CN117469608A - 照明器光学设备颜色补偿 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明器，其包括：LED光源、多个彩色滤光器、光学设备，以及控制系统。响应于经由数据链路接收到光学设备设定值，所述控制系统根据所述设定值而移动所述光学设备，基于光学设备对照明器的光束的颜色产生的效果来计算针对于一个或多个彩色滤光器的修改后的位置，并且引起所述一个或多个彩色滤光器移动到它们的修改后的彩色滤光器位置，以便减弱所述光学设备作用于照明器所发射的彩色光束的效果。

Description

照明器光学设备颜色补偿

技术领域

本发明总体涉及照明器，并且更具体地涉及颜色控制系统，该颜色控制系统用于提供对从照明器(尤其是基于白色发光二极管(LED)的照明器)发射的光的Duv参数的调节。

背景技术

使用白光LED光源的照明器已在娱乐和建筑照明市场中广为人知。此类产品通常用于剧院、电视演播室、音乐会、主题公园、夜总会和其他场所。这些LED照明器可以是静态或自动照明器。典型的静态LED照明器通常会提供对照明器的强度的控制。典型的自动照明器通常会提供对照明器的光输出的强度和颜色的控制。

发明内容

在第一实施例中，照明器包括：LED光源、多个彩色滤光器、光学设备，以及控制系统。LED光源被配置为发射白光束。多个彩色滤光器被配置为接收所述白光束并且发射彩色光束。光学设备被配置为接收所述彩色光束、修改所述彩色光束，并且发射修改后的光束。控制系统电联接至数据链路、彩色滤光器，以及光学设备，并且被配置为经由所述数据链路接收光学设备设定值。响应于接收到光学设备设定值，控制系统基于所述光学设备设定值而引起所述光学设备移动；基于所述光学设备设定值以及经由所述数据链路接收的CCT和Duv控制通道值来确定针对一个或多个彩色滤光器的彩色滤光器位置；并且针对每个彩色滤光器，引起所述一个或多个彩色滤光器移动到所述彩色滤光器位置。

在第二实施例中，照明器包括：LED光源、多个彩色滤光器、光学设备，以及控制系统。LED光源被配置为发射白光束。多个彩色滤光器被配置为接收所述白光束并且发射彩色光束。光学设备被配置为接收所述彩色光束、修改所述彩色光束，并且发射修改后的光束。控制系统电联接至数据链路、所述多个彩色滤光器，以及光学设备，并且被配置为经由所述数据链路接收光学设备设定值。响应于接收到光学设备设定值，控制系统基于所述光学设备设定值而引起所述光学设备移动；计算针对于与所述光学设备设定值相关联的颜色改变的数值；针对所述多个彩色滤光器中的至少一个彩色滤光器，基于所述数值以及该彩色滤光器的当前彩色滤光器位置来计算修改后的彩色滤光器位置，并引起该彩色滤光器移动到所述修改后的彩色滤光器位置。

附图说明

为了更加彻底地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图的描述，在图中，相同的附图标记表示相同的特征，其中：

图1示出了根据本发明的自动照明器系统的示意图；

图2示出了标准(standard)国际照明委员会(CIE)1931xy色度图；

图3示出了标准CIE 1960uv色度图的中心部分；

图4示出了根据本发明的照明器；

图5示出了图4的LED光引擎更详细的视图；

图6示出了根据本发明的自动照明器的控制系统的框图；

图7示出了对本发明的自动照明器进行颜色控制的过程的流程图；

图8示出了对本发明的自动照明器进行颜色控制的过程的流程图。

具体实施方式

优选的实施例在图中示出，相同的附图标记用于指示各幅图中相同和相应的部分。

一些LED照明器包括基于LED的光源，旨在整理并引导光经过安装在照明器中的光学系统。LED光源连同相关的准直和引导光学器件在本文中被称为光引擎。一些LED光引擎包括单一颜色(例如白色)的LED，本文中称为白光LED引擎。其他LED光引擎包括一系列颜色的LED，其中至少一些LED或共同颜色的LED组的亮度是可控的，以提供LED输出颜色的加法混合。尽管本发明中描述和图示的实施例使用基于LED的光引擎，但是在其他实施例中，光源可以使用放电灯、等离子灯、白炽灯或其他合适的光源。根据本发明的颜色控制系统不依赖于特定光源，也不受特定光源的限制。

典型的白光LED引擎包含多个白色LED及相关的光学系统，以组合、准直并引导来自LED引擎的光束经过照明器的光学系统的其余部分。光学系统的其余部分可以包括元件，例如遮光器、棱镜、雾化滤光器、变焦透镜和其他光学设备，用于接收来自LED引擎的光束、修改光束，并发射修改后的光束。

术语“白光”包含一系列实际颜色。被称为“白色”的光可以从非常冷的蓝白色(例如，由弧光灯产生)到暖的红白色(例如，由蜡烛产生)变化。这些颜色被称为“白色”，但可以通过称为“色温”的特性来区分。色温值越高，“白”光看起来越蓝。

被眼睛认为是具有给定色温的白色的光的颜色可以称为CCT值。具有共同CCT值的“白色”光束在人眼看来将呈现相同的色温，但具有偏向洋红色或绿色的色调(tint)。色调量(amount of tint)由称为“Duv”的值来描述。远程控制的自动照明器可以具有可调节的颜色系统，使它们能够发射具有受此类照明器的操作员控制的CCT值的白光束。

