交疊，投影光束50被投影到投影表面60上用于形成投影圖像52的實際距離可以不同于此預定距離Lp。另外在此文本中，利用附圖標記Lp來引用實際距離，并且僅在有關(guān)場合中具體引用該預定距離和/或該實際距離。此外將理解，預定距離Lp不需要是ー個特定預定距離，而可以可替換地對應于預定距離范圍。預定范圍優(yōu)選地對應于用戶期望使用的實際投影距離的范圍。各種實施例是可能的每個LED 11可以與單個照射透鏡22關(guān)聯(lián)，但是實際情況不一定如此。還有可能將來自給定LED 11的光分布在多個照射透鏡22上，或者借助ー個照射透鏡22收集來自多個LED 11的光。另外，會是有利的是爭取照射透鏡陣列20的均勻照射，但是這不是必須條件。投影圖像52在投影表面60被投影在彼此之上，因而形成來自所有投影圖像52的照射圖像53，或者來自至少部分的多個投影圖像52的照射圖像53。因此，多個顏色的照射圖像可以通過使用被不同顔色光照射的，面板30的面板節(jié)段32上的不同節(jié)段模式34而形成。照射圖像可以因此含有照射模式，該照射模式由面板節(jié)段32上的相應節(jié)段模式34的多個圖像構(gòu)成，所述多個圖像為相應投影圖像52的部分。在圖I中，成像陣列40和面板30之間的距離用距離dl表示，照射陣列20和面板 30之間的距離用距離d2表示，并且照射陣列20和成像陣列40之間的距離用距離Ls表示，距離Ls對應于Ls=dl+d2。具有可選的準直光學元件12的多個LED光源11可以在平面15中并排布置，該平面15也可稱為光源平面15。多個LED光源11可以例如布置在第一網(wǎng)格布置中，比如LED光源的方形或矩形IxJ矩陣或者六角形IxJ矩陣。多個照射透鏡22可并排布置在第二平面25中，該第二平面25也可稱為照射透鏡平面，例如布置成第二網(wǎng)格布置，比如照射透鏡的KxL矩陣。K和L可以分別等于I和J，KxL矩陣相對于IxJ矩陣對準每個照射透鏡42于是與ー個LED光源11關(guān)聯(lián)。K和/或L可以分別大于I和/或J，KxL矩陣相對于IxJ矩陣對準ー個LED光源11的光于是可以分布在多個照射透鏡22上。多個面板節(jié)段32并排布置在第三平面35中，該第三平面35可以稱為面板平面，例如布置在第三網(wǎng)格布置中，比如方形、矩形或六角形網(wǎng)格，例如面板節(jié)段32的NxM矩陣。多個面板節(jié)段32可以例如對應于單個面板的不同部分。N優(yōu)選地至少為2并且M優(yōu)選地至少為2。多個面板節(jié)段(對應于此矩陣布置中NxM的乘積)優(yōu)選地至少為4個，更優(yōu)選地至少6個，甚至更優(yōu)選地至少8個，再優(yōu)選地至少12個，甚至更優(yōu)選地至少30個，并且再優(yōu)選地至少100個。多個面板節(jié)段優(yōu)選地為單個面板(例如單個LCD面板)的部分。單個面板可以例如為面板對角線長度為至少5英寸或者近似12. 5cm，優(yōu)選地至少12英寸或者近似30cm的面板。N和M優(yōu)選地等于K和し多個成像透鏡42并排布置在第四平面45中，該第四平面45可以稱為成像透鏡平面，例如布置在第四網(wǎng)格布置中，比如與面板節(jié)段32的NxM矩陣對準的成像透鏡42的NxM矩陣，使得每個成像透鏡布置成投影相應面板節(jié)段32的投影圖像52。第一平面、第二平面、第三平面和第四平面可以都彼此平行。I、K和N可以相等并且J、L和M可以相等。多光束照射系統(tǒng)I于是形成基本上多個微型投影儀，每個投影儀包含ー個具有可選的準直光學元件12的LED 11、優(yōu)選地ー個照射透鏡22、ー個面板節(jié)段32和ー個成像透鏡42以用于形成多個(至少部分地交疊)投影圖像52。在一個實施例中，這種多光束照射系統(tǒng)I可布置成容納另ー微型投影儀，該投影儀包含具有可選的準直光學元件12的LED 11、優(yōu)選地ー個照射透鏡22、ー個面板節(jié)段32和ー個成像透鏡42。這使得有可能容易擴展多光束照射系統(tǒng)1，特別是用于增大多光束照射系統(tǒng)I的流明輸出的總量。
