CN112534179A - 来自不同光源的颜色混合 - Google Patents

Abstract

一种混色灯系统。所述系统包含棱锥镜组件，所述组件包含以棱锥形结构构造和排列的三个或更多反射镜以及三个或更多个彩色光源。所述棱锥镜组件将彩色光源发出的光束分割，使得第一部分被所述反射镜反射，第二部分延伸到所述反射镜外，从而共同在表面上形成包含多个重叠的彩色区域的多色图案。

Description

来自不同光源的颜色混合

相关申请

本申请主张以下申请的权益：于2018年1月18日提交的题为“灯控系统和方法”的美国临时专利申请62/618,842，于2018年4月21日提交题为“灯控系统和方法”的美国临时专利申请62/661,001，于2018年5月29日提交题为“灯控系统和方法”的美国临时专利申请62/677,188，于2018年8月6日提交题为“灯控系统和方法”的美国临时专利申请62/715,246，于2018年11月15日提交题为“灯控系统和方法”的美国临时专利申请62/768,072，于2018年12月21日提交题为“灯控系统和方法”的美国临时专利申请62/784,367，通过全面引用将每个的内容并入到本文。

技术领域

本申请一般地涉及彩色照明布置，更具体地，涉及混合来自不同彩色LED的光的方法、系统和装置。

背景技术

]当前涉及光的混色的方案，例如Arbor Science的混色投影仪提供的方案，包括三个红、绿、蓝(RGB)发光二极管(LEDs)或相关光源的三个投影彩色圆的重叠，从而产生包含最多七个混色区域的混色图案。但是该方案在创建混色区域方面的效果不是很好。

发明内容

一方面，棱锥镜组件混色灯包含三面或更多的在锥体结构上的反射镜，三个或更多带有散热器的彩色光源，用于播放音乐的扬声器，用于控制混色灯运作并通过有线或无线控制装置与用户通信的电路板，和一个向电路板供电的电源。混色是为了创建一个多色图案、在照明物体时产生彩色阴影和创建彩色内容。可以单独调整彩色光源来改变多色图案的颜色。

在一些实施例中，可以在棱锥镜组件混色灯中添加三个或更多的白色光源，以用于常规照明。

在一些实施例中，反射镜是可枢转的，以便改变混色图案的形状、大小和颜色。

在一些实施例中，反射镜是微机电系统(MEMS)反射镜阵列，以在像素级控制颜色，从而可以创建彩色内容。

在一些实施例中，彩色图案可以通过光束调向机构(如菲涅耳(Fresnel)棱镜对)调整到所需的位置。

在一些实施例中，彩色图案的颜色可以由音乐控制。

在一些实施例中，棱锥镜组件混色灯可通过无线设备、全息控制器和其他手势控制器装置进行控制。

在一些实施例中，宽光束混色灯包含三个或更多带有散热器的LED、清晰或透明的窗口、用于播放音乐的扬声器、控制混色灯的运作并通过有线或无线设备与用户通信的电路板、为电路板供电的电源；彩色LED可以放置在等边三角形网格结构的顶点上；可以单独控制彩色LED的亮度以产生各种混合颜色的辐射；宽光束混色灯的任务是从三个或更多个彩色LED来产生混色辐射，用于照明、产生彩色阴影和创建彩色内容。

在一些实施例中，彩色LED及其散热器由线性运动机构驱动，以便改变其间距，从而可以移动彩色阴影，并动态地改变其形状和颜色。

在一些实施例中，宽光束混色灯被应用于钱德勒(Chandler)灯中，以便从晶体中产生多色阴影。

在一些实施例中，可以将微快门阵列或液晶衰减器阵列或其他光衰减器阵列放置在彩色LED上以产生彩色内容。在一些实施例中，可以在短程线网壳结构上构造微快门阵列或液晶衰减器阵列，以减轻边缘像素的像素伸长效应。

在一些实施例中，宽光束混色灯的输出颜色可以通过在其扬声器上播放的音乐来控制。

在一些实施例中，宽光束混色灯由无线设备、全息控制器和其他手势控制器装置控制。

在其他方面，窄光束混色灯由三个或更多带有散热器的彩色LED、用于播放音乐的扬声器、清晰的窗口、用于控制多色图案的光束控制机构、控制混色灯运行的电路板、为混色灯供电的电源组成；可以单独调整彩色光源来为多色图案生成不同的颜色；窄光束混色灯的任务是提供可调向、可变形和可变色的多色图案和创建彩色阴影。

在一些实施例中，彩色LED及其散热器由线性运动机构来回驱动，以改变多色图案的形状、颜色和大小。

在一些实施例中，可以将微快门阵列或液晶衰减器阵列或其他光衰减器阵列放置在彩色LED上以产生彩色内容。

在一些实施例中，窄光束混色灯由无线设备、全息控制器和其他手势控制器设备控制。

在一些实施例中，可以将短程线微快门阵列或短程线液晶衰减器阵列或其他短程线光衰减器阵列放置在彩色LED前方，以便混色灯创建彩色内容。

在一些实施例中，在混色灯的孔上放置了具有不同孔形的孔板，以生成多色投影。

另一方面，全息控制器包含用来投影全息控制面板的全息投影装置、用来捕捉用户手势以识别用户控制命令的相机、用来将相机FOV和全息控制器FOV引导至相同方向以便用户可看到全息控制面板并将手势放置在相同位置的分束器，用于处理手势图像和识别控制命令的处理器。

另一方面，混色灯系统包括棱锥镜组件，该棱锥镜组件包括排列在一个棱锥形结构中的三个或三个以上的反射镜；以及三个或更多的彩色光源模块，其中棱锥镜组件将彩色光源模块发出的光束分割，从而使第一部分被反射镜反射，第二部分延伸到反射镜之外，从而在表面上共同形成包括多个重叠彩色区域的多色图案。

在一些实施例中，混色灯系统还包括控制器，该控制器控制混色灯的运作，并通过有线或无线网络提供混色灯系统与遥控移动设备之间的通信。

在一些实施例中，控制器包含电路，该电路单独控制彩色光源模块以改变多色图案的颜色。

在一些实施例中，棱锥镜组件上的彩色光源模块的输出会产生混色，以在表面形成被照明物体的多色图案和彩色阴影。

在一些实施例中，混色灯系统还包括添加到棱锥镜组件混色灯中的三个或更多个白色光源模块。

在一些实施例中，混色灯系统还包括控制器，该控制器可枢转反射镜以改变混色图案的形状、大小、强度、颜色或特征的组合。

在一些实施例中，反射镜包含微机电系统(MEMS)反射镜阵列，该阵列在像素级控制彩色光源模块输出的颜色。

在一些实施例中，混色灯系统还包括用于将多色图案调向到所需位置的光束调向机构。在一些实施例中，光束调向机构包括一个Fresnel棱镜对。

在一些实施例中，混色灯系统还包括用于输出控制彩色图案颜色的音乐的音频扬声器。

在一些实施例中，彩色光源模块包括彩色光源和散热器。

在一些实施例中，彩色光源模块包括透镜、微快门阵列和彩色光源。

在一些实施例中，彩色光源模块包括透镜和彩色LED阵列。

在一些实施例中，混色灯系统有外反射镜，该外反射镜将错过棱锥镜的这部分光束反射向中心区域，以增强混色区域。

在一些实施例中，混色灯系统至少由下列的至少一个控制：无线设备或全息控制器或其他手势控制器设备控制。

另一方面，宽光束混色灯包括三个或更多带有散热器的彩色LED模块、清晰或透明的窗口、用于播放音乐的扬声器、控制混色灯运行并通过有线或无线装置与用户通信的电路板，以及向电路板供电的电源，其中彩色LED模块位于等边三角形网格结构的顶点处。

在一些实施例中，可以单独控制彩色LED模块的亮度以产生各种混色的辐射，而且其中宽光束混色灯的任务包括通过彩色LED模块产生用于照明的混色辐射、产生彩色阴影和创建彩色内容。