具有不同类型光源或来自不同制造商的照明器可能会产生具有共同CCT值的光束，但在人眼看来并不相同，因为光束的Duv参数不同。根据本发明的颜色控制系统使用户能够将一照明器的Duv与在同一照明系统中使用的其他照明器相匹配，而无需改变照明器的CCT值。这种匹配不需要操作员手动调整各彩色滤光器的位置或彩色LED发射器的亮度。

图1示出了根据本发明的自动照明器系统10的示意图。自动照明器系统10包括根据本发明的多个自动照明器12。每个自动照明器12包括光源和参数控制设备，例如颜色改变设备、光调制设备，以及横摇和/或俯仰系统，以控制自动照明器12的头部的取向。对自动照明器12的参数进行控制的机械驱动系统包括联接至电子控件的马达或其他合适的致动器，如参考图6更详细地描述。这样的致动器可以包括步进马达，以为内部光学系统提供运动。这种光学系统的示例包括遮光轮、效果轮和混色系统，以及棱镜、光圈、快门和镜头移动。

除了直接或通过配电系统连接到主电源之外，每个自动照明器12还通过数据链路14串联或并联连接到一个或多个控制台15。在由操作员致动时，控制台15经由数据链路14发送控制信号(例如命令)，其中控制信号被一个或多个自动照明器12接收。接收控制信号的一个或多个自动照明器12可以通过改变进行接收的自动照明器12的一个或多个参数来作出响应。控制信号由控制台15使用DMX-512、Art-Net、ACN(控制网络架构)、流式ACN或其他合适的通信协议，经由数据链路14发送到自动照明器12。

在一些实施例中，对自动照明器12的控制限于对光源强度的控制。这样的实施例通常被称为静态照明器。静态照明器仍可远程控制，但用户无法控制单元的位置。在其他实施例中，自动照明器12包括机动化的头或镜，以控制所发射光束的方向。这样的实施例通常被称为移动照明器。本发明同样适用于移动或静态照明器。

图2示出了标准CIE 1931xy色度图20。色度图20显示边界22，其包含人眼看得见的所有颜色。边界22表示颜色的范围，从左下角的饱和蓝色到右下角的饱和红色以及曲线的左上峰处的饱和绿色。线24被称为“普朗克轨迹”(或“黑体”线)，表示白炽黑体在不同温度下发出的颜色。普朗克轨迹24仅限于被认为是“白色”的颜色。色度图20上标记了一些示例性的色温(或白炽黑体的温度)。例如，线26是色温为6000开尔文(K)的线。色度图20中的其他虚线表示其他色温。

示例性的色温在色度图20中表示为线，而不是单个的点，这是因为虽然针对给定色温的实际白点精确地位于普朗克轨迹24上，但人类视觉系统是灵活的，并且将靠近普朗克轨迹24但不完全在其上的轻微饱和的颜色感知为给定色温的相同的白色。虚线(被眼睛接受为给定色温的白色)上的光的色温值可以称为相关色温(CCT)值。具有共同CCT值的“白色”光束在人眼看来有相同的色温，但具有偏向洋红色(对于普朗克轨迹24以下的点)或绿色(对于普朗克轨迹24以上的点)的色调。图2中的虚线(例如线26)称为“CCT等温线”。沿某一CCT等温线的每个点都具有相同的CCT值，但其色调量有差别，该差别被示出为与普朗克轨迹的距离。

图3示出了标准CIE 1960uv色度图的中心部分30。完整的CIE1960uv颜色空间描述了与图2所示的1931xy色度图20相同的颜色范围(即，人眼可见的所有颜色)，但是图3仅示出了CIE 1960uv颜色空间的在普朗克轨迹周围的部分30。CIE1960 uv颜色空间中的轴线经由线性投影变换进行了调整，使得CCT等温线(例如，CCT值为6000K的CCT等温线36)现在被示出为与普朗克轨迹34垂直。由于CCT等温线与图3的uv色度图中的普朗克轨迹34垂直，所以我们可以使用CCT值和CCT等温线作为正交坐标来唯一地指代任意白点。这两个坐标被称为CCT和Duv。Duv有时被称为“Delta uv”、“Delta(u,v)”、“+/-绿”(“+/-green”)或“加或减绿”(“plus-or-minus green”)。为保持一致，本发明将始终使用Duv来指代该参数，但是应理解的是，该参数同样可以被标记或称为“+/-绿”或任何其他同义词。CCT是沿普朗克轨迹34的色温白色位置(例如CCT等温线36与普朗克轨迹34的交点)，而Duv是实际白色点沿给定的CCT等温线距普朗克轨迹34的距离。按照惯例，普朗克轨迹34以上(例如，在范围38中)的点具有正的Duv值，而普朗克轨迹34以下(例如，在范围39中)的点具有负的Duv值。在CCT等温线上，具有更正的(more positive)Duv值的点被认为具有更大量的绿色色调，而那些具有更负的(more negative)Duv值的点被认为具有更大量的粉红色或洋红色调。

图4示出了根据本发明的照明器400。照明器400包括发射彩色光束的LED光引擎500，以及诸如遮光器402、棱镜和雾化系统404以及变焦透镜系统406的光学设备。其他实施例可以包括更多或更少的光学设备。这样的光学设备接收由LED光引擎500发射的彩色光束，并且发射修改后的光束。

图5示出了图4的LED光引擎500更详细的视图。包括白光LED发射器阵列的LED光源550机械联接到且热联接到包括光管532的散热器530。由LED光源550的发射器所发射的发散的白光束通过二向色滤光器513和514，二向色滤光器513和514包括颜色混合模块515。根据本发明的控制系统600(参考图6更详细地描述)电联接到LED光引擎500、颜色混合模块515，以及诸如遮光器402、棱镜和雾化系统404及变焦透镜系统406的光学设备，并且控制所述LED光引擎500、所述颜色混合模块515以及所述光学设备的位置和设置。