圖2示出根據(jù)ー個實施例的面板30上面板節(jié)段34的布置。在圖2的布置中，面板30分為多個六個面板節(jié)段32。多個六個面板節(jié)段32被提供在Ν=3列且Μ=2行、列節(jié)距Px且行節(jié)距Py的矩形NxM矩陣布置中。節(jié)段模式34示意性繪制在每個該六個面板節(jié)段32上。節(jié)段模式34單獨地表示為34-1，34-2，. . .，34-6。圓14表示照射光束(13或23)在與面板30相交時的橫截面。所有節(jié)段模式34可以相同，導致六個重疊的基本上相同的投影圖像構(gòu)成的照射圖像，并且因而與利用單個LED的投影儀將得到的投影圖像相比，具有比較高亮度。節(jié)段模式34可替換地可以不同，特別是當至少兩個不同面板節(jié)段32用不同顔色的照射光束照射時，導致六個重疊的不同顔色的投影圖像構(gòu)成的照射圖像，因而形成全彩色照射圖像。圖3示出由圖2的布置得到的六個投影圖像52構(gòu)成的照射圖像53。六個投影圖像52單獨地表示為52-1，52-2，· · ·，52-6,分別對應于與節(jié)段模式34-1,34-2, · · ·，34-6關(guān)聯(lián)的投影圖像。當成像透鏡42之間的水平和豎直節(jié)距分布與面板節(jié)段32的列節(jié)距Px和行節(jié)距Py相同，并且節(jié)段模式34分別相對于相應面板節(jié)段32同樣定位吋，六個投影圖像52將交疊，偏移Ox對應于列節(jié)距Px并且Oy對應于行節(jié)距Py。在遠場，這些偏移與投影圖像的尺寸S會是足夠小的，并且這種偏移的存在會是可接受的。通過控制単獨投影光束，例如通過在相應面板節(jié)段32上偏移単獨的節(jié)段模式34，或者例如通過相對于面板30偏移成像透鏡陣列40，則交疊可以改迸，即偏移可以減小。通過為包含成像透鏡42的成像透鏡陣列40提供全局透鏡動作，即通過布置成像透鏡42使得相應投影光束50會聚到全局焦點位置，偏移可以例如靜態(tài)地校正。通過在比面板節(jié)段32之間節(jié)距略微小的節(jié)距使用成像透鏡42，偏移可以例如靜態(tài)地校正。當面板30為可電氣操作的面板，比如IXD面板時，通過在面板30上略微平移單獨的節(jié)段模式34，可以例如電氣校正該偏移。d表示成像透鏡42之間的節(jié)距，并且Lp/dl對應于當成像透鏡42聚焦在面板30上時的圖像放大因子，則節(jié)段模式34之間的節(jié)距可以選擇為約d+(dl/Lp)*d，從而基本上消除偏移?？商鎿Q地，d表示成像透鏡42之間的節(jié)距，并且Lp/Ls對應于當成像透鏡42可替換地聚焦在照射透鏡22上時的圖像放大因子，則節(jié)段模式34之間的節(jié)距可以選擇為約d+(Ls/Lp)*d，從而基本上消除偏移。節(jié)段模式34之間的節(jié)距因而應例如比成像透鏡42之間的節(jié)距大幾個百分比。優(yōu)點在于，在面板30中通過改變面板30上節(jié)段模式34之間的節(jié)距，而不是改變例如成像透鏡陣列40的成像透鏡42的節(jié)距或全局透鏡動作，則可以電氣應對可變化的投影距離Lp。圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)I的示例性實施例。LED陣列10、照射透鏡陣列20、面板30和成像透鏡陣列40布置在在具有寬度Ws、深度Ds和高度Hs的體積中的基本上平行平面(15，25，35，45 ;見圖I)中。在使用期間，投影光束50優(yōu)選地相對于成像透鏡陣列40的平面的法線在小于45°的角度，典型地相對于成像透鏡陣列40的平面45的法線在基本上0°的標稱角度，或者相對于法線在角度Φ (見圖6)離開多光束照射系統(tǒng)I。深度Ds小于寬度Ws并且小于高度Hs。