在一些实施例中，彩色LED模块及其散热器由线性运动机构驱动，以便改变其间距，从而可以移动彩色阴影，并动态地改变其形状和颜色。

在一些实施例中，宽光束混色灯被构建和布置在Chandler灯中，以便从Chandler灯的晶体中产生多色阴影。

在一些实施例中，彩色LED模块还包括彩色LED、微快门阵列、液晶衰减器阵列或位于彩色LED模块上的其他光衰减器阵列，以便通过像素级混色操作生成彩色内容。

在一些实施例中，宽光束混色灯中的彩色LED模块还包括透镜、彩色LED、微快门阵列、液晶衰减器阵列或位于彩色LED上的其他光衰减器阵列，以便通过像素级混色操作生成彩色内容。

在一些实施例中，宽光束混色灯中的彩色LED模块还包括透镜、彩色LED阵列，以便通过像素级混色操作生成彩色内容。

在一些实施例中，微快门阵列或液晶衰减器阵列被构造在一个短程线网壳结构上，以减轻边缘像素的像素伸长效应。

在一些实施例中，宽光束混色灯的输出颜色由扬声器播放的音乐控制。

在一些实施例中，宽束混色灯还包括与与无线设备交换控制信号的控制器、全息控制器和其他手势控制器设备。

另一方面，窄光束混色灯系统包括三个或更多带有散热器的彩色LED模块、用于播放音乐的扬声器、清晰的窗口、用于调向多色图案的光束调向机构，以及用来控制混色灯运作的电路板，其中彩色LED模块可单独调整以便为多色图案创建不同的颜色，窄光束混色灯的输出提供了可调向、可变形和可变色的多色图案，并产生了彩色阴影。

在一些实施例中，彩色LED模块通过线性运动机构来回移动，以改变多色图案的形状、颜色和大小。

在一些实施例中，窄光束混色灯的彩色LED模块还包括彩色LED、微快门阵列、液晶衰减器阵列或位于彩色LED模块上的其他光衰减器阵列，用于生成彩色内容。

在一些实施例中，窄光束混色灯中的彩色LED模块还包括用于生成彩色内容的彩色LED阵列。

在一些实施例中，窄光束混色灯系统还包括与无线装置交换控制信号的控制器、全息控制器和其他手势控制器设备。

在一些实施例中，窄光束混色灯系统还包括短程线微快门阵列、短程线液晶衰减器阵列或位于彩色LED模块的前方的其他短程线光衰减器阵列，用于混色灯以产生彩色内容。

在一些实施例中，窄光束混色灯系统还包含放置在在混色灯孔上的具有各种孔形的孔板以产生多色投影。

另一方面，全息控制器包括用于投影全息控制面板的全息投影装置、捕捉用户手势以识别用户控制命令的相机、用来将相机FOV和全息控制器FOV引导至相同方向以使用户可以看到全息控制面板并将手势放置在相同位置的分束器、用于处理手势图像和识别控制命令的处理器。

附图说明

本发明概念的实施例的前述和其他目标、特征和优点在对优选实施例进一步的描述中更加明了，如附图所示，其中相似的参考字符在不同附图中指代相同的元素。附图不一定是按比例绘制的，重点在于说明优选实施例的原理。

图1A和IB是根据一些实施例的分别描述了包含窄光束混色布置和宽光束混色布置的系统的图。

图2是根据一些实施例的描述了用于执行混色操作的棱锥镜组件的图。

图3是根据一些实施例的描述了窄光束照明的线性运动机构如何改变混色图案的图。

图4是根据一些实施例的描述了对于使用棱锥镜组件混色的如何通过可枢转反射镜改变混色图案的图。

图5是根据一些实施例的描述了用于窄光束照明的光束控制的图，其中窄光束照明包含了颜色混合。

图6是根据一些实施例的描述了执行混色操作的棱锥镜组件的光束调向的图。

图7是根据一些实施例的描述了在一个混色区域中生成彩色阴影的布置的图。

图8是根据一些实施例的描述了如何在使用线性运动机构的宽光束混色操作中改变彩色阴影的图。

图9是根据一些实施例的描述了宽光束混色操作在chandler灯中的应用的图。

图10是根据一些实施例的图，描述了在用于光的混色的棱锥镜组件中的多个彩色光源模块是如何通过一个具有各种孔形的孔板生成多色投影的。

图11是根据一些实施例的描述在一个等边三角形网格结构中六个不同颜色的LED模块的混色的图。

图12是根据一些实施例所作的图，描述了在一个六边形结构中，六个不同颜色的LED模块的混色。

图13是根据一些实施例的描述了在一个用于光的混色的在有六个面的棱锥镜组件处的混色的图。

图14是根据一些实施例的描述了在一个使用微机电系统(MEMS)反射镜阵列的棱锥镜组件上颜色混合的像素化(pixelization)的图。

图15是根据一些实施例的描述了使用微快门阵列在宽波束布置下混色的像素化的图。

图15A是根据一些实施例的描述了宽光束混色灯的微快门阵列之间偏移校准的图。

图16是根据一些实施例的描述了使用液晶衰减器阵列在宽光束布置下混色的像素化的图。

图17是根据一些实施例的图，描述了平面格式微快门阵列的像素伸长效应以及短程线网壳(geodesic dome)形式是如何减轻其影响的。

图18是根据一些实施例的图，描述了全息控制器的运作。

图19是一些实施例中的包含图18中全息控制器的设备的照片。

图20-22是一些实施例中的混色(彩色图案)的结果的照片。

图23和24是一些实施例中彩色阴影的照片。

图25是根据一些实施例的图，描述了基于三个像素化彩色灯模块的混色灯的像素化过程。

图26是根据一些实施例的描述了除棱锥镜组件之外的外反射镜的图。

具体实施方式

混色通常是由不同颜色的光束相互重叠(例如，显示在一个表面上)得到的。实现这个的第一种方法是将三个单独的彩色光源引向同一目标区域。第二种方法是将多个光源模块(如彩色LED)放置在同一个透镜后面。这样，彩色LED的投影图像将会重叠从而产生一个多色图案。在第一种方法中，彩色光源之间的间隔是很大的，这是因为RGB LED在透镜后面，而且还与如RGB闪光灯这样的相关应用有关。在这种应用中，如果多个RGB闪光灯彼此相邻，那么输出将近乎完全重叠，导致表面只呈现“白色”，几乎没有其他颜色。为了更明显地显示从闪光灯输出的各种颜色的重叠，至少要将一个闪光灯移动到更远处。在含有RGB LED和透镜的配置中，这种效果的间隔小了很多。

使用第二种方法可以制作一个小巧紧凑的设备，但是产生的彩色图案的尺寸很小。此外，如图1所示，最多可以实现七个不同颜色和/或混色的区域。

简要地概述，本发明构思的实施例提供了利用棱锥镜组件的混色光系统，该棱锥镜组件能够以产生多达16个混色区域的方式混合来自多个彩色光源的颜色，从而产生比传统混色方法的视图大两倍的彩色视图。额外的彩色区域可能涉及彩色或颜色变化。虽然尺寸更大(前面提到的“两倍”指的是对色彩度的评估)，但棱锥镜组件被构造和布置成一个三面的锥体，并在其镜面上混合光。棱锥镜组件将彩色LED光束分成两部分：由反射镜反射的第一部分和脱离反射镜的部分。脱离反射镜的第二部分在彩色图案的外部区域产生三个单色区域。反射镜反射的第一部分在彩色图案的内部区域产生13个混色区域。彩色图案的示例如图19和20所示。混色区域中的彩色阴影会产生美丽的投影，例如图21所示。在一些实施例中，以这种方式混合颜色的棱锥镜组件可用于艺术创作和装饰家居。由于在这种布置中没有透镜来收缩混色光束，所以光的棱锥混色会产生宽光束混色，与传统的混色方法相比，其允许有较大的覆盖面积。

因此，这些实施例中的混色灯系统克服了传统混色灯不具备控制混色区域大小和调向混色灯图案的能力的局限性。虽然混色灯颜色变化丰富多彩，但它们不能产生彩色内容，如彩色的花。此外，可以将此应用提供给博物馆或其他场所，在这些场所混色灯可以产生彩色阴影，同时还提供移动和改变阴影的能力。