虽然图5中的实施例包括多个LED发射器，但其他实施例可以包括单个LED发射器。另外的实施例可包括单个或多个弧光源或其他合适的光束发射器。虽然LED光源550的LED阵列发射发散光束，但在其他实施例中，根据本发明的光源可以发射一个或多个平行或会聚光束。

二向色滤光器513和514包括颜色相似的滤光器对(每一个来自二向色滤光器513和514)，每个滤光器包括二向色涂层透明基板。每对颜色相似的滤光器被配置为独立地定位，其中二向色涂层完全位于光束之外，完全覆盖光束，或者位于部分或完全覆盖光束中的一个或多个(即，子集)光束的中间位置。

集成模块540接收由LED光源550的LED阵列发射并通过二向色滤光器513和514的光束。如果所有的二向色滤光器513和514都从光束中撤出，所有光束仍可是白色的。如果一对或多对二向色滤光器513和514完全覆盖光束，则所有光束可以是全彩色的。如果二向色滤光器513和514中的一个或多个部分地覆盖光束，则光束的各子集可以是白色的、全彩色的和/或部分彩色的。集成模块540集成所接收的光束的亮度变化和颜色均匀化，以产生单光束(其具有遍及集成光束的更平滑的照明和颜色分布)。通过独立且协调地对二向色滤光器513和514进行定位，用户可以准确地控制过滤后光束的颜色并产生具有期望色温的集成光束。

集成模块540发射的集成光束是LED光引擎500发射的彩色光束。在一些配置中，二向色滤光器513和514从光束中撤出，并且由LED光引擎500发射的彩色光束LED是一白光束，该白光束包括由LED光源550的发射器发射并由集成模块540集成的白光束。

在其他实施例中，由LED光源550的发射器发射的白光束通过集成模块540，然后通过颜色混合模块515。在这样的实施例中，从颜色混合模块515发射的光束是由LED光引擎500发射的彩色光束。

颜色混合模块515包括四对二向色滤光器，每一对分别是青色、洋红色、黄色和色温橙色(CTO)。尽管颜色混合模块515的成对的二向色滤光器穿越光束线性移动，但是其他实施例可以包括以任何合适的方式移入和移出光束的其他数量的二向色滤光器。根据本发明的颜色混合模块可以包括被配置为线性标志、旋转盘、轮子或弧形标志的滤光器。在一些实施例中，根据本发明的颜色混合模块可以包括三个二向色滤光器，这三个二向色滤光器被配置为具有图案化的二向色涂层的盘，其可以穿过光束旋转。

二向色滤光器513和514均包括矩形透明基板，其宽度(短尺寸)完全跨越光束的组合高度，并且其长度(长尺寸)大于光束的组合宽度。基板涂覆有二向色材料，其涂敷的样式(图案)包括位于基板第一端的第一部分，所述第一部分具有完全覆盖光束的尺寸。所述第一部分邻接第二部分，所述第二部分包括多个二向色材料的指状物，其宽度朝向基板的第二端减小。这样，二向色滤光器513和514的二向色材料在第一端完全过滤光束，并且当它们从光束线性移除时其提供的过滤减少。

在其他实施例中，二向色滤光器材料可以在透明基板上被蚀刻、切割或类似地配置成其他图案，以形成散布在透明基板区域中的、具有不同数量的二向色滤光器的区域。在又一些实施例中，二向色滤光器和下面的基板都可以被切割成具有不同密度的图案，例如锥形指状，使得具有不同数量的二向色滤光器的区域散布在二向色滤光器和基板都已被去除的区域中。

在进一步的实施例中，可以用有变化的二向色材料涂覆透明基板，使得被涂覆的基板的不同区域将光束过滤成不同颜色。在又一些实施例中，基板的不同部分可以涂有不同的二向色材料，其中这些部分的尺寸足以完全覆盖光束，并且每个部分在整个光束上产生不同的一致颜色。在其他实施例中，两个或更多个轮子可以包括可移除的一个个完全涂覆的二向色滤光器，每个滤光器完全覆盖光束。

颜色混合模块515包括四对渐变色滤光器，用户能够调节这些渐变色滤光器以控制每种颜色的饱和度。颜色混合模块515的滤光器包括青色、洋红色、黄色(CMY)和CTO(共同地，“CMY/CTO”)。四个滤光器排列成使得来自LED光源550的白光束连续通过位于光束中的任何滤光器或滤光器的部分，使得经过颜色混合模块515后的合成光颜色是对来自LED光源550的LED发射器的原始白光的所有四个滤光器的减法组合。在其他的实施例中，可以使用CTB滤光器代替CTO滤光器。在又一些实施例中，不存在CTO滤光器，而仅使用青色、洋红色和黄色滤光器。

青色、洋红色、黄色和CTO滤光器中的每一个都会影响通过它的光的特征波长范围(或波长范围)。随着滤光器移动到来自LED光源550的白光束中，滤光器逐渐从通过滤光器的那些光束中去除更多波长范围内的光。在一些实施例中，这样的波长范围的示例是380纳米(nm)到555nm的带通(对于青色滤光器)、450nm到620nm的带阻(对于洋红色滤光器)、510nm到780nm的带通(对于黄色滤光器)，以及600nm以上从600nm减少到400nm的透射率(对于CTO滤光器)。在其他的实施例中，可以使用具有其他特征波长范围的滤光器。

