TW468064B

TW468064B - Sequential cross-fading color filters and systems

Info

Publication number: TW468064B
Application number: TW088107302A
Authority: TW
Inventors: James M Bornhorst; Richard W Hutton
Original assignee: Vari Lite Inc
Priority date: 1998-05-05
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-12-11
Also published as: US5969868A; AU3202199A; EP0993580A1; WO1999057486A1; JP2002511185A

Description

υ8〇64 五、發明說明（i) 發明範疇本發明係為199?年9月11曰提出之美國專利第08/9 27, 9 1 7號的增添部份，大致上係闕於舞台^#明^^ 備’其具有相關的改變色彩機構，尤其對认a & J —種包括平面選定波長變更器的光源，其可於該變更器之〜^卞面甲调整β 相關拮術概述先前技術之階段照明儀器大致上可分為舉光燈或者為光（或碟）燈’前者係透過一透鏡投射一影像而聚焦成點，後者將未聚焦之光線射向需要照明的整個區域1 =有許多不同的技術，可用以將特殊顏色加入該光束中，且一 ^ ^ 係依靠用於特殊聚光燈或況光燈的光學系統β最早已去的技術利用一種色彩濾鏡質’諸如充滿有色水的玻璃容器、’ 有色明膠片或有色塑膠片，其放置於該光源的前端，如此該光束通過該渡鏡’而加入色彩。此種早期尤渡鏡需大至足以覆蓋該光束，通常橫放在照明裝備的出口開口上，此處大致上係該照明裝置的光線通路中，最冷且最容易裝隹ρ 的部份。先前揭示多種技術中，藉由使用放置於該光束中的兩色渡鏡’而用以改變光線束的色彩β舉例而言，請參考美國, 專利第 4, 392, 1 8 7 ; 4, 60 2, 3 2 1 ; 4, 8 00, 474 ; 4, 914, 556 4,984,1 43 ； 5,126,886 ； 4, 811, 182 ； 4,893,225 ； 4,897,770 ；4,958,265 ； 4,894,760 ； 5, 188,452 ； 4, 418, 996 ; 5, 2 82, 1 21 ;以及5, 426, 576。然而有許多理由必須改進用於聚焦光束之照明設備中的

O:\58\583i9.ptd 第6頁 8 064 五、發明說明（2) 色彩變換技術。在該光學系統的區域中，該光束具有相對上較小的直徑，而其本身相對在縱向上亦較小，而對於許多~裝置裝置而言，該區域係為最佳位置，包括一影像圖樣產生器所用的投射門（遮光器）、一可變動之開口機構（光束大小虹膜，快門）、以及色彩濾鏡更換機構（色輪）。另外1亦需要藉由減少該光束傳輸通過該照明裝置出口之前所經過的表面數目，而使通過該光學系統的損耗達到最小。雖然所有先前之系統允許固定色調的彩度個別變化，或者於單一濾鏡中色彩及彩度同時變化，但並沒有先前的系統顯示出可以單一濾鏡個別地控制彩度及/或色調。因（：此，便需要提供一種色彩濾鏡開口，可以於雙光譜色彩 (每個皆包括可見光波長的相鄰波帶）以及複雜色彩（每個皆包括兩個或更多個波長的非相鄰波帶）中，連續且個別地調整色調及彩度，藉由可調整的波帶寬度控制，以及藉 W 由混合寬波帶的白光及窄波帶寬度的特殊色彩光線，而得、以控制彩度，且同時必須使濾鏡元件的數目達到最少。發明概述 ^ 於一較佳實施例中，一色彩濾鏡機構包括一第一色數」慮 - 鏡片，具有一連續可變動的波帶通過（CVBP)雙色濾鏡塗層，以及一第二色彩濾鏡片，具有一連續可變動的波帶反射（CVBR )雙色濾鏡塗層，每個該濾鏡塗層所具有之色調特. 徵係沿該片之第一梯度軸變化，而所具有之彩度特徵係沿該片之第二梯度軸變化。每個色彩濾鏡片之濾鏡塗層所具有之厚度隨該第一梯度軸變動，而密度隨該第二梯度軸變；；