在一些实施例中，可以改变每种颜色的LED的亮度以产生不同的混色图案。在一些实施例中，可以将白光添加到棱锥镜组件混色灯中以便用户可以使用常规照明，例如用于阅读或使用传统灯泡时的其他常见活动，同时享受美丽的色彩图案。例如，一位观众可以在享受彩色图案提供的美感的同时依靠白光在黑暗的房间里看书等。在一些实施例中，可以将扬声器或类似物添加到包含棱锥镜组件的系统中，从而可以在播放音乐的同时控制从多个光源(如LED)发出的光。在一些实施例中，可以将一个光束控制机构(如里斯利菲涅耳(Risley Fresnel)棱镜对)添加到灯中，以便将所得到的混色图案被调向到任何所期望的位置。例如，用户可以将棱锥镜组件混色灯放置在房间的角落，用于将混色图案投影到天花板的中央。在一些实施例中，棱锥镜组件混色灯中的反射镜可以枢转，从而可以动态地改变彩色图案。在一些实施例中，棱锥镜组件包括MEMS反射镜阵列。这不仅允许动态地改变彩色图案，而且还可以以小的像素比例控制混色。这样便可以创建彩色内容，因为可以生成具有彩色细节的相对复杂的物体的图像，例如花卉。

在一些实施例中，颜色混合的像素化允许用户创建彩色内容，例如彩色的花。在一些实施例中，棱锥镜组件包括三面以上用于混色操作的反射镜以产生额外的混色区域。一个具有六个反射镜的棱锥镜组件，可以产生多达51个的混色区域。

彩色光混合可分为窄光束和宽光束两大类。在窄光束混色配置中，光束尺寸有限的彩色光束重叠。光束可以部分重叠以创造多个混色区域。如果彩色光源(如LED)非常接近，那么它们可以几乎完全重叠。窄光束混色可以通过三个窄光束彩色光源(通常为RGB)或三个带有通用透镜的彩色LED来获得。彩色LED投影的彩色光束重叠，从而产生混色区域。最多可以产生七个混色区域。在一些实施例中，可以使用三个以上的彩色LED来创建更多的混色区域。得到的混色图案更加丰富多彩。例如，如图11所示，对于有六个彩色LED的配置，混色区域增加到了19个，这是有三个彩色LED的配置的近三倍。在一些实施例中，可以单独调整单个LED的亮度以改变混色图案。在一些实施例中，可以将线性运动机构连接到LED-透镜配置中的彩色LED-散热器组件上，从而可以动态调整彩色LED的间隔。由此可以动态地改变多色图案。在一些实施例中，透镜可以是一块Fresnel透镜，并且可以放置在x-y电动轨道上以调向混色图案。多色图案的光束调向和颜色变化可用于剧院等各种应用和环境。

在宽光束混色中，每个光源的照明区域远都大于彩色LED的间隔。三种颜色的照明区域互相重叠。因此，这种配置中一般只有一个混色区域，即其混色图案为单色。一些传统的配置提供了变色的灯，以在灯泡内进行混色，因此当彩色光照射在物体上时，阴影是黑色的，而不是彩色的。因此，这种在灯泡内进行混色的变色灯(如

秀(Hue)照明系统)，会产生一道没有彩色阴影的均匀单色输出光。在一些实施例中，照明系统可以在灯泡外进行混色，这样不仅能产生单色光，还能产生彩色阴影。本发明构思的一些实施例提供了一种宽光束混色灯，该灯在灯外进行混色。当其彩色灯光照射到物体上时，会产生多个彩色阴影。在一些实施例中，可以通过单独调整单个LED的亮度来动态地改变宽光束混色灯的混色。在一些实施例中，宽光束混色灯的输出光可以同时用于照明和产生彩色阴影。在一些实施例中，可以使用三个以上的彩色LED来构造宽光束混色灯，以增加彩色阴影的色彩。在图11所示的等边三角形网格结构中，6个彩色LED被放置在其顶点位置上，彩色阴影混色区域的数量从7个增加到了19个，色彩度是原来的近3倍。在一些实施例中，可以使用线性运动机构来调整彩色LED的间隔以使彩色阴影移动和变色。例如，可通过这种方式移动和变色的阴影会使恐怖电影更加恐怖。

在一些实施例中，可以将一个宽光束混色灯放在Chandler灯或类似物的内部。晶体可以在各种照明表面上产生多色阴影。在一些实施例中，可以将宽光束混色灯放置在多孔或巢状结构内部，这种结构可以在照明表面产生美丽的彩色阴影。由于只有一个混色区域，宽光束混色灯是创建彩色内容的一个良好选择。在一些实施例中，可以将微快门阵列放置在单个彩色LED上，以便在宽光束混色灯中进行像素化混色。在一些实施例中，可以将液晶衰减器阵列放置在单个彩色LED上，以在宽光束混色灯中进行像素化混色。通过在任意类型的阵列中控制像素级的混色，可以创建彩色内容(如彩色的花)。在一些实施例中，平面微快门阵列或液晶衰减器阵列可以被短程线结构上的阵列所取代，以减轻边缘像素的像素伸长效应。

在一些实施例中，混色灯具有多个彩色光源。在一些实施例中，当有孔位于其上方时，可以在照明表面上获得孔的多色投影。在一些实施例中，孔可以是任何几何形状，如圆形、三角形和正方形等。在一些实施例中，孔的形状可以是电影人物或喜爱的动物，也可以是其他想要物体的形状。

在一些实施例中，混色灯可以由全息控制器控制，如专利PCT/US17/040172中描述的，其全部内容通过引用结合于此，包括相机、全息投影仪和光束调向机构。相机和全息投影仪共享同一视场(FOV)，光束调向机构将FOV转向用户以便观看全息图。全息投影仪可以向用户投射一个全息控制面板。用户可以使用手势来激活全息控制面板上的各种命令。在一些实施例中，可以使用混色灯上的控制面板控制混色灯。在一些实施例中，可以通过遥控器和移动设备控制混色灯。

图1A和IB分别展示了由三色光源系统1020和1030产生的两种混色方案1023和1033。在一些实施例中，彩色光源系统1020可以包括RGB光源1021，如以三角形结构配置在透明窗口1022中的LED。三角形可以是一个等边三角形，也可以是其他类型的。与目标间距为6英尺的光束尺寸相比，LED之间的间隔较小，比如是15分之一。发光二极管1021的照明角度可以达到120°，输出光束是宽视场的。如图所示，由于间隔小，三种颜色的光束几乎完全重叠。除了边缘外，混色区域1023基本上都是单色。在一些实施例中，三色灯系统1020可改变它们的强度，以作为变色灯系统在混色区域1023中产生不同的输出颜色。一些变色灯系统(如

秀照明系统)，将灯泡内所有彩色LED的光线混合在一起，以最大限度地混合颜色。光源的空间信息被丢失。然而，其所照射物体的阴影是黑色的，而不是彩色的。相比之下，在一些实施例中，混色系统1020混合了灯泡或类似物外部的光线。彩色光源1021的空间间隔被保留了下来。这样，物体的影子是多色的。混色系统1020的输出颜色可以是白色或其他颜色，阴影是多色的。因此，宽光束混色灯1020是一种可以产生阴影的变色灯。在一些实施例中，每个彩色LED 1021都可以是由多色LED芯片组成的单色或多色LED。每个LED芯片都可以单独控制。

参考图1B，在一些实施例中，可以用透镜1032替换图1A中的透明窗口1022，以制作混色灯1030。透镜1032可以将3个LED 1031投射到一个照射表面上，产生三个彩色圆。如果LED足够接近，圆圈将相互重叠，产生混色图案1033。在一些实施例中，彩色圆可以放大，从而可以通过光源散焦来使它们重叠。由于光束尺寸受到透镜焦距的限制，光束通常是很窄的。颜色混合为窄光束混合。与只提供一个混色区域的宽光束混色不同，窄光束混色可以提供多达7个或者更多的混色区域1033。RGB三色混色发生在R、G、B三色区域的中间或重叠区域。三种双色混合RG、RB和GB出现在紧邻中心区域的区域。三种单色R、G和B出现在最外层区域。在一些实施例中，可以调整彩色LED 1031的强度以改变显示的彩色图案的颜色。在一些实施例中，每个彩色LED 1031可以是由多色LED芯片或类似物组成的单色或多色LED。每个LED芯片都可以单独控制。