诸如遮光器402、棱镜和雾化系统404以及变焦透镜系统406的光学设备中的每一个都可以对经过它们的光束的颜色产生影响。它们可以改变光束的CCT和Duv中的任一个或两个。颜色可控的照明器的用户习惯于使用颜色混合模块515来调节光束的CCT，实际上，可以有特别为此目的而设计的被称为CTO的专用浅黄色滤光器作为颜色混合模块515的一部分。但是，调节光束颜色的Duv可能会比较困难。因为普朗克轨迹遵循曲线，所以在不改变CCT的情况下改变Duv所需的调整可能会因CCT的值而异。在某些CCT值下，改变Duv可能只需要调节洋红色滤光器，而在其他CCT值下，改变Duv可能需要调节所有三个减色滤光器以补偿Duv的变化而不改变CCT值。通过提供对Duv值的单参数控制同时保持CCT值，控制系统600减小了用户的难度。

在本发明的照明器的设计和制造期间(或在另一个阶段，例如质量控制、定期维护、修理或翻新期间的最终校准)，可以测量和表征照明器的颜色系统，以便绘制出颜色系统可以提供的一系列CCT和Duv值。然后，通过使用查找表或其他计算工具，控制系统600被配置为：将当前的Duv值和经由数据链路14接收到的CCT命令中的接收到的CCT值转换为颜色混合模块515的滤光器位置，以产生由当前的Duv值和接收到的CCT值所指定的颜色，或者，将当前的CCT值和经由数据链路14接收到的Duv命令中的接收到的Duv值转换为滤光器位置，以产生由当前的CCT值和接收到的Duv值所指定的颜色。

在一些实施例中，在数据链路14的CCT控制通道上接收CCT值，并且在数据链路14的Duv控制通道上接收Duv命令值。在其他实施例中，命令值，以及将该命令值识别为CCT值或Duv值的信息，经由数据链路14接收。在一些实施例中，只有CCT值被接收，而Duv命令值默认为零值。

例如，可通过使用CCT控制通道来调节颜色混合模块515，以提供由图3中的CCT等温线36指示的6000K CCT。然后，当用户调节Duv控制通道时，控制系统600自动重新计算且重新定位二向色滤光器513和514中任何必要的二向色滤光器，以使光束颜色沿6000K CCT等温线36移动。因此，用户可以根据需要将Duv值调到正范围38或负范围39，而不会意外也改变了所发射光束的CCT。在一些实施例中，根据本发明的Duv参数调节系统允许用户在+/-0.02的范围内控制Duv。

表1和表2给出了用于将Duv控制通道上的Duv命令值转换为分别针对CCT控制通道上的CCT值6000K和3200K的滤光器马达位置的查找表。滤光器马达位置对应于LED光源550的LED光束中的二向色滤光器513和514的位置。对于其他经常使用的CCT值(例如，2500K、4000K和10,000K)，可以提供类似的表格。其他Duv命令值可以通过在查找表的相邻行中的值之间进行插值来转换为滤光器马达位置(例如，针对于6000K的Duv命令值0.005可以从6000K的表中的Duv命令值0.003和0.01来计算)。类似地，对于在CCT控制通道上接收到的其他CCT值，Duv命令值可以通过相邻的查找表中的值之间的插值(线性或非线性)而转换为滤光器马达位置(例如，针对于3000K的Duv命令值可以从3200K和2500K的表格中的值计算)。

表1

CCT	Duv	青色	洋红色	黄色	CTO
						6000K	0.02	5％	1.6％	6％	9.0％
6000K	0.01	5％	2.2％	6％	9.5％
						6000K	0.003	5％	3.1％	6％	9.8％
6000K	0.001	5％	3.7％	6％	9.9％
						6000K	0.00	5％	4％	6％	10％
6000K	-0.001	5％	4.3％	6％	10.1％
						6000K	-0.003	5％	4.9％	6％	10.2％
6000K	-0.01	5％	5.8％	6％	10.5％
						6000K	-0.02	5％	6.5％	6％	11.0％

表2

这种便利使用户能够将根据本发明的照明器的Duv与在同一照明系统中使用的其他照明器相匹配。具有不同类型光源的照明器，或者是使用相同类型光源的其他制造商的照明器，可能会产生相同色温或CCT值的光束，但在人眼或相机看来仍然不一样，因为光束的Duv参数不同。根据本发明的Duv参数调节系统使用户能够在视觉上将光束与眼睛和/或相机相匹配，而不改变照明器的CCT值。这种匹配可以在不必手动调节颜色混合系统的各个CMY/CTO颜色参数的情况下完成。来自根据本发明的照明器的光束可以更紧密地与其他白光源匹配。

在一些实施例中，当光学设备被插入光束中/从光束中移除时或者当它们被调节时，根据本发明的Duv参数调节系统提供自动Duv校正。可以进行自动Duv校正的光学系统可以包括遮光器402、棱镜和雾化系统404和变焦透镜系统406，以及棱镜、光圈、快门、中性密度(ND)调光和透镜移动设备。在一些实施例中，LED光源550是可针对其进行自动Duv校正的光学设备，因为LED的色温可以随着它们被电子调光而改变。

在一个示例中，用户将变焦透镜系统406的焦距从窄光束设定调节到宽光束设定可改变发射光束的Duv值。在这样的实施例中，本发明的Duv参数调节系统被配置为以主动、动态的方式补偿该发射光束Duv改变。