在第一實例中，多光束照射系統(tǒng)I布置成，使用具有準直器光學元件12的LED 11，在距離Lp=2m投影直徑大約S=50cm的照射圖像,該LED發(fā)射張開角為a =arctan (S/2L)=7°的LED光束。可以使用8x8的LED矩陣布置中的1 6個LED 11 (具有Immxlmm LED管芯尺寸)和7°準直器12，照射10x10cm IXD面板。寬度Ws和高度Hs對應于IXD面板的尺寸并且因此均為10cm。利用這樣照射透鏡22和成像透鏡42 :節(jié)距為1cm，每個透鏡焦距為4cm，定位在彼此相距ー距離Ls，焦距相等，則可以投影像素節(jié)距為O. 2mm的，約50x50像素的10x10節(jié)段模式34。光學系統(tǒng)的總深度Ds為LED 11和準直器12的深度(約為3cm)和距離Ls (為4cm)之和，即總深度Ds約為7cm。(7cm的)深度Ds因而小于寬度Ws和高度Hs (分別為10cm)。在第二實例中，多光束照射系統(tǒng)I包含可購得的LCD面板，其面板直徑為7英寸(或者近似17. 8cm),長寬比為4 3以及分辨率為640x480黑白像素。面板30因而具有14. 2cm的寬度Ws和10. 6cm的高度Hs。照射透鏡22以及成像透鏡42具有2. Ocm的直徑，4. Ocm的焦距并且布置在7x5矩形陣列中。多光束照射系統(tǒng)I還具有150個厚度為Icm的具有準直器光學元件12的LED 11(50個紅光LED、50個綠光LED和50個藍光LED)，該LED發(fā)射張開角為α=14°的LED光束。可指出，由于150個LED為可以緊湊堆積的小光源，因此可以使用厚度小于第一實例的更小的準直器光學元件12。面板30和成像透鏡陣列40之間的第一距離dl為4. 08cm,以用于將面板節(jié)段32上的節(jié)段模式34成像在2. Om的預定圖像距離Lp。面板30和照射透鏡陣列20之間的第二距離d2為O. Ocm,即照射透鏡陣列20定位為直接接觸面板30，使得面板節(jié)段34基本上完全被照射光束23照射。總深度Ds因而約為5cm，這近似為寬度Ws的35%并且近似為高度Hs的47%。第二實例的多光束照射系統(tǒng)2將約90x90像素的7x5節(jié)段模式34以O(shè). 22mm像素節(jié)距投影在面板30上，得到在2. Om的預定圖像距離處Ilmm節(jié)距的由90x90圖像像素構(gòu)成的照射圖像。圖5a-圖5c不意性不出用于在根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)I中使用的面板30的不同示例性實施例。圖5a示出面板30，該面板包含電氣可控制的面板300，比如IXD面板。從控制器302操作面板30，該控制器電連接到面板300用于在面板300上顯示圖像。圖像可以對應于相應多個面板節(jié)段32上的多個節(jié)段模式34。控制器302布置成通過輸入端304接收控制命令和/或定義圖像的數(shù)據(jù)?？刂破?02可選地經(jīng)由接ロ 305連接到存儲器306，該接ロ允許檢索定義ー個或多個預定義圖像的預存儲數(shù)據(jù)。控制器還可被配備以將通過輸入端304接收的數(shù)據(jù)存儲在存儲器306中，從而在后續(xù)使用期間能夠檢索ー個或多個預加載的圖像。輸入端304可以連接到攝像機(未示出)，其布置成捕獲攝像機圖像并且確定通過分析攝像機圖像而圖像探測結(jié)果。圖像探測結(jié)果可以經(jīng)由輸入端304被提供到控制器302，該控制器可以例如依賴于圖像探測結(jié)果而檢索預加載的圖像其中之一。圖5b示出包含半透明滑塊310的面板30，該滑塊在相應多個面板節(jié)段32上承載多個節(jié)段模式34，該節(jié)段模式在此實例中由幾何形狀314定義。半透明滑塊310可以可拆卸和插入多光束照射系統(tǒng)I。用戶可以例如具有多個半透明滑塊310，每個滑塊具有不同節(jié)段模式34，從而允許用戶在多個照射圖像之間改變。