图2展示了另一种混色方案的实施例。混色灯系统2020包含三个光源2021，光源2021例如为带有散热器2022的RGB LED，在一些实施例中，这些光源可以被放置在三面棱锥镜组件2024中的反射镜2023的前面。反射镜的角度为45°，因此在一些实施例中，来自LED2021的主光线在垂直方向上被反射。灯系统2020不包含透镜。在一些实施例中，彩色LED可以是替代RGB LED的其他组合。棱锥镜组件将来自LED的光束分割成两部分：第一部分由反射镜反射，第二部分脱离了反射镜。与图1B中提供了尺寸受透镜焦距限制的光束的混色灯1030不同，因为没有涉及透镜，灯系统2020的反射光受到反射镜尺寸的限制。由于宽光束混色配置，所得的混色图案2030明显大于基于透镜的配置的图案。

在一些实施例中，三个反射镜2023上的三色LED 2021的反射产生了3个彼此呈60°的反射图案2011、2012和2013。每个反射图案的形状都不是圆形。其形状是一个类似于梯形不完全扇形，如图20的左图所示。这是因为由相应的三角形反射镜2021反射的每个LED发出的大部分光线出现在反射镜底部附近。随着朝向射向顶部反射镜的顶点移动，越来越多光线脱离了三角形反射镜。一些光线被引导至棱锥体的顶部。从反射镜2021脱离的光线最终会射到在外部区域R、B和G上。这些光线直接来自彩色LED。这里不发生混色。对比图1B的混色图案1030和图2的混色图案2010的混色区域数量，混色图案1030中有七个彩色区域，混色图案2010中有十六个彩色区域。因此，混色图案2020的混色配置不仅有更好覆盖区域，而且比当前的混色配置更加丰富多彩。

众所周知，LED的输出强度与其输入电流成正比。因此，在一些实施例中，可以通过使用控制器或类似的方式来调整彩色LED 2021的强度，以改变LED的输入电流，从而改变彩色图案的颜色。在一些实施例中，调整LED强度的控制器可以是灯外壳上的控制面板上的物理调光器，也可以是遥控器上的无线调光器，或者是由智能手机应用程序或类似程序执行的滑动调光器。在一些实施例中，每个彩色LED 2021可以是单色LED或由多色LED芯片组成的多色LED。每个LED芯片都可以单独控制。由于灯系统2020是一种宽光束混色灯，因此有时需要来减小彩色图案的尺寸。在一些实施例中，可以在混色灯的输出孔上放置一个Fresnel透镜以减小彩色图案的尺寸。

可以通过两种不同的方式来改变混色图案。第一种方法是改变混色图案的大小或结构，这是通过对于窄光束混色改变LED之间的间距或者对于棱锥镜组件混色配置将反射镜枢转45°的来实现的。第二个方法是改变混色图案的位置。这可以通过产生混色图案的灯系统的光束调向机构来实现。对于窄光束混色图案，可以通过透镜与三色LED组件之间的相对运动来移动或调向图案。对于包含了棱锥镜组件的灯系统，可以使用反向旋转的一个Fresnel棱镜对(或Risley棱镜对)以调向混色图案。在一些实施例中，彩色图案的结构尺寸变化除了通过调节各色LED的强度来稳定地改变颜色外，还会产生空间颜色变化。在一些实施例中，混色图案变化，无论是结构尺寸变化还是整个图案的移动，都可用于各种应用，比如用于娱乐目的。

图3显示了一种用于提供窄光束混色图案3010的彩色图案运动驱动机构3020。机构3020可以包括散热器3021上的彩色LED 3022、诸如Fresnel透镜3024的透镜和向中心3025移动或远离中心3025的线性运动机构。在一些实施例中，线性运动机构可以是带有丝杠或类似物的电机。在其他机构中，可以是其他线性运动驱动机构。如图3所示，透镜3024将包括三个彩色圆3011、3012和3013的RGB LED 3022的输出投射到一个照明表面上，在那里它们形成如虚线所示的彩色图案。当线性运动驱动机构向外移动RGB LED时，相应的彩色圆会移动到新的位置，如3014、3015和3016所示。重叠面积随着LED 3022向外移动而减小，同时图案会变得更加丰富多彩。

图4展示了用于颜色混合的带有可枢转反射镜4013的棱锥镜组件4010。在一些实施例中，可枢转反射镜4013至45°，以重新确定彩色LED4011发出的光线的方向，从而改变混色图案4020。在一些实施例中，三个彩色LED 4011可以是RGB LED。在一些实施例中，三个彩色LED可以是其他颜色的。在一些实施例中，可枢转反射镜可以由制动器枢转。在一些实施例中，可枢转反射镜可以通过电机枢转。在一些实施例中，可枢转反射镜可以通过其他机构进行枢转。当可枢转反射镜从45°枢转到更大的角度时，反射镜会反射更多的光线。反射镜产生的彩色照明区域增加，如实线区域所示。脱离反射镜的光线所产生的彩色照明区域减小，如实线区域所示。虚线区域是由可枢轴反射镜在45°时产生的。混色图案4020的光束位置不改变，但是光束尺寸改变。在各种光源的混色中，可以将白色光源4014添加到棱锥镜组件中。

图5展示了一种用于窄光束混色图案5020的光束控制机构5010。它可以包括三个彩色LED 5011，一个透镜(如Fresnel透镜5012)和两个正交电动轨道3013。为了简单起见，图中只展示了一次电动的移动5013。透镜5012或LED组件中的一个被放置在电动轨道5013上，当电动轨道5013移动透镜5012或LED组件5011时，混色图案5020会从原来的位置(虚线彩色圆)移动到新的位置(实线彩色圆)。混色图案的光束调向不改变颜彩色圆圈5021，5022和5023的大小或它们的重叠区域。

在一些实施例中，窄光束混色灯包括三个诸如带有散热器的RGB LED的彩色LED、透镜(如Fresnel透镜)、用于驱动LED接近和远离LED公共中心以改变混色区域重叠区域的线性运动机构、用来在三个彩色LED组件和Fresnel透镜之间产生相对线性运动从而调向混色灯图案的光束控制机构、电子元件和为电子元件供电的电源，如一块提供对LED组件和/或系统的其他元件的控制功能的电路板或类似物。在一些实施例中，该系统包括控制器，例如一块电路板或类似的，用于控制混色灯的各种操作(包括但不限于单个LED强度)，以调整颜色混合比、光束调向控制、彩色图案形状、大小等各种操作。在一些实施例中，电子设备可以改变单个LED的亮度以获得不同的彩色图案。在一些实施例中，可以添加音频设备(如一个扬声器)，从而使音乐可以控制多色图案的颜色。音乐或其他音频输出的声音调制可以通过转换装置转换成对彩色LED的电流输入，以获得各种颜色图案。在一些实施例中，电子产品可以通过网络(如有线或无线网络)与远程设备通信。例如，可以在电路板中应用蓝牙或WiFi模块。它将通过蓝牙或WiFi模块与设备通信。在一些实施例中，用户可以使用在个人计算设备(如智能手机、笔记本电脑等)的处理器上执行的软件应用程序，或使用其控制面板上的按钮远程控制窄光束混色灯。在一些实施例中，用户可以使用灯上的手动控制来控制窄光束混色灯。例如，可以将带有调光按钮和开关的控制面板安置在混色灯的外壳上，以便用户手动控制灯。在一些实施例中，用户可以使用全息传感器控制窄光束混色灯。全息投影仪投射控制面板的全息图，用于控制全息传感器FOV中的混色灯。在一些实施例中，全息控制面板上的按钮可以是手势的图示。在一些实施例中，一位看到图示的用户可以通过出示与命令按钮手势相对应的手势来选择他/她想要的命令按钮。同FOV方向的全息传感器中的相机捕获手势的图像，并与手势库中的手势比对。如果匹配，按钮将被激活，相应的命令将被发送到混色灯。否则将不会采取任何措施。