在这样的实施例中，控制系统600可以控制、监视或以其他方式确定对变焦透镜系统406的设定(例如，控制变焦透镜焦距的马达的位置和移动)。随着变焦透镜系统406的焦距变化(无论是通过独立控制还是通过控制系统600的操作)，控制系统600在不需要用户干预的情况下确定新的设定并使用马达位置信息来自动调节颜色混合系统，以连续校正Duv从而保持被命令的Duv值。在其他实施例中，在插入玻璃遮光器、雾化滤光器或棱镜从而改变了发射光束的Duv值的情况下，或者在通过电子调光或ND滤光器对光束进行调光的情况下，控制系统600被配置为自动补偿此类改变并保持所述被命令的Duv值。

表3示出了在一个示例性的照明器中，由变焦透镜焦距改变(无论是单独地还是与其他光学设备组合)而产生的Duv值改变的查找表，其中CCT/Duv表是在变焦透镜设定为宽变焦角度的情况下创建的。在该示例性的照明器中，随着变焦角度从窄到宽调节，Duv值改变从0.0005变化到0.0。在其他照明器中，Duv值可能会在更大的范围内改变，例如，0.0到0.01。来自表3的Duv值改变可以应用于所述被命令的Duv值，并且使用上述查找表和插值技术将得到的调节后的Duv值与CCT值结合。

表3

在其他实施例中，根据本发明的参数调节系统可以补偿由光学设备改变而产生的Duv和CCT值中的一个或两个的改变。在这样的实施例中，类似于表3的表格可以包括由各光学设备单独地或以组合方式引起的Duv和CCT两者的改变值。如表3所描述的，这种Duv和CCT值改变可以应用于被命令的Duv和/或CCT值，并且得到的调节后的Duv和/或CCT值与上述查找表和插值技术一起使用。

在一些实施例中，根据本发明的Duv参数调节系统可以与包括多种颜色的LED或LED组的加色混合LED光源一起使用，如前所述。在一些这样的实施例中，加色混合LED光源包括发射多种颜色的光的LED，使得通过调节每种颜色的LED的相对亮度，也可以调节输出光束的颜色。用于加色混合系统的LED颜色可以选自，但不限于，红色、绿色、蓝色、青色、琥珀色、石灰(lime)和白色。

每组颜色相似的LED都发射特征波长范围内的光。在一些实施例中，此类波长范围的示例是红色LED的580nm到700nm、绿色LED的470nm到610nm、蓝色LED的400nm到530nm，以及琥珀色LED的550nm到670nm。在其他实施例中，可以使用发射其他特征波长范围内的光的LED。

在这样的实施例中，当用户调节Duv控制通道上的命令值时，控制系统600自动重新计算一种或多种颜色的LED的相对亮度，使得所发射颜色的移动沿用户选择的CCT等温线受到约束。因此，根据本发明的Duv参数调节系统使得带有加色混合LED光引擎的装置的用户能够在视觉上将本发明的照明器与眼睛和/或相机匹配，而不更改照明器的CCT值，并且这样做无需手动调节每种颜色LED的单独的亮度。

根据本发明的照明器包括发射彩色光束的LED光源，该彩色光束具有通过控制多个波长范围中的每一个的亮度而确定的颜色。在这种具有减色系统(例如图5的颜色混合模块515)的LED光源中，波长范围由二向色滤光器513和514中的相似颜色对的滤光器的滤光特性确定，并且每个波长范围的亮度由滤光器进出光束的移动来控制。在具有这种加色混合系统的LED光源中，波长范围由LED的颜色确定，并且每个波长范围的亮度由LED的每种颜色的亮度来控制。

总之，根据本发明的Duv参数调节系统在减色和加色混合照明器中至少提供以下优点：

(a)使用可变减色混合，允许用户在不改变CCT值的情况下，使用单一控制将本发明的一照明器发射的光的Duv值与另一照明器匹配。

(b)提供了一种自动系统，用于使用可变减色混合来修改本发明的照明器所发射的光的Duv值，以便在光学设备被调节或被插入照明器的光束或被从照明器的光束移除时保持Duv恒定。

图6示出了根据本发明的用于自动照明器12的控制系统(或控制器)600的框图。控制系统600适用于控制照明器400的LED光源550和颜色混合模块515及其他光学模块。控制系统600也适用于控制自动照明器12的其他控制功能。控制系统600包括电联接到存储器604的处理器602。处理器602由硬件和软件实现。处理器602可以实现为一个或多个中央处理单元(CPU)芯片、内核(例如，作为多核处理器)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和数字信号处理器(DSP)。

处理器602还电联接到通信接口606并与之通信。通信接口606联接到数据链路14，并被配置为经由数据链路14通信。处理器602还经由控制接口608联接到一个或多个传感器、马达、致动器、控制器和/或自动照明器12的其他设备。处理器602被配置为经由通信接口606从数据链路14接收控制信号，并且作为响应，经由控制接口608控制LED光引擎、颜色混合系统和自动照明器12的其他机构。

控制系统600适用于实现如本文所公开的过程、颜色控制和其他功能，其可以实现为存储在存储器604中并由处理器602执行的指令。存储器604包括一个或多个磁盘和/或固态驱动器，并且可用于存储在程序执行期间读取和写入的指令和数据。存储器604可以是易失性和/或非易失性的，并且可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、三态内容可寻址存储器(TCAM)和/或静态随机存取存储器(SRAM)。

图7示出了根据本发明的用于自动照明器的颜色控制的过程700的流程图。分别参照图4、图5和图6描述的照明器400、LED光引擎500和控制系统600的元件来描述过程700。