另外，半透明滑塊310也可以布置或可布置成恒定環(huán)路的形式，類似于輸送帯。圖5c示出包含GOBO板320的面板30，該GOBO板在相應多個面板節(jié)段32上承載多個節(jié)段模式34。節(jié)段模式34由GOBO板320中的孔324定義。GOBO板320可以可拆卸和插入多光束照射系統(tǒng)I。用戶可以例如具有多個GOBO板320，每個板具有不同節(jié)段模式34，從而允許用戶在具有不同照射模式的多個照射圖像之間改變。可選地，GOBO板320可以是反射的，以用于在反射系統(tǒng)中使用。
圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例如何可以改變投影光束50的方向。圖6中實線對應于如圖I所示的布置和情形，成像透鏡陣列40在相對于面板30的第一位置具有成像透鏡42，并且提供投影光束50和投影圖像52。投影光束50垂直于成像透鏡平面45，即相對于成像透鏡平面45的法線在0°角離開多光束照射系統(tǒng)。成像透鏡陣列40也示于虛線43，對應于位移了距離Λ的成像透鏡陣列40。虛線示出的投影光束51和投影圖像55對應于利用位移了距離Λ的成像透鏡陣列40進行投影投影光束51相對于成像透鏡平面的法線在角度Φ，并且投影圖像55相對于投影圖像52偏移了距離Λ ρ。通過在平行于面板30的平面中并且相對于面板30上的節(jié)段模式34位移成像透鏡陣列40，由此可以改變投影光束50、51的方向以及投影圖像52、55在投影表面60上的相應位置。將理解，可替換地或附加地，節(jié)段模式34可以在面板30上相對于成像透鏡陣列40位移，以用于改變投影光束的方向。圖7a和圖7b說明，在一個實施例中，距離dl和/或d2可以被改變。圖7a和圖7b示出LED光束13，其入射在照射透鏡陣列20上，由此形成相應照射光束23用于照射面板30上的面板節(jié)段的一部分(圖7a中33a和圖7b中33b)。使用成像透鏡陣列40的成像透鏡42，受照射部分33a、33b于是被成像到投影光束5中。在示例性實施例中，距離dl、d2、Ls和Lp (見圖I)被選擇為，使用成像透鏡陣列40將照射透鏡陣列20成像到投影表面60上。面板30因此不被鋭利地成像到投影表面60中這具有的優(yōu)點為，節(jié)段模式34的投影圖像52以略微模糊方式(其將另外稱為〃聚焦程度〃或稱為〃銳度")被投影，這提供了投影圖像52與其周圍之間的平滑過渡。例如通過改變面板30和成像透鏡陣列40之間的第一距離dl(例如改變?yōu)槿鐖D7b所示dl’)，可以調(diào)節(jié)聚焦程度。在一個實施例中，當?shù)谝痪嚯xd2改變時，照射透鏡陣列20和成像透鏡陣列40之間的距離Ls維持恒定。對于遠場成像，第一距離dl對應于成像透鏡42的焦距。類似地，改變面板30和照射透鏡陣列20之間的第二距離d2 (例如改變到如圖7b中的d2’)可以用于改變被相應照射光束23照射的節(jié)段32的部分的尺寸，并且因而改變投影圖像52的有效尺寸。在另ー實施例中，照射透鏡陣列20和成像透鏡陣列40之間的距離Ls可以維持恒定。如果面板30靠近照射透鏡陣列20，面板30的比較大區(qū)域被照射，如圖7a中借助33a所示。在這種情況下，投影圖像52的有效尺寸由成像透鏡42的放大因子確定。通過偏移面板30和成像透鏡陣列40離開照射透鏡陣列20，可以減小有效尺寸面板30上的照射光束23于是照射面板30上越來越小的區(qū)域，如圖7b中借助33b所示，直至距離等于照射透鏡20的焦距。在這種情況下，成像透鏡42將點源圖像，即具有小投影圖像52的窄投影光束50，投影在投影表面60上。在這種限制情形中，通過準直器10的準直角度可以確定有效尺寸，其準直角度定義照射該照射透鏡陣列20的LED光束13的張開角。因而，通過改變面板30和成像透鏡陣列40之間的第一距離dl，可以改變聚焦程度，而通過改變面板30和照射透鏡陣列20之間的第二距離d2，可以改變投影圖像52的有效尺寸。