图6展示了一个用于棱锥镜组件配置的光束调向机构6010。在一些实施例中，它可以包括两个Fresnel棱镜6012、一个反向旋转机构6013和一个同向旋转机构6014。在一些实施例中，光束调向机构6010被放置在棱锥形混色灯组件6011的输出孔上。在一些实施例中，反向旋转机构6013将混色图案6020移动远离6010的光轴，同时同向旋转机构6014在方位角方向上围绕光轴6010旋转混色图案6020。这便使得混色图案从由虚线表示的位置移动到由实线表示的新位置。在一些实施例中，旋转机构6013和6014可以被机动化。在一些实施例中，旋转机构6013和6014可以手动操作。在一些实施例中，光束调向功能使得用户可以在任何位置放置混色灯6010，并且仍然能够在区域中得到混色图案6020。例如，用户可以将混色灯6020放置在房间的角落，并仍然可以看到显示在天花板中央的混色图案6020。

在一些实施例中，可以使用三面棱锥镜、三个彩色LED(如RGB LED)、三个用于LED的散热器、控制元件、电源和透明窗口来构建用于混色灯的棱锥镜组件。在一些实施例中，棱锥镜可以有更多的三面反射镜和更多的彩色LED。在一些实施例中，可以动态调整彩色LED的亮度，以便实时改变多色混合图案。在一些实施例中，可以将白光LED添加到混色灯中，以便用户可以同时使用白色光和彩色光。在一些实施例中，可以将扬声器或其他音频设备添加到混色灯中，以便播放音乐并控制颜色变化。在一些实施例中，可以枢转棱锥体上的反射镜，从而可以改变多色图案的大小和颜色。在一些实施例中，可以将一对Fresnel棱镜放置在锥形混色灯的顶部，以调向混色灯的图案到用户期望的位置。在一些实施例中，光束调向机构可以是机动的。在一些实施例中，光束调向机构可以是手动的。在一些实施例中，控制元件可以对彩色LED、有线和无线控制模块、可枢轴反射镜的控制元件、光束调向机构的控制元件进行调光控制。在一些实施例中，用户可以使用他/她的移动设备或遥控器无线控制棱锥镜组件混色灯。在一些实施例中，用户可以通过在灯上的控制面板上的按钮手动控制棱锥镜组件混色灯。在一些实施例中，用户可以使用全息控制器来控制棱锥镜组件混色灯。在一些实施例中，用户可以使用智能扬声器来控制棱锥镜组件混色灯。

如前所述，混色灯可以通过配置照明系统来产生彩色阴影。阴影的产生是因为物体阻挡了光源的光线。如果有多个光源照射在一个物体上，就会有多个阴影，阴影的数量等于光源的数量。当光源发出不同颜色的光时，阴影区域可以发生颜色混合。在给定颜色的光源的阴影中，没有这种颜色的光。但是有来自其他颜色光源的彩色光，它们会混合。例如，三个RGB彩色光源照射在一个物体上，在一个红光阴影区域中，存在来自绿色和蓝色光源的彩色光。蓝光和绿光会在这个区域混合，从而形成青色的阴影。其他组件可以通过类似的方式进行分析。如果只有红色和绿色的光源，绿光将在红光的阴影中，红光将在绿色的阴影中。

在图7中，执行并分析了一个RGB混色区域7014的阴影区域中的颜色混合。测试机构7020可以包括RGB LEDs 7021、物体7022和屏幕7024。RGB LEDs 7021发出的彩色光束7023照射到物体7022上。它们的阴影投射在屏幕7024上。7030是测试机构的主视图。物体7034被投影到LED平面上。RGB LEDs分别为7031、7032和7033。它们对应的阴影7011、7012和7013显示在屏幕7010的混色区域7014上。如前所述，红色、绿色和蓝色在其相应的阴影区域7011、7012和7013中缺失。其他颜色的光存在于它们的阴影中。所以蓝色和绿色在阴影区域7011。红色和蓝色在阴影区域7012。红色和绿色在阴影区域7013。可以看出，阴影有重叠和非重叠区域。重叠区域可以有两个或三个彩色阴影。在两个彩色阴影的重叠区域，只有一种颜色存在。在三个彩色阴影重叠区域，没有颜色存在，该区域的颜色是黑色。在彩色阴影的非重叠区域，有两种颜色存在。从图7中可以看出，阴影中的七个彩色阴影重叠区域被标记了出来。它们将在非重叠区域生成青色、黄色、品红色，在两个阴影重叠的区域生成红色、绿色和蓝色，在三个阴影重叠的区域生成黑色。

图8展示了一个类似于图3的用于宽光束混色的彩色图案驱动机构8020。在一些实施例中，彩色图案驱动机构8020可以包括线性运动机构，如带有丝杠的电机等。在一些实施例中，彩色图案驱动机构可包括磁性驱动装置。在一些实施例中，彩色图案驱动机构可包括其他驱动装置。由于它与宽光束混色有关，因此在一个或多个LEDs运动期间，彩色图案几乎没有明显的变化。另一方面，彩色阴影图案8011可以经历实质性的变化。在一些实施例中，线性运动机构8022将彩色LED 8021沿三个方向移动(例如，类似于笛卡尔坐标系)，迫使彩色阴影从8011a(虚线)变为8011b(实线)。重叠部分的区域也发生变化，导致彩色阴影图案的颜色变化。在一些实施例中，可以动态改变三种彩色LEDs的强度，以在照明表面生成各种混合颜色。在一些实施例中，被照射的物体的阴影可以产生多个彩色阴影。在一些实施例中，彩色图案驱动机构可以动态改变彩色阴影。宽光束混色灯不仅可以动态变色，还可以动态地产生多个彩色阴影。此外，彩色阴影可以改变大小和颜色。这种特性可能在各种应用中有用。例如，这个功能将使恐怖电影更加恐怖。

在一些实施例中，宽光束混色灯可以使用三个彩色光源(如带有散热器的RGBLED)、三个线性运动机构、透明窗口、控制元件、扬声器和电源来构成。在一些实施例中，彩色LED和散热器组件可以放置在三角形(如等边三角形)的顶点上。在一些实施例中，虽然输出的是单色混合光，但混合色仍携带LED空间间隔信息。在一些实施例中，输出光可用于照明和装饰。混色白光可用于常规照明。当混色合白光照亮感兴趣的物体时，它可以为了装饰或其他目的创造彩色阴影。在一些实施例中，可以通过线性运动机构前后移动彩色LED和散热器组件来动态地改变彩色阴影。在一些实施例中，彩色LED和散热器组件可以位于固定边长的三角形的顶点，且没有线性运动机构。在一些实施例中，控制元件可以包括用来动态调整颜色混合比的LED调光元件，用于与控制设备无线通信的WiFi和蓝牙模块，用于将音乐转换为彩色灯光调制的扬声器元件。在一些实施例中，宽光束混色灯可以通过智能扬声器(如Amazon’s Alexa^TM)来控制。用户可以通过对着与语音服务通信的音频接收设备讲话来向一个基于云的语音服务(如Amazon Alexa^TM)发出语音命令。然后设备(如Alexa^TM)将命令输出到混色灯以执行命令。在一些实施例中，通过按下控制面板上选定的按钮，便可以用遥控器来控制宽光束混色灯。在一些实施例中，宽光束混色灯可以通过使用智能手机或平板电脑上的控制App进行控制。在一些实施例中，宽光束混色灯可以由全息控制传感器控制。参照图5描述了控制操作的示例。在一些实施例中，控制器包括电路，该电路单独控制彩色光源以改变多色混合图案的颜色。这样，一种颜色的LED的强度变化将改变彩色图案中的几种颜色，例如，当您改变红色的强度时，混色颜色RG、RB和RGB将受到影响，但GB不会受到影响。在实施例中，没有可枢转反射镜和光束控制机构，光束的形状和大小不变。

在一些实施例中，可以在Chandler灯或其他具有孔状图案或巢状结构的灯中利用彩色阴影的特性。Chandler灯可以包括灯泡、晶体和用于连接晶体的支撑框架等。在一些实施例中，可以通过用宽光束混色灯替换常规灯泡来构造混色Chandler灯。图9展示了一个通过支架9011悬挂在天花板上的Chandler混色灯9010。可提供宽光束混色光9012。晶体9013附着在支撑框架9014上。晶体的彩色阴影被投射到地板、墙壁和天花板上。它们分别被标记为9015、9016和9017。在一些实施例中，可以将宽光束混色灯9010放置在带有孔图案或巢形结构内部，以产生彩色阴影。