9064 468064 ---------------- - 五、發明說明（3) 化；該厚度及密度最好沿其個別轴連續地變動。該雙色彩濾鏡片沿該光束之路徑連續地配置，每個濾鏡片固定於— 滑座中’該滑座可於同一平面的兩個軸上移動。該移動之平面最好與該光束之軸正交。於另一實施例中，一色彩濾鏡機構包括第一及第二圓形色彩濾鏡片，分別具有CVBP及CVBR濾鏡塗層，沿著該光^ 之路徑連續地配置，每個濾鏡片固定於一滑座中，該滑座可至少於一平面之一軸上移動，該濾鏡亦可關於一旋轉秘旋轉。該移動之平面最好與通過該濾鏡片平面之該光束之軸正交，且該旋轉軸大致上平行於該光束之該軸^ | 附圖之概略說明圖1係一聚光照明設備之光學系統之概略側視圖；圖2係依據本發明之色彩遽鏡片之平面圖；圖3Α1-3Η2包括一組光譜感應曲線，顯示本發明色彩遽鏡片的若干特性；圖4係依據第一實施例之色彩濾鏡機構的概略前視圖；圖5係依據第二實施例之另一色彩濾鏡片的平面圖；圖6係一種聚光照明設備的光學系統的另一概略側視圖； , 圖7A -7C顯示兩個連續濾鏡的混合光譜感應曲線，以及其相對位置：以及圖8 A -8C顯示兩個連續濾鏡的混合光譜感應曲線，以及其相對位置。圖9A-9C以及1 0A-10C顯示兩個連續濾鏡的混合光譜感應

468064 五、發明說明（4) 曲線，以及其相對位置；圖1 1為一品色圖，顯示由該雙連續濾鏡所製造的色彩的範圍。謀細說明、如圖1所示’用於聚光照明設備之光學系統1 〇包括一光於1位於橢圓形反射器2的第一焦點上FP1上，一交又衰減色彩濾鏡組件9包括根據本發明之一色彩濾鏡片，以及一投射透鏡3。當通電時，光源1與反射器2共同作用，沿光學軸0A投射光線束，通過焦,fiFPl及FP2。所選定之該橢圓形反射器之声廓係用以產生一賠明錐4，其具有淺的角 (.: 度，且在該色彩濾鏡機構之色彩濾鏡片上照亮一小點。該' 照明錐4之半角度量位於光學軸〇A及該錐邊界之間，而最好為大约2 0度，如圖1所示（為方便起見，該半角顯示於該錐之邊界與平行於軸0A的另一線條之間），雖然實際系統可使用具有大到大約3 0度半角的照明錐'該投射透鏡之定位係用以遮斷而發散通過該反射器第二焦點FP2的光線，且其設計係用以投射圓錐角5之内迫近該透鏡之光線，該圓錐角5大致上與該透鏡之接納角相吻合。或者，透鏡3可以Fresne 1透鏡替換，以製造汎光照明裝備的光學系統。、該色彩濾鏡機構位於接近該反射器之第二焦點處’於該處'7 該光束直徑較小，而於入射在/色彩濾鏡片上時’產生較小的光點6。如同圖2所示，根據本發明一觀點之色彩濾鏡片7，包括一空間模組化的、多層的、薄膜的、介電的塗層11 ，置於

第9頁 468 06 4 五、發明說明（5) 一透明基質1 2上，用以形成具有可變動的波帶通過特性之可變化干擾或雙色的濾鏡。該基質大體上為矩形，可由廣 2星玻璃或其他抗..熱透明材料所構成。介電材料的不同層< 具有不同的介電係數及厚度，該厚度會於該濾鏡表面上變化，以造成連續變化或大體上連續變化的光譜感應。最好介電材料的每一層的厚度沿著橫過該基質的表面，連續地或大體上連續地變化，且大致上於該片之一端較薄，而大致上於該基質之相對端較厚。該雙色濾鏡塗層係空間模組化的，具有可變密度網版或網點圖樣1 3，於該塗層中成形，該密度會隨該濾鏡表面變化，以造成連續變化或大體〇上連續變化的色彩彩度。最好該圖樣之密度係沿著橫過該基質的表面，連續或大體上連續變化，且大致上於該基質之一端較密，而大致上於該基質之相對端較疏。對該塗層材料而言，會影響通過該濾鏡的有色光束所顯現的色調之參數，沿著該色彩濾鏡片之第一梯度軸1 4變化，同時該圖樣之密度形成於該塗層中，而會影響該光束色彩彩度的參數，沿該色彩濾鏡片之第二梯度軸1 5變化。於一較佳實施例中，該第一及第二梯度軸係正交於該透明基質的矩形輪廓上，該色彩濾鏡塗層配置於其上。根據本發明另一觀點之第二色彩濾鏡片8包含另一個空間模組化的、多層的、薄膜的、介電的塗層Π ’配置於另一個透明基質1 2 ’上，用以形成另一個干擾或雙色濾鏡。塗層111亦可公式化以提供一種可變動的波帶反射雙色濾鏡。塗層1 1 ’亦為空間模組化的，具有可變密度網版或網