在步骤702中，控制系统600经由数据链路14接收光学设备命令，该命令包括对光学设备的设定值，该光学设备(例如遮光器402、棱镜和雾化系统404、变焦透镜系统406、ND滤光器调光器，或者电子调光的LED光源)被配置为修改由自动照明器12发射的光束。在步骤704中，控制系统600基于所述设定值而引起光学设备移动。

在步骤706中，控制系统600确定自动照明器12所发射的光束的颜色的Duv值的改变，其中Duv值的改变是由光学设备移动到设定值引起的。在一些实施例中，在步骤706中，控制系统600确定由光学设备移动到设定值而引起的光束的Duv和CCT值中的一个或两个的改变。在步骤708中，基于Duv和/或CCT值的改变、CCT等温线的当前相关色温(CCT)值，以及当前Duv值，控制系统600确定自动照明器的第一彩色滤光器的第一位置和第二彩色滤光器的第二位置。在步骤710中，控制系统600通过使第一彩色滤光器移动到光束中的第一位置并且使第二彩色滤光器移动到光束中的第二位置而引起光束的颜色改变。

在一些实施例中，除了CCT和/或Duv控制通道之外，照明器400被配置为接收用于单独控制颜色混合模块515的青色、洋红色和黄色滤光器(“CMY滤光器”)的位置的控制通道。在此类实施例中，当CMY滤光器控制通道(“颜色控制通道”)设定为标称零命令值时，用户可以使用CCT和/或Duv控制通道来设定照明器400发射期望的“白色”颜色。如上所述，诸如表1和表2之类的查找表可用于将此类CCT和/或Duv控制通道值(或CCT和/或Duv值)转换为产生期望的“白色”颜色的滤光器位置。滤光器位置在颜色控制通道上以及在表1和表2中表示为百分比。在许多实施例中，滤光器百分比并不线性转换为诸如二向色滤光器513和514之类的彩色滤光器的物理位置。在这样的实施例中，另一个查找表可用于将作为百分比的滤光器位置转换为作为二向色滤光器513和514的物理位置的滤光器位置。在本发明中，短语“滤光器位置”是指滤光器百分比，而不是直接指滤光器的物理位置。

用户随后可以使用颜色控制通道中的一个或多个将CMY滤光器移动到使照明器400发射期望颜色的光束的位置。如上所述，当在光束中插入、移除或调整照明器400的光学设备时，可导致由照明器400发射的光束的颜色发生可察觉的变化，远离用户使用颜色控制通道所设定的期望颜色。某些颜色的变化可能比其他颜色更容易察觉，或者某些用户比其他用户更容易察觉。在这样的实施例中，过程700的修改版本通过修改由颜色控制通道所设定的当前滤光器位置来减少由光学设备在照明器400所发射的颜色中产生的变化量。在一些情况下，修改当前滤光器位置，以补偿光束中的光学设备在设置上的变化。

如参照表3所述，在照明器400的光束中插入、移除或调整光学设备可能导致光束的Duv和CCT值中的任意一个或两个的改变。同样如所描述的，在本发明的一些实施例中，用于此类颜色变化的查找表包括Duv和CCT两者的改变值(或调节)。表3A给出了用于CCT和/或Duv改变的这种查找表的示例。

表3A

图8示出了对本发明的自动照明器进行颜色控制的过程800的流程图。分别参照图4、5和6所描述的照明器400、LED光引擎500和控制系统600的元件来描述过程800。

在步骤802中，控制系统600经由数据链路14接收光学设备命令，该命令包括对光学设备的设定值，该光学设备(例如遮光器402、棱镜和雾化系统404、变焦透镜系统406、ND滤光器调光器，或者电子调光的LED光源)被配置为修改由自动照明器12发射的光束。在步骤804中，控制系统600基于所述设定值而引起光学设备移动。

在步骤806中，控制系统600计算针对于与光学设备设定值相关联的颜色改变的数值，其中Duv颜色改变是由光学设备移动到设定值引起的。在步骤808中，对于CMY/CTO滤光器中的至少一个，控制系统600基于所述数值和彩色滤光器的当前彩色滤光器位置来计算修改后的滤光器位置。当前的彩色滤光器位置可以由用户经由颜色控制通道和/或CCT和/或Duv控制通道来设定。在步骤810中，控制系统600使彩色滤光器移动到修改后的彩色滤光器位置。

在第一实施例中，通过计算CMY/CTO滤光器位置的改变(该改变将补偿白光束以在白光束中定位光学设备)，并且通过接着将所计算的CMY/CTO滤光器位置的改变应用于任何当前的CMY/CTO滤光器位置来操作过程800。该实施例确定彩色滤光器位置(其表示CCT和/或Duv控制通道当前的“白色”设定)，确定那些CMY滤光器位置的改变(该改变将补偿位于光束中的光学设备)，然后将该改变应用到当前的CMY滤光器位置。即，过程800将CMY/CTO滤光器位置进行改变，所改变的量近似于由光学设备引起的改变的量。下面描述过程800的第二实施例，其将光学设备所引起的改变的更接近的近似(closer approximation)应用于CMY/CTO滤光器位置。

在过程800的第一实施例中，在步骤806中，控制系统600通过计算至少一个CMY/CTO滤光器的位置改变值来计算针对于颜色改变的数值，该位置改变值基于控制系统600经由数据链路14所接收的光学设备设定值和CCT和/或Duv控制通道值。在这样的实施例中，在步骤808中，控制系统600基于至少一个CMY/CTO滤光器的位置变化值和当前彩色滤光器位置来计算针对于该至少一个CMY/CTO滤光器的修改后的彩色滤光器位置。在彩色滤光器位置的改变导致低于零或高于100的值的情况下，修改后的彩色滤光器位置分别被限制为零或100的值。