在一些实施例中，混色灯中的多色光源可用于将孔的多色图像投射到照明表面。每个彩色光源可以生成孔的一个图像。因为一个混色灯中有多个彩色LED，所以可以得到该孔的多色图像。在一些实施例中，孔可以是符合用户需求的任何形状,它可以是常规的几何形状，如圆形、椭圆形、三角形、正方形等。在一些实施例中，孔的形状可以是动物、火箭或其他交通工具。在一些实施例中，孔的形状可以是电影角色。图10显示了从一块板10012中切割出来的一个圆孔10014和一个方孔10015。板料在无孔区域10013处是不透明的.棱锥镜组件混色灯中的每个LED都有两个光源：一个被反射镜反射，另一个是LED本身。在本实施例中，共有六个彩色光源。有6个彩色圆圈10021和6个彩色方块10022。图10中使用了棱锥镜组件混色灯。在一些实施例中，其他混色灯可以用于此应用。

如前所述，在一些实施例中，可以对三个以上的LED执行混色，以产生更加丰富多彩的混色图案和彩色阴影。在图11中，带有透镜(如Fresnel透镜11021)的RGB LED组(11022，11023，11024)构成了一个带有部分重叠混彩色圆圈的窄光束混色灯，在混色图案11010中用虚线表示了出来。LED之间的间隔是11028。在一些实施例中，可以在此LED组中添加3个额外的彩色LED(如RGB LED),LED的间隔11021是固定的。在一些实施例中，额外组建了三个RGB LED组(11025，11023，11024)，(11022、11026、11024)和(11022、11023、11027)。在一些实施例中，放置彩色LED的结构可以是等边三角形网格，彩色LED位于该网格的顶点。混色区域的数量从7个增加到了19个，因此混色图案比三个RGB LED配置下的色彩丰富了三倍。

在一些实施例中，透镜11021可以被透明/清晰的窗口替换，以组成一个宽光束混色灯。由四组彩色LED生成的彩色图案与一组彩色LED生成的彩色图案的大小基本相同。然而，彩色阴影会增加其大小和彩色阴影混合区域的数量。彩色阴影的数量从3个增加到6个。而彩色阴影混合区域的数量从7个增加到了19个，因此，彩色阴影的颜色丰富了近三倍。在一些实施例中，宽光束混色灯可以有六个彩色LED，而不是图1、图7和图8中讨论的三个彩色LED。

如前所述，混色灯配置可以是一个三角形结构，但其他几何结构也同样适用。在一些实施例中，可以将六个彩色LED 12021放置在六边形的顶点上，LED的间隔或六边形的边12023是固定的。在一些实施例中，透镜(如Fresnel透镜12022)被放置在发光二极管上，以形成具有六边形彩色LED结构的窄光束混色光。在一些实施例中，六个彩色LED可以包括两个红色LED、两个绿色LED和两个蓝色LED。在其他实施例中，可以使用其他的彩色LED的组合。每个彩色LED 12021都会在照明表面投射一个彩色圆12011。在一些实施例中，6个彩色LED发出的6个彩色圆重叠，形成了混色图案12010。彩色圆之间的重叠比图11中的11010更彻底。彩色区域的数量从19个增加到31个。在一些实施例中，7030的宽光束混色灯可以使用配置为11020的六个彩色LED。

在一些实施例中，可以用清晰/透明的窗口取代透镜12022，窄光束混色灯也变成有六个彩色LED并按六边形排列的宽光束混色灯。由于LED照明范围广的缘故，混色区域与三个彩色LED产生的彩色区域几乎相同。虽然在11020的3色LED配置中，彩色阴影区域的数量增加到了31个，但这些彩色区域中的大多数都具有三阶或更高阶的彩色阴影混合。高于2阶的彩色阴影混合是黑色区域。所以这种配置的彩色阴影效果不好。

正如本文所描述的，棱锥镜组件可以有三个面，用于三个彩色LED。在其他实施例中，可以使用具有更多反射镜的锥体镜组件。例如，在图13中，使用了带有六个彩色LED13011的六面的棱锥镜组件13012构建锥形混色灯13010。六个彩色LED 13021通过六个反射镜产生六个反射图案。如图2所示，反射图案13021是近似梯形的不完全扇形。在一些实施例中，六个反射图案重叠以产生混色区域。还能看出，在一些实施例中，脱离反射镜的彩色光线在反射镜混色区域13021之外形成了彩色区域13022。这六个彩色区域13022也相互重叠，形成了混色区域。六个面的棱锥形混色灯的彩色区域总数为53个，是图12中六边形混色配置12020的1.7倍。其颜色是一个三面的棱锥形混色配置的3.3倍。

虽然混色灯产生多色图案，但彩色图案的获得是不受控的。例如，使用任何多色混合灯都无法获得一朵彩色花的图案。在一些实施例中，可以通过像素化混色区域来生成颜色内容。在一些实施例中，每个像素区域的颜色混合都可以单独控制。这可以通过MEMS反射镜阵列、微快门阵列、液晶衰减器阵列和/或其他光衰减器阵列来实现。在一些实施例中，为了控制每个像素的颜色强度，必须对每个彩色光源单独进行像素化。

如图14所示，在一些实施例中，多个MEMS反射镜阵列14021可以替换棱锥形反射镜组件混色灯中的反射镜。图4所示的三个MEMS阵列14021可以由三个彩色LED投射到照明表面14010上。图14显示了三个MEMS反射镜阵列14011、14012和14013的投影图像。这些像素化的彩色图像将参与重叠区域的混色。在外部彩色照明区域14015、14016和14017中没有像素化的彩色图像，因为这些区域是光线脱离了反射镜阵列的区域。因为投影的MEMS图像处于不同的方向，所以在一些实施例中，需要通过校准来对齐阵列图像之间的像素。在一些实施例中，校准过程会从三个MEMS反射镜阵列中分辨出将光反射给照明表面14010上的给定像素的三个MEMS反射镜。为了控制该像素在照明表面14027或14018上的颜色混合，可以旋转MEMS反射镜14022，从而调向来自像素14027或14018的蓝色光线14026。14026原来的方向是虚线，新的方向为实线。光线14026在像素14027或14018上与红色光线14025进行混色。由于像素14018中蓝色光线较少，所以其颜色变为黄色(红色加绿色)。使用相同的方法，可以在不同的像素中获得不同的颜色。在一些实施例中，可以使用棱锥镜组件混色灯中的MEMS阵列来控制照明表面上单个像素的混色来创建彩色内容，如一朵彩色的花。

在一些实施例中，可以将微快门阵列或类似物放置在例如彩色LED上，用于像素化混色。微快门与相机快门的工作方式类似或相同。其孔可以从0％打开到100％。它有三种状态：完全打开15017c，部分打开15017b，完全关闭15017a。微快门阵列是一个以平面格式排列的微快门的集合，阵列中的每个微快门都可以单独控制。例如，图15展示了放置在三个彩色LED 15014、15015和15016上的三个用于进行混色操作的微快门阵列15011、15012和15013。发射光的颜色混合可以包含窄光束混色光或宽光束混色光。三个微快门阵列将三个彩色LED的输出光束模图案进行了像素化。三个微快门阵列15021的图像被投影到一个照明表面上，在那里它们将进行混色。微快门阵列图像15021只适用于宽光束混色配置。在窄光束混色的情况下，这些彩色图像会有部分重叠。微快门阵列之间的偏移被忽略。在一些实施例中，可以通过使用相机或相关传感器来校准偏移，这些相机或相关传感器会处理各种微快门阵列捕获的像素图像。