在優(yōu)選實施例中，照射透鏡22和成像透鏡42具有相等焦距并且第一距離dl和第ニ距離d2之和在成像透鏡42的焦距的I. O至2. O倍之間。在一個實施例中，系統(tǒng)I還包含控制器，其布置成控制dl和Lp的ー個或多個，優(yōu)選地控制這二者。在一個實施例中，系統(tǒng)I還包含控制器，其布置成控制dl和d2的ー個或多個，優(yōu)選地控制這二者。在再一實施例中，系統(tǒng)I還包含控制器，其布置成控制dl、d2和Lp的ー個或多個，優(yōu)選地控制所有這三個參數(shù)。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)I的實施例。圖8所示的多光束照射系統(tǒng)I與圖I所示不同在于，具有可選的準直器12的LED11的數(shù)目、LED光束13的數(shù)目、照射透鏡22的數(shù)目、照射光束23的數(shù)目、面板節(jié)段32的數(shù)目、成像透鏡42的數(shù)目以及投影光束50的數(shù)目相同。特別是，每個具有可選的準直光學元件12的LED 11與ー個照射透鏡22、ー個面板節(jié)段32、ー個成像透鏡42和ー個投影光束50 關(guān)聯(lián)。多光束照射系統(tǒng)I可以因此被認為由用于形成多個(至少部分地交疊)投影光束50的多個微型投影儀構(gòu)成，其中每個微型投影儀包含一個具有可選的準直光學元件12的LED11、ー個照射透鏡22、ー個面板節(jié)段32和用于形成ー個投影光束50的ー個成像透鏡42。在一個實施例中，這種多光束照射系統(tǒng)I可布置成容納另ー微型投影儀，其包含另ー具有可選的準直光學元件12的LED 11、另ー照射透鏡22、另一面板節(jié)段32和另一成像透鏡42。這允許容易擴展多光束照射系統(tǒng)1，特別是用于增大多光束照射系統(tǒng)I的流明輸出的總量。圖9示出用于在根據(jù)本發(fā)明的多光束照射系統(tǒng)I中使用的成像透鏡陣列40。成像透鏡陣列40包含在一平面中布置在矩形NxM矩陣中的多個成像透鏡42，該平面可以稱為成像透鏡平面，圖像透鏡列節(jié)距為dx且圖像透鏡行節(jié)距為dy。在可替換實施例中，多個成像透鏡42在成像透鏡平面中布置在六角形NxM矩陣中(正如面板平面中的面板節(jié)段以及照射透鏡平面中的照射透鏡)。使用六角形矩陣而不是矩形矩陣可以有利地允許更緊密地堆疊透鏡和節(jié)段，并且因此允許改進的區(qū)域效率。對應于此矩陣布置中NxM的乘積的多個成像透鏡42優(yōu)選地為至少4，更優(yōu)選地至少6，甚至更優(yōu)選地至少8，再優(yōu)選地至少12，甚至更優(yōu)選地至少30，并且再優(yōu)選地至少100。在圖9所示實例中，N等于2并且M等于3，即NxM=6。成像透鏡42可以是球形透鏡。在一個實施例中，dx和dy基本上相同并且恒定。在可替換實施例中，dx和dy在成像透鏡陣列40上變化，dx和dy朝向成像透鏡陣列40邊緣減小，以用于提供全局透鏡動作。
成像透鏡42優(yōu)選地為薄透鏡。成像透鏡42可以是薄凸透鏡。成像透鏡可以是菲涅爾類型透鏡。多個成像透鏡42可以被提供作為多個分立透鏡，并排布置在定義成像透鏡在成像透鏡平面中的位置的支架中。多個成像透鏡42可以被提供作為應用到透明承載基板的多個凸透鏡結(jié)構(gòu)，例如通過在透明承載基板復制并排的透鏡結(jié)構(gòu)，從而有效地定義成像透鏡平面。透明承載基板可以例如是玻璃板或塑料板，比如聚碳酸酯或PMMA板。圖10示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用途。圖10示出圖畫2，其懸掛在房間的壁上。使用多光束照射系統(tǒng)1，彩色框架53被投影成為圖畫周圍的照射圖像。彩色框架53的顔色可以依賴于例如圖畫中示出的圖像來選擇；特別是，顔色可以選擇為圖畫中的主導顏色，或者在另ー實施例中，選擇為圖畫中的主導顏色的互補顏色，以用于增強觀看者4體驗的視覺體驗。