在一些这样的第一实施例中，在步骤806中，控制系统600在三个子步骤中计算至少一个CMY/CTO滤光器的位置改变值。在第一子步骤中，控制系统600确定Duv和CCT调节中的至少一个，该至少一个Duv和/或CCT调节基于光学设备设定值，且其使用诸如表3或3A的查找表来被确定。在第二子步骤中，控制系统600基于至少一个Duv和/或CCT调节以及CCT和/或Duv控制通道值(通过将至少一个Duv和/或CCT调节加到当前CCT和/或Duv控制通道值设置)来生成调节后的CCT和Duv值。在第三子步骤中，控制系统600基于调节后的CCT和Duv值来计算至少一个CMY/CTO滤光器的位置改变值。

在额外的这样的第一实施例中，在第三子步骤中，控制系统600在三个额外子步骤中基于调节后的CCT和Duv值来计算彩色滤光器的位置改变值。在第一额外子步骤中，控制系统600通过使用诸如表1或表2的查找表将当前CCT和/或Duv控制通道值转换为彩色滤光器位置来确定至少一个CMY/CTO滤光器的第一彩色滤光器位置。在第二额外子步骤中，控制系统600确定针对至少一个CMY/CTO滤光器的第二彩色滤光器位置，第二彩色滤光器位置基于在上述第二子步骤中生成的调节后的CCT和Duv值，通过使用例如表1或表2的查找表将调节后的CCT和Duv值转换为第二彩色滤光器位置。在调节后的CCT值不是在其自己的查找表中表示的值或者Duv值未在查找表中其自己的行(row)中表示的情况下，不同表和/或行中的单元格之间的插值可用于将调节后的CCT和Duv值转换为彩色滤光器位置。在第三额外子步骤中，控制系统600基于至少一个CMY/CTO滤光器的第一和第二彩色滤光器位置之间的彩色滤光器位置差来计算至少一个CMY/CTO滤光器的位置改变值(如果有的话)，所述彩色滤光器位置差通过从CMY/CTO滤光器的第二彩色滤光器位置值中减去CMY/CTO滤光器的第一彩色滤光器位置值来计算。

如上所述，在本发明的第二实施例中，过程800将光学设备所引起的改变的更接近的近似应用于CMY/CTO滤光器位置。在这样的实施例中，使用颜色矩阵计算法来计算修改的彩色滤光器位置，以校正由光学设备在照明器400的光束中的插入、移除或调节所引起的颜色变化。在各种实施例中，所使用的颜色矩阵可以用红绿蓝(RGB)、XYZ或其他合适的颜色坐标系来表示。

对于表3和3A中所示的光学设备的每种组合，由一个或多个光学设备引起的光束颜色的改变可以被测量并表示为RGB颜色矩阵(“设备颜色矩阵”)，如表3B中所示。

表3B

	变焦窄	变焦中等	变焦宽
				没有插入效果	[DZN]	[DZM]	[DZW]
插入了遮光器	[DG-ZN]	[DG-ZM]	[DG-ZW]
				插入了棱镜	[DP-ZN]	[DP-ZM]	[DP-ZW]
插入了雾化	[DF-ZN]	[DF-ZM]	[DF-ZW]

每个设备颜色矩阵具有以下形式：

其中，前三列分别表示改变的R、G和B分量。对角线上的非零值表示每种颜色的缩放量，每列底部的数字表示每种颜色的偏移量。前三列中的值表示由一个或多个光学设备引起的光束颜色改变，并且在表3B的每个设备颜色矩阵中可能不同。

类似地，当用户对CMY颜色控制通道中的一个或多个进行设定以使照明器400发射期望颜色的光束时，该颜色也可以表示为RGB颜色矩阵值(“期望颜色矩阵”)，例如：

这里，对角线上的值表示所发射光束中每种颜色(R、G、B)的亮度。表示为CMY滤光器位置的颜色可以转换为等效的RGB颜色矩阵表示。

可以使用以下计算法计算修改后的CMY彩色滤光器位置，以校正由一个或多个光学设备引起的颜色改变：

[C_修改后的]＝[C]×[D]^-1

即，[C]乘以[D]的逆，生成修改后的颜色矩阵[C_修改后的]，表示一种颜色，当通过一个或多个光学设备投影时，该颜色将作为用户设定的期望颜色而被发射，正如期望的颜色矩阵[C]所表示的。矩阵求逆和矩阵乘法的运算是本领域技术人员所熟悉的并且适用于颜色矩阵。修改后的颜色矩阵[C_修改后的]是RGB颜色矩阵，其可以转换为针对CMY滤光器的修改后的彩色滤光器位置。然后可以将CMY滤光器移动到那些位置以使照明器400经由颜色控制通道发射用户设定的期望颜色。

在过程800的这样的第二实施例中，在步骤806中，通过确定表示一个或多个彩色滤光器中的每一个的颜色改变的设备颜色矩阵，控制系统600计算与光学设备设定值相关联的颜色改变的数值，其中颜色改变与光学设备设定值相关。在一些这样的实施例中，颜色改变是由光学设备移动到与光学设备设定值相关联的位置而引起的。