图15A展示了一个由一个混色系统的实施例执行的偏移校准技术的示例，包括了一个校准机构15010a。宽光束混色灯15011a可以包括三个像素化彩色照明模块(类似于图25展示的像素化混色灯25020)。每个像素化的彩色照明模块可以包括彩色光源和微快门阵列。混色灯15011a的三个像素化彩色模块照射屏幕15013a，形成三个像素化的彩色图像(类似于图25所示的三个图像25030)。这三幅图像之间存在偏移，导致了这些图像之间的相对位移。为了获取这些偏移以便使图像重新对齐，一个彩色相机15012a被放置在混色灯1501la旁边，用来从像素化彩色照明模块中捕获照明的反射图像。例如，通过执行本文实施例中的混色技术，为三个微快门阵列识别了中心像素并测量了彼此之间的距离，获得了偏移。红光模块首先开启。除了中心像素15024a和其他两个像素15022a和15023a外，所有微快门都是关闭的。照明表面有三个亮点。这三个像素被拍摄成第一张摄影图像。在摄影图像中识别这三个微快门像素15022a、15023a和15024a的位置。接下来，所有的微快门都在红光模块中打开，只有中心的微快门在绿光和蓝光模块中打开。照明表面上是一个带有两个不同颜色斑点15032a(黄色由红色和绿色生成)和15033a(品红色由红色和蓝色生成)的红色图像。这两个点是绿光和蓝光模块的中心像素。拍摄照明表面的第二幅图像，以获得这两个彩色斑点的摄影图像位置。我们知道红光模块的中心像素的图像位置。像素15034a在相机图像上，如15030a所示。在三个中心像素之间测量图像距离。为了将图像距离转换为微快门的距离，在相机和微摄相机阵列之间进行了距离校准。在x和y方向上的校准系数为：

和

红色和绿色之间的偏移量是

其中p和i分别是微快门阵列像素和相机像素。一旦微快门阵列被校准，便可以在像素级别执行混色。对于一种给定的颜色，可以通过控制相应微快门的孔大小来调节每个像素的颜色强度。通过控制3个微快门阵列15011、15012和15013上相应像素的孔大小，可以调整花朵像素15021的混合颜色，也可以通过类似的方式获得花其余部分的颜色。

在一些实施例中，可以使用液晶衰减器阵列来执行像素化混色。图15中的微快门阵列15011、15012和15013可以使用图16中的液晶阵列16011、16012和16013代替。液晶像素16017可以包括液晶相板16017b和一对偏光镜16017a。偏光镜可以是呈互相交叉或互相平行。相板16017b可包含电极(16017bl和16017b2)和液晶电池16017b3。当在电极16017bl和16017b2上施加电压时，相板16017b会改变线偏振的相位。当光束入射到液晶像素上时，偏光镜16017a中的一个偏光镜只允许偏振平行于第一个16017a的轴的线性偏振光通过。相板16017b改变了线性偏振光的相位。这就旋转了光的偏振。能够通过第二个偏光镜的光量取决于光偏振和第二偏光镜的偏振轴之间的角度的余弦。通过控制电压，可以控制通过每个像素的光量。这样便可以得到像素化的混色。使用如图15所示的类似方法，在不同光源的混色中，可以使用窄光束或宽光束为物体(如彩色的花)产生彩色图案。

在图15和图16中，微快门阵列和液晶衰减器阵列分别具有平面几何形状。例如，在其他实施例中，如图17所示，微快门阵列17012被放置在彩色光源17011上。对于相同的角度分辨率，所需的像素大小随1/cos²θ变化，其中θ是像素位置矢量17016与光源17011的光轴17015之间的夹角。对于光源17011的光轴17015附近的中心像素17013，变化较小。对于远离光源光轴的像素17014来说，所需的像素尺寸可以很大。如果

所需像素的大小是光源附近像素大小的4倍。在一些实施例中，可以在一个短程线网壳结构17022上设置一个微快门阵列或一个液晶衰减器阵列。可以将像素17023放置在短程线网壳上。在球体中，可以均匀地划分角度，因此短程线网壳上任何像素17023所需的像素大小都与其他地方的像素17024相同。在一些实施例中，可以将彩色LED 17021放置在用于混色灯的短程线微快门阵列或短程线液晶衰减器阵列的中心。在一些实施例中，可以将短程线微快门阵列或短程线液晶衰减器阵列或其他短程线光衰减器阵列放置在上述所有混色灯(包括棱锥镜组件混色灯)的光源上以创建彩色图案。

在一些实施例中，例如，如图18所示，可以应用全息控制器18000，如专利PCT/US17/40172中描述的一样。全息控制器18000可包括但不限于全息投影装置18001、相机18002和分束器18003。投影装置的摄像头视场(FOV)方向和投影方向相互正交。分束器18003将这两个方向平分，并将相机FOV和全息投影仪FOV调整到同一方向。在一些实施例中，可以使用一个光束调向机构18011来改变全息控制器的FOV的方向，从而使用户可以轻松地查看全息图18006。在一些实施例中，光束调向机构只是一个Fresnel棱镜。全息图可以在一个固定直角θ处看到。电机可以旋转Fresnel棱镜，以便用户可以在其他方位角看到全息图。不同的用户可能有不同的身高，固定的垂直角度只可以让合适身高的人轻松看到全息图，其他不同身高的人可能很难看到它。在一些实施例中，光束调向机构18011可以是一对被称为Risley棱镜对的Fresnel棱镜，其允许用户在垂直角度和在方位角度上改变全息图的方向。这便可以让不同身高的用户在不同方位角的位置查看全息图。图6也展示了Fresnel棱镜对光束调向机构。棱镜对的反旋可以改变垂直角度，棱镜对的共旋可以改变方位角。在一些实施例中，混色灯的控制面板被放置在了全息图中。在一些实施例中，控制面板包括各种手势18006的按钮。在一些实施例中，用户18007可以通过作出与相应按钮的手势相匹配的手势来“触摸”命令按钮，从而生成一道命令。当手势18008被放置在命令按钮时，相机18002捕获图像并将其发送到处理器或云端进行处理。捕获的图像会被与手势库中存储的手势进行比较，从而用于控制编码手势。当确定匹配时，就会通过无线网络18009将命令发送到受控设备18010。在一些实施例中，图18中的相机18002可以是美国专利US9423879中的无接触式控制器。分束器18003和窗口必须是热传输的。全息控制面板将是控制点阵列。用户的手可以“触摸”选定的控制点以激活命令。

在一些实施例中，本发明中描述的多色混合灯可以通过灯外壳上的控制面板来控制。在一些实施例中，可以使用遥控器或移动设备通过无线网络对多色混合灯进行无线控制。在一些实施例中，可以通过智能扬声器或相关音频设备来控制多色混合灯。在一些实施例中，可以通过前面讨论的全息控制器来控制多色混合灯。在一些实施例中，可以通过其他手势控制器或类似物来控制多色混合灯。多色混合灯的实施例不限于这里描述的。因此，在一些实施例中，多色混合灯的其他应用也可能同样适用。

在一些实施例中，如图25所示，像素化混色灯25020可以包含在紧凑装置中的三个像素化彩色照明模块(25021，25022，25023)、用于控制混色灯运作的电路板和透明窗口25024。在一些实施例中，每个像素化的彩色照明模块(25021或25022或25023)都可以包含彩色光源25011、微快门阵列25012和透镜25013。在一些实施例中，彩色照明模块中的三个彩色光源可以是红色、绿色和蓝色。在一些实施例中，可以使用其他颜色的组件。在一些实施例中，彩色光源25011在微快门阵列25012的每个像素处都创建一个微型光源。在一些实施例中，透镜25013将这种微型彩色光源阵列投影到一个照明表面上。在照明表面有一个彩色投影25014。在一些实施例中，因为可以控制每个微快门从0％打开到100％，所以可以控制通过每个像素的光量。在一些实施例中，当所有彩色照明模块都在运行时，它将创建三个像素化的彩色投影25031、25032和25033。这三个像素化的彩色投影相互重叠，并有一些偏移。在一些实施例中，彩色投影将在像素间混合。例如，25031中一个位置为(0，0)的像素图像、25032中一个位置为(2，-2)的像素图像和25033中一个位置为(-2，-2)的像素图像可以落在相同的位置上，混合，并在照明表面形成一种新的颜色。在一些实施例中，通过控制相应像素的孔尺寸，可以调整通过它们每一个像素的光量，进而可以调整这个像素化位置的颜色混合比。在一些实施例中，通过控制每个像素的混色，我们可以创建任何事物的彩色图像。可以使用图15A中描述的程序校准图像偏移。