多光束照射系統(tǒng)I可包含傳感器，或者與外部傳感器協(xié)作，以用于探測例如是否存在觀看者，并且取決于觀看者是否存在而激活或去激活照射圖像的投影。多光束照射系統(tǒng)I可以因此吸引進入房間的觀看者的注意。當例如多個圖畫位于房間中時，依次連續(xù)地激活和去激活每個圖畫周圍的照射圖像的投影可以從一幅圖畫到下一幅圖畫引導觀看者。將理解，該用途可以同樣應用于其它項目，比如其它圖像，例如照片，或者三維對象，t匕如博物館中的雕塑，或商店中展出的物品。圖Ila和圖Ilb示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的另ー用途。圖Ila示出在客廳中坐在座椅上的第一人4。第一人4已經(jīng)選擇特定環(huán)境照明條件，其包含使用多光束照射系統(tǒng)I作為照射圖像53投影在壁上的特定彩色模式。該特定彩色模式可以是靜態(tài)模式，或者是動態(tài)模式，其例如在顔色、亮度和/或形狀方面隨時間緩慢改變。圖Ilb示出由于外部輸入引起的環(huán)境照明條件的改變，在此實例中，該外部輸入為由加入第一人4坐在座椅上的第二人5提供的觸發(fā)器。環(huán)境照明條件可以例如改變到另ー靜態(tài)模式，或者改變到用于照射圖像53的另ー動態(tài)模式。觸發(fā)器可以例如由座椅中的壓カ傳感器提供，其探測第二人5坐在座椅上。該觸發(fā)器可以例如通過第一人按壓遙控器上按鈕來提供，該遙控器發(fā)送信號到多光束照射系統(tǒng)I。在圖中，為了清楚起見而沒有繪制相關(guān)性低的特征，比如電纜等。如此使用的比如〃基本上平坦〃或〃基本上含有〃等中的術(shù)語〃基本上〃將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。在多個實施例中，形容詞〃基本上〃可以被移除。在適用時，術(shù)語〃基本上〃也可以包含具有〃完全地〃，〃完整地〃，〃全部地〃等的實施例。在適用時，術(shù)語〃基本上〃也可以指90%或更高，比如95%或更高，特別是99%或更高，包括100%。術(shù)語〃包含〃也包括其中術(shù)語〃包含〃意思是〃由..組成〃的實施例。此外，說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語第一、第二、第三等被用于區(qū)分相似元件并且不一定用于描述先后順序或時間順序。將理解，如此使用的術(shù)語在適當情況下可以互換并且此處描述的本發(fā)明實施例能夠按此處描述或說明順序以外的順序操作。除了其它之外，在操作期間描述了此處使用的設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，本發(fā)明不限于操作方法或者操作中的設(shè)備。應指出，上述實施例說明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計許多可替換實施例而不背離所附權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求中，置于括號之間的任何附圖標記不應解讀為限制權(quán)利要求。動詞"包含"及其變型的使用不排除權(quán)利要求中陳述的元件 或步驟之外的元件或步驟的存在。術(shù)語"和/或"包含一個或多個關(guān)聯(lián)列出項目的任何和全部組合。元件前的冠詞〃一〃或〃 ー個〃不排除存在多個這種元件。元件前的冠詞〃該 〃不排除存在多個這種元件。本發(fā)明可以借助包含若干不同元件的硬件，并且借助合適編程的計算機來實施。在列舉若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，若干這些裝置可以由ー個且相同的硬件項目實施。