第10頁 4 6 8 0 6 4 五、發明說明（6) 點圖樣1 3 ’，於該塗層中成形，該密度會隨該濾鏡變化’ 以造成連續變化或大體上連續變化的色彩彩度。對該塗層材料而言，會影響通過該濾鏡的有色光束所顯現的色調之I 參數，沿著該色彩濾鏡片之第一梯度軸丨4 ’變化，同時該 -圖樣之密度形成於該塗層中，而會影響該光束色彩彩度的 / 參數，沿該色彩濾鏡片之第二梯度軸〗5 ’變化。於一較佳 -實施例中，該第一及第二梯度軸又正交於該透明基質的矩形輪廓上，該色彩濾鏡塗層配置於其上。如同圖3A-3H所示，該色彩濾鏡片之光譜感應，會依據該光束通過該片的區域而變化。本發明之該色彩濾鏡片可( 構成一種連續變化或大體上連續變化的波帶通過（CVBP )濾鏡7，或者構成一種連續變化或大體上連續變化的波帶反射（CVBR)、遽鏡8。波帶寬度可以指定為令心波長的百分比例。做為一波帶通過濾鏡，該色彩濾鏡片會傳輸在該通過 * 波帶寬度中的波長，且反射所有其他的可見光波長。做為一波帶反射濾鏡，該色彩濾鏡片會反射在該反射波帶寬嚴 t的波長，且傳輪所有其他的可見光波長。尤其，根據本 ’ 發明之一較佳實施例，圖3 A顯示當入射光線6之光點位於 · 該濾鏡片沿該色調軸的第一位置上，以及入射光線6,之光點位於該濾鏡片沿該彩度軸的對應位置時，該波帶通過遽、）鏡片7的兩個光譜感應曲線β而該光點6所在位置為該渡鏡片7高密度塗佈、彩度完全飽和的區域，該光線傳輸通過的色彩以光譜感應曲線1 〇 1表示，其顯示傳輸波長中心大約為4 0 〇 n m的一個狹窄波帶。為便於表示，該波帶寬度大 „

第11頁 468 06 4-五、發明説明（7) 約中心波長的1 0 %，或中心波長為4 〇〇 nm時波帶寬度為4 0 nm。於該波帶之内透射比大約為1 〇〇 %，同時該波帶之外的透射比接近0 %。而該光點6 ’所在位置為該濾鏡片7低密度塗佈、彩度不 ( 飽和的區域，該光線傳輸通過的色彩以光譜感應曲線1 〇 2 表示，其顯示在接近中心波長大約4 〇〇 nm處，狹窄的波帶具有大約100%的透射比，但超出該波帶其他的波長僅具有大約5 0 %的透射比。以單一方向沿該彩度軸1 5移動該濾鏡片，便可以到達該光線6 ’光點之第二位置，同時保持該片與該色調軸固定的相關位置。請注意該濾鏡片可以可以（移到該光線通路之外，如此使得光線6 "之光點便不再入射至該滤鏡片上’藉此便提供未過濾的、白色的光，其係电曲線1 0 0所表示’顯示通過所有的可見光範圍皆具有丨〇〇 % 的透射比。圖3B顯示沿該色調軸第二點上的光點6，以及沿該彩度轴所#代之對應點上的光點β ’，入射濾鏡片7的光譜感應曲線。该光點6所在之位置，為該濾鏡片7高密度塗佈、彩 f =全飽和的區域’該光線傳輸通過的色彩以光譜感應曲矣Μ表示’其顯示在接近中心波長大約5 〇〇處，狹窄帶具有大約100%的透射比，但該波帶以外的波長具（六=0%的透射比。而該光點6，所在位置為該濾鏡片7低 t=佈、衫度不飽和的區域，該光線傳輸通過的色彩以一 =4應曲線1 0 4表示，其顯示在.接近中心波長大約5 0 0 、狹乍的波帶具有大約1 〇〇 %的透射比，但超出該波