在一些实施例中，彩色LED光源25011和微快门阵列25012可以被彩色LED光源阵列替代。一个彩色LED阵列可以包含多个平面格式的LED像素。每个像素的输出可以单独控制。在25030中的三幅彩色图像将来自三个彩色LED阵列，而不是微快门阵列。通过使用与上述相同的方式来改变三个彩色照明模块的相应像素的彩色光强度，可以在像素级进行混色。如先前在图14中所述，MEMS反射镜阵列被用于了棱锥镜组件混色灯的颜色像素化。在一些实施例中，颜色像素化可以发生在光源上。在一些实施例中，图2中的彩色光源可以被图25中的彩色光源模块所取代。在一些实施例中，彩色光源模块可以包括透镜、彩色光源和微快门阵列。在其他实施例中，彩色光源模块可以包括透镜、彩色LED阵列。

在一个用于混色灯的棱锥镜组件中，彩色LED发出的光束分为两部分：由反射镜反射的一部分和未经反射镜反射的一部分。脱离反射镜的部分位于彩色图案的外部区域。光的常见的特性可能会导致这一部分延伸到棱锥镜外很远一段距离。在一些实施例中，系统允许这部分光更靠近中心区域，这又导致在表面上显示更丰富多彩的图案或颜色。在一些实施例中，如图26所示，添加了外部反射镜以将这部分光束重新引导到中心。更具体地说，至少将一个外反射镜26012添加到了由棱锥镜26011和彩色LED光源26013组成的原始照明组件中。光束26014被棱锥镜反射到中心区域26016上。脱离棱锥镜且要进一步向外射出的光束26015现在被外反射镜26012反射到一个更靠近中心区域的外部区域26017。因此，根据一些实施例，除了棱锥镜组件混色灯之外，外反射镜的存在导致外部或外围彩色区域更靠近中心区域。

Claims (35)

1.一种混色灯系统，包括：

棱锥镜组件，所述棱锥镜组件包括以棱锥形结构构成和排列的三个或更多的反射镜；以及

三个或更多的彩色光源模块，其中所述棱锥镜组件将彩色光源模块发出的光束分割，使得第一部分被所述反射镜反射，并且第二部分延伸到反射镜之外，从而共同地在表面上形成包括多个重叠的彩色区域的多色图案。

2.根据权利要求1所述的混色灯系统，进一步包括：

控制所述混色灯的运作并通过有线或无线网络在所述混色灯系统和遥控移动装置之间提供通信的控制器。

3.根据权利要求2所述的混色灯系统，其中所述控制器包含单独控制所述彩色光源模块以改变所述多色图案颜色的电路。

4.根据权利要求1所述的混色灯系统，其中在所述棱锥镜组件处的所述彩色光源模块的输出产生用于在所述表面处形成被照射物体的多色图案和彩色阴影的混色。

5.根据权利要求1所述的混色灯系统，还包括添加到所述棱锥镜组件混色灯中的三个或更多的白色光源模块。

6.根据权利要求1所述的混色灯系统，还包括枢转所述反射镜以便改变混色图案的形状、大小、强度、颜色或特征的组合的控制器。

7.根据权利要求1所述的混色灯系统，所述反射镜包含在像素级控制彩色光源模块的输出颜色的微机械系统(MEMS)反射镜阵列。

8.根据权利要求1所述的混色灯系统，还包括用于将多色图案调像到所需位置的光束调向机构。

9.根据权利要求8所述的混色灯系统，其中所述光束调向机构包括菲涅耳棱镜对。

10.根据权利要求1所述的混色灯系统，还包括音频扬声器，所述音频扬声器用于输出控制所述彩色图案的颜色的音乐。

11.根据权利要求1所述的混色灯系统，其中所述彩色光源模块包括彩色光源和散热器。

12.根据权利要求1所述的混色灯系统，其中彩色光源模块包括透镜、微快门阵列和彩色光源。

13.根据权利要求1所述的混色灯系统，其中彩色光源模块包括透镜和彩色LED阵列。

14.根据权利要求1所述的混色灯系统可以有外反射镜，用于将错过所述棱锥镜的这部分光束反射向所述中心区域以增加混色区域。

15.根据权利要求1所述的混色灯系统，其中所述混色灯系统由下列的至少一者来控制：无线装置，全息控制器或其他手势控制器设备控制。

16.根据权利要求1所述的混色灯系统，还包括具有各种孔形且被放置在混色灯孔上以产生多色投影的孔板。

17.一种宽光束混色灯，包括：

三个或更多带有散热器的彩色LED模块；

清晰或透明的窗口；

用于播放音乐的扬声器；

控制所述混色灯运作并通过有线或无线设备与用户通信的电路板；和

向所述电路板供电的电源，其中所述彩色LED模块位于等边三角形网格结构的顶点处。

18.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其中所述彩色LED模块的亮度被单独控制以产生各种混合颜色的辐射，而且其中宽光束混色灯的任务包括从所述彩色LED模块产生用于照明的混色辐射，生成彩色阴影，并创建彩色图案。

19.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其中所述彩色LED模块和散热器由线性运动机制驱动来改变它们的间距，从而可以动态地移动彩色阴影、改变形状和颜色。

20.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其被构造和布置以用于钱德勒灯，以通过钱德勒灯的晶体产生多色阴影。

21.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其中所述彩色LED模块还包含彩色LED、微快门阵列或液晶衰减器阵列或其他位于彩色LED上的光衰减器阵列，用于通过像素级混色操作产生彩色图案。

22.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其中所述宽光束混色灯中的所述彩色LED模块还包含透镜、彩色LED、微快门阵列或液晶衰减器阵列或其他位于所述彩色LED上的光衰减器阵列，用于通过像素级混色操作产生彩色图案。

23.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其中所述宽光束混色灯中的所述彩色LED模块也包含透镜、彩色LED阵列，用于通过像素级混色操作产生彩色图案。

24.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其中微快门阵列或者所述液晶衰减器阵列被构建在短程线网壳结构上以减轻边缘像素的像素伸长效应。

25.根据权利要求17所述的宽光束混色灯，其中所述宽光束混色灯的输出颜色被由所述扬声器播放的音乐控制。

26.根据权利要求13所述的宽光束混色灯，还包含与无线装置交换控制信号的控制器、全息控制器和其他手势控制器装置。

27.根据权利要求26所述的宽光束混色灯系统，还包含具有多种孔形且放置在所述混色灯孔上以创建多色投影的孔板。

28.一种窄光束混色灯系统，包括：

三个或更多包含散热器的彩色LED模块；

用于播放音乐的扬声器；

清晰的窗口；

用于调向多色图案的光束调向机构；和控制所述混色灯运作的电路板，其中所述彩色LED模块可以被单独调整从而为所述多色图案生成不同的颜色，窄光束混色灯输出提供了可调向的、变形和变色的多色图案以及彩色阴影。

29.根据权利要求28所述的窄光束混色灯系统，其中所述彩色LED模块通过线性运动机构来回移动，以改变所述多色图案的形状、颜色和尺寸。

30.根据权利要求28所述的窄光束混色灯系统，其中所述窄光束混色灯的所述彩色LED模块还包含用于产生彩色图案的彩色LED、微快门阵列、液晶衰减器阵列或位于所述彩色LED模块上的其它光衰减器阵列。

31.根据权利要求28所述的窄光束混色灯系统，其中所述窄光束混色灯的所述彩色LED模块还包含用于生成彩色图案的彩色LED阵列。

32.根据权利要求28所述的窄光束混色灯系统，还包含与无线装置交换控制信号的控制器、全息控制器和其他手势控制器装置。

33.根据权利要求28所述的窄光束混色灯系统，还包含用于使混色灯创建彩色图案的短程线微快门阵列、短程线液晶衰减器阵列阵列或其他位于所述彩色LED模块前方的短程线光衰减器阵列。

34.根据权利要求28所述的窄光束混色灯系统，还包含具有多种孔形且放置在所述混色灯孔上以创建多色投影的孔板。

35.一种全息控制器，包含投射全息控制面板的全息投影设备，捕获用户手势以识别用户控制命令的相机，将相机FOV和全息控制器FOV整合到同一方向以使所述用户可以看到所述全息控制面板并将所述手势置于相同位置的分束器，用于处理手势图像并识别控制命令的处理器。

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