在互不相同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施的純粹事實不表示不能有利地使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于提供照射圖像(53)的多光束照射系統(tǒng)(1)，該多光束照射系統(tǒng)包含 具有可選的準直光學兀件(12)的多個光源(11)，其布置成生成多個光束(13)； 面板(30)，其布置在具有可選的準直光學元件(12)的光源(11)的下游，該面板(30)包含在面板平面(35)中的多個面板節(jié)段(32);其中多個面板節(jié)段(32)包含至少4個面板節(jié)段；其中多個面板節(jié)段的每個面板節(jié)段(32)布置成含有多個節(jié)段模式(34)的相應節(jié)段模式(34);以及其中具有可選的準直光學元件(12)的多個光源(11)布置成照射多個面板節(jié)段(34); 成像透鏡陣列(40)，其布置在面板(30)的下游，該成像透鏡陣列(40)包含在成像透鏡平面(45 )中的多個成像透鏡(42 )，該成像透鏡平面(45 )平行于該面板平面(35 )布置在距該面板平面(35)第一距離(dl)處；其中多個成像透鏡的每個成像透鏡(42)布置成將多個節(jié)段模式(34)的相應節(jié)段模式(34)成像到多個投影圖像(52)的相應投影圖像(52)中，以及其中多個投影圖像(52 )在距該成像透鏡平面(45 )預定圖像距離(Lp )處交疊用以形成該照射圖像(53)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中該第一距離(dl)是可調(diào)節(jié)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的多光束照射系統(tǒng)(I)，還包含 照射透鏡陣列(20)，其布置在具有可選的準直光學元件(12)的光源(11)的下游和該面板(30)的上游，該照射透鏡陣列(20)包含在照射透鏡平面(25)中的多個照射透鏡(22)，該照射透鏡平面(25 )平行于該面板平面(35 )布置在距該面板平面(35 )第二距離(d2 )處； 其中該照射透鏡陣列(20)布置成根據(jù)該光束(13)形成多個照射光束(23)，其中每個照射光束(23)布置成照射多個面板節(jié)段(32)的相應面板節(jié)段(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中該第二距離(d2)是可調(diào)節(jié)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的多光束照射系統(tǒng)(I)，其中 該成像透鏡(42)和該照射透鏡(22)具有基本上相等的焦距，并且 該第一距離(dl)和該第二距離(d2)之和是在該成像透鏡(32)的焦距的I. 0到2. 0倍之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中該面板(30)包含可電氣操作的顯示面板(300)，其布置成為該面板節(jié)段(32)提供節(jié)段模式(34)，其中該節(jié)段模式優(yōu)選地為動態(tài)節(jié)段模式。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中該多個光源(11)含有至少兩個類型的光源，其布置成在不同波長生成光束。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，包含至少20個面板節(jié)段(32)和相應的多個成像透鏡(42)和照射透鏡(22)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中多個面板節(jié)段(32)的至少兩個面板節(jié)段(32 )布置成由單個光束(13 )照射。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中所有面板節(jié)段(32)為單個面板(30)的部分。