第12頁 4 ϋ ci Ci 6 4 f-~~__________ _ I 五、發明說明（8) ~ ' 一~ 一一' --~~^ I其他的波長僅具有大約50%的透射比。請注意當該遽鏡丨片7橫過該光束通路沿該色調軸移動時，該光線6之光點會由圖3A所顯示的位置移動至圖3B所顯示的位置，而該光錯感應會連續地由感應曲線1 〇 1變化至感應曲線丨〇 3 ^再者， S哀濾鏡片可如所期望的沿該彩度軸移動，以將該光線光點定位於低密度的飽和.區域，諸如圖3 B中光點6，所示。該濾鏡月可依所需要沿著該色調及/或彩度軸移動。圖3C顯示沿該色調軸第三點上的光線光點6，以及沿該彩度軸所替代之對應點上的光點61 。於該光點6上光線傳 |輸通過該濾鏡片的色彩以光譜感應曲線1 0 5表示，其顯示: 在接近中心波長大約600 rnn處，狹窄的波帶具有大約100 %的透射比，但該波帶以外的波長具有接近〇%的透射比。於該光點6’上光線傳輸通過該濾鏡片的色彩以光譜感應曲線1 0 6表示’其顯示在接近中心波長大約6 〇〇 n m處，狭窄的波帶具有大約1 〇〇 %的透射比，但超出該波帶其他的波 1 長僅具有大約5 0 %的透射比。圖3D顯示沿該色調軸第四點上的光線光點6，以及沿該彩度轴所替代之對應點上的光點6，。於該光點6上光線傳 | _ 輸通過遠？處鏡片的色彩以光譜感應曲線丨〇 7表示，其顯示）在接近中心波長大約7 〇〇 nm處，狹窄的波帶具有大约1 〇〇 %的透射比’彳旦該波帶以外的波長具有接近〇%的透射比β 於该光，點6上光線傳輸通過該濾鏡片的色彩以光譜感應曲線1 08表不’其顯示在接近中心波長大約70〇 nm處，狹窄的波帶具有大約1 0 0 %的透射比，但超出該波帶其他的波：_ 五、發明說明（9) "] 長僅具有大約50%的透射比。 | 圖3Ε顯示當入射光線6之光點位於該濾鏡片沿該色調軸 i 的第一位置上，以及入，射光線6，之光.點位於該濾鏡片沿該！ ^度轴的對應位置時，該波帶反射濾鏡片8的兩個光譜感應曲線°而該光點6所在位置為該濾鏡片8高密度塗佈 '彩度完全飽和的區域，該光線傳輸通過的色彩以光譜感應曲線丨11.表示，其顯示反射波長中心大約為400 nm的一個狹窄波帶°為便於表示，該波帶寬度大约中心波長的2 0%，或中心波長為400 nm時波帶寬度為80 nm。於該波帶之内透射比大約為〇%，同時該波帶之外的透射比接近丨〇〇%。而-,

-V . I 5玄光點6 ’所在位置為該濾鏡月8低密度塗佈、彩度不飽和 | 的區域，該光線傳輪通過的色彩以光譜感應曲線丨丨2表示’其顯示在接近中心波長大約4 0 0 n m處，狹窄的波帶僅具有大約5 0 %的透射比，但超出該波帶其他的波長具有大，約1 0 0 %的透射比。以單一方向沿該彩度軸I 5移動該濾鏡，片，便可以到達該光線6 ’光點之第二位置，同時保持該片與該色調軸1 4固定的相關位置。請注意該濾鏡片可以可以-!移到該光線通路之外，如此使得光線6 __之光點便不再入射. 至.δ亥渡鏡片上’藉此便提供未過渡的、白色的光。 i 圖3F顯示沿該色調軸第二點上的光點6，以及沿該彩度I) 轴所替代之對應點上的光點6,.，入射濾鏡片8的^譜感應曲線。該光點6所在之位置，為該濾鏡片8高密度塗佈、彩度完全飽和的區域，該光線傳輸通過的色彩以光$感應曲線113表示，其顯示在接近中心波長大約5〇〇 nm處狹窄·