在这样的第二实施例的步骤808中，控制系统600在三个子步骤中为至少一个CMY/CTO滤光器计算修改后的彩色滤光器位置。在第一子步骤中，控制系统600基于多个彩色滤光器的当前滤光器位置来计算期望的颜色矩阵。当前的滤光器位置可以由用户经由颜色控制通道和/或CCT和/或Duv控制通道来设定。在第二子步骤中，控制系统600基于期望颜色矩阵和设备颜色矩阵来计算修改后的颜色矩阵。在一些这样的实施例中，控制系统600使期望颜色矩阵乘以设备颜色矩阵的逆。在第三子步骤中，控制系统600基于修改后的颜色矩阵计算修改后的彩色滤光器位置。

尽管这里仅描述了本发明的一些实施例，但受益于本发明的本领域技术人员将理解，可以设计出不脱离本发明范围的其他实施例。尽管已经详细描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种照明器，包括：

发光二极管(LED)光源，其被配置为发射白光束；

多个彩色滤光器，其被配置为接收所述白光束并且发射彩色光束；

光学设备，其被配置为接收所述彩色光束、修改所述彩色光束，并且发射修改后的光束；以及

电联接至数据链路、所述多个彩色滤光器以及所述光学设备的控制系统，所述控制系统被配置为经由所述数据链路接收光学设备设定值并且作以下响应：

基于所述光学设备设定值而引起所述光学设备移动；

计算针对于与所述光学设备设定值相关联的颜色改变的数值；

针对所述多个彩色滤光器中的至少一个彩色滤光器：

基于所述数值以及该彩色滤光器的当前彩色滤光器位置来计算修改后的彩色滤光器位置；以及

引起该彩色滤光器移动到所述修改后的彩色滤光器位置。

2.根据权利要求1所述的照明器，其中，所述控制系统被配置为：

通过计算针对于所述至少一个彩色滤光器的位置改变值来计算针对于所述颜色改变的数值，所述位置改变值基于所述光学设备设定值以及经由所述数据链路接收的CCT和Duv控制通道值；以及

基于所述至少一个彩色滤光器的位置改变值和当前彩色滤光器位置来计算针对所述至少一个彩色滤光器的修改后的彩色滤光器位置。

3.根据权利要求2所述的照明器，其中，所述控制系统被配置为通过以下步骤来计算针对于所述至少一个彩色滤光器的位置改变值：

确定Duv和CCT调节中的至少一个，该至少一个Duv和/或CCT调节基于所述光学设备设定值；

基于该至少一个Duv和/或CCT调节以及所述CCT和Duv控制通道值来生成调节后的Duv和CCT值；以及

基于调节后的Duv和CCT值来计算针对于所述彩色滤光器的位置改变值。

4.根据权利要求3所述的照明器，其中，所述控制系统被配置为通过以下步骤而基于调节后的Duv和CCT值来计算针对于所述彩色滤光器的位置改变值：

确定所述彩色滤光器的第一彩色滤光器位置，所述第一彩色滤光器位置基于所述CCT和Duv控制通道值；

确定所述彩色滤光器的第二彩色滤光器位置，所述第二彩色滤光器位置基于所述调节后的Duv和CCT值；以及

基于所述彩色滤光器的第一彩色滤光器位置与第二彩色滤光器位置之间的彩色滤光器位置差来计算针对于所述彩色滤光器的位置改变值。

5.根据权利要求1所述的照明器，其中，所述控制系统被配置为：

通过确定设备颜色矩阵来计算针对于所述颜色改变的数值，所述设备颜色矩阵表示一个或多个彩色滤光器中的每一个的颜色改变，所述颜色改变与所述光学设备设定值相关联；以及

通过以下步骤来计算针对于所述至少一个彩色滤光器的修改后的彩色滤光器位置：

基于所述多个彩色滤光器的当前滤光器位置来计算期望颜色矩阵；

基于所述期望颜色矩阵和所述设备颜色矩阵来计算修改后的颜色矩阵；

基于所述修改后的颜色矩阵来计算所述修改后的彩色滤光器位置。

6.根据权利要求5所述的照明器，其中，所述控制系统被配置为：通过使所述期望颜色矩阵乘以所述设备颜色矩阵的逆来计算所述修改后的颜色矩阵。

7.根据权利要求5所述的照明器，其中，所述设备颜色矩阵、所述期望颜色矩阵以及所述修改后的颜色矩阵被表示为红、绿、蓝(RGB)颜色矩阵。

8.根据权利要求1所述的照明器，其中，所述控制系统被配置为经由所述数据链路接收第二Duv控制通道值并且作以下响应：

基于所述第二Duv控制通道值，为所述至少一个彩色滤光器计算第二修改后的彩色滤光器位置；以及

引起所述彩色滤光器移动到所述第二修改后的彩色滤光器位置。

9.根据权利要求1所述的照明器，其中，所述控制系统被配置为经由所述数据链路接收第二CCT控制通道值并且作以下响应：

基于所述第二CCT控制通道值，为所述至少一个彩色滤光器计算第三修改后的彩色滤光器位置；以及

引起所述彩色滤光器移动到所述第三修改后的彩色滤光器位置。

10.根据权利要求1所述的照明器，其中，所述照明器包括第二光学设备，并且所述控制系统被配置为经由所述数据链路接收第二光学设备设定值并且作以下响应：

基于所述第二光学设备设定值而引起所述第二光学设备移动；

计算针对于与所述第二光学设备设定值相关联的颜色改变的第二数值；

基于所述第二数值，为所述至少一个彩色滤光器计算第四修改后的彩色滤光器位置；以及

引起所述彩色滤光器移动到所述第四修改后的彩色滤光器位置。