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中該光源(11)為LED光源。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中該預定圖像距離(Lp)在2-15m的范圍。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的多光束照射系統(tǒng)(1)，其中該多光束照射系統(tǒng)(I)具有厚度(Ds)、寬度(Ws)和高度(Hs)，其中厚度(Ds)小于寬度(Ws)且小于該多光束照射系統(tǒng)的高度(Hs)，優(yōu)選地小于寬度的50%以及高度的50%。
14.一種提供照射圖像(53)到對象(2 ；60)的照射方法，該方法包含 a.使用具有可選的準直光學元件(12)的多個光源(11)，生成多個光束(13)； b.在該面板(30)的相應面板節(jié)段(32 )上提供多個節(jié)段模式(34 )，該面板節(jié)段(32 )布置在面板平面(35)中； c.使用該多個光束(13)照射該多個面板節(jié)段(32);以及 d.使用成像透鏡陣列(40)將該多個節(jié)段模式(34)成像到相應多個投影圖像(52)中，該成像透鏡陣列(40)包含在成像透鏡平面(45)中的相應多個成像透鏡(42)，該成像透鏡陣列(40)布置在該面板(30)的下游并且平行于該面板平面(35)布置在距該面板平面(35)第一距離(dl)處，其中該多個投影圖像(52)在距該成像透鏡平面(45)預定圖像距離(Lp)處交疊用以形成該照射圖像(53);以及 e.提供該照射圖像(53)到該對象(2;60)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中使用該多個光束(13)照射該多個面板節(jié)段(32)包含 a.使用在照射透鏡平面(25)包含多個照射透鏡(22)的照射透鏡陣列(20)，根據(jù)該光束(13)形成相應多個照射光束(23)，其中該照射透鏡陣列(20)布置在具有可選的準直光學元件(12)的光源(11)的下游，布置在該面板(30)的上游，并且平行于該面板平面(35)布置在距該面板平面(35)第二距離(d2)處；以及 b.使用該多個照射光束(23)照射該多個面板節(jié)段(32)，其中每個照射光束(23)照射該多個面板節(jié)段(32)的相應面板節(jié)段(32)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于提供照射圖像(53)的多光束照射系統(tǒng)(1)。該多光束照射系統(tǒng)(1)具有布置成生成多個光束(13)的多個光源(11)，其具有可選的準直光學元件(12)；面板(30)，其包含在第一距離(d1)的面板平面(35)中的多個面板節(jié)段(32)，并且其布置成含有在相應面板節(jié)段(32)上的多個節(jié)段模式(34)；以及成像透鏡陣列(40)，其包含在平行于面板平面(35)的成像透鏡平面(45)中的多個成像透鏡(42)。成像透鏡陣列(40)的每個成像透鏡(42)布置成將多個節(jié)段模式(34)的相應節(jié)段模式(34)成像到多個投影圖像(52)的相應投影圖像(52)中。多個投影圖像(52)在預定圖像距離(Lp)交疊并且形成照射圖像(53)。
文檔編號H05B33/08GK102668696SQ201080028620
公開日2012年9月12日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者M.C.J.M.維森伯格, M.P.C.M.克里恩, O.H.威廉森, R.A.M.希克梅特, R.P.范戈爾科姆, T.德克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司