第14頁 4 b Β Ο 6 4· 五、發明說明（10) 的波帶具有大约0 %的透射比，但該波帶以外的波長具有接近1 0 0 的透射比。而該光點6 ’所在位置為該濾鏡片8低密度塗佈、彩度不飽和的區域，該光線傳輸通過的色彩以光譜感應曲線1 1 4表示，其顯示在接近中心波長大約5 0 0 n m處，狹窄的波帶具有大约5 0 %的透射比，但超出該波帶 : 其他的波長具有大約1 0 0 %的透射比。請注意當該濾鏡片8 , 橫過該光束通路沿該色調軸移動時，該光線6之光點會由圖3E所顯示的位置移動至圖3F所顯示的位置，而該光譜感應會連續地由感應曲線1 1 1變化至感應曲線1 1 3。再者，該濾鏡片可如所期望的沿該彩度軸移動，以將該光線光點定:厂位於低密度的飽和區域，諸如圖3 F中光點6 ’所示。該濾鏡片可依所需要沿著該色調及/或彩度軸移動。圖3 G顯示沿該色調軸第三點上的光線光點6，以及沿該彩度軸所替代之對應點上的光點6 ’ 。於該光點6上光線傳輸通過該濾鏡月的色彩以光譜感應曲線1 1 5表示，其顯示」在接近中心波長大約600 nm處，狹窄的波帶具有大約0 % 的透射比，但該波帶以外的波長具有接近1 0 0 %的透射比。於該光點6 ’上光線傳輸通過該濾鏡片的色彩以光譜感應曲 - 線1 1 6表示，其顯示在接近中心波長大約6 0 0 nm處，狹窄.一、 !' 1 的波帶具有大約5 0 %的透射比，但超出該波帶其他的波長具有大約1 00%的透射比。圖3 Η顯示沿該色調軸第四點上的光線光點6，以及沿該彩度軸所替代之對應點上的光點6 ’ 。於該光點6上光線傳輸通過該濾鏡片的色彩以光譜感應曲線11 7表示，其顯示

第15頁 ο B 06 4 五、發明說明（11) 在接近中心波長大約7〇〇⑽處，狹窄的波帶具有大約的透射比’但該波帶以外的波長具有接近1 〇〇%的透射比。於該光點6’上光線傳輸通過該濾鏡片的色彩以光譜感應曲線118表示，其顯示在接近中心波長大約700 nm處，狹窄的波帶具有大約5 〇 %的透射比，但超出該波帶其他的波長具有大約1 0 0 %的透射比。此種形式之濾鏡，與於美國專利第4, 602, 321號或美國專利第4, 800, 474號中所揭示之類的短波通過邊緣濾鏡；或於美國專利第5, 282,121號美國專利第5, 426, 576號所揭 ^之痛的長;皮通過邊緣濾、鏡相比’其不同之處在於該較佳广實施例之遽鏡於該電磁光譜的可見光波帶中，通過大八X =鏡的可變動位置，表現出—種突起的波長特性及戈，，特性，且於該可見光波帶中並未其他起 i:皮Γΐί;:;因…波帶通過或波帶反射：ΐΐ 如果兮反射Λ 描述的二次的複雜特性。儘管如此帶反射濾鏡亦可於該 j 了見七的鹈圍，則該波濾鏡的性質。、X 已的其中一端，表現出邊緣具有中心波長1 〇 %或，據鏡，胃如該色彩渡鏡;寬度的變：坡帶通、，，以自然的次序為紅橙乂製造所有彩虹的色移動時，必依序自然地’當該戚鏡片沿該色鏡的其他系統既不能在顯現 2。使用吁變動邊緣濾知中顯現如此大的變化 4 S 8 Ο 6 4 五、發明說明（12) ---- 性，亦不能使色彩如同自然看到的一般來變化。可㈣、長波通過濾鏡僅可由紅變至橙再變至黃，而可變^史化的通過濾鏡僅可由藍變至藍綠再變至淡藍綠β如圖丨〗的短波 —狹窄波帶通過濾鏡造成極度純潔品質的多髟e向所不’ 巴衫Ιϋ圍，因；4 •a在CIE 1931(x，y)色。口圖上飽和色彩的軌跡5 二

空間上接近單一波長色彩的該邊緣1 40。於該濾鏡塗声之^ 空間模組所造成的彩度變化’使得在該色彩軌跡中所s有的該色彩空間收斂，尤其該範圍係為該飽和色彩的軌跡丨5〇及線15 1-1 57所限制。線151-157代表分離點的軌跡，、每個軌跡代表在HI定的色調特性中可變動彩度特性的範圍。該: 邊界1 4 2代表複雜的色彩諸如紫紅色或紫色，同時該曲線/ 144代表黑體的輻射曲線。 Λ 、-

I 一變動波帶反射（或凹口）濾鏡具有10%到大約3〇%相對上較小的波帶’在可見光波帶具有主要的兩個邊緣，諸如該色彩濾鏡片8，可以製造更寬的範圍，諸如粉紅色、紫紅 _ 色、紫色以及淡紫色，藉由波帶反射濾鏡所獲得的色叙節圍顯不於圖1 1中的曲線丨6 〇。該凹口的兩個極端回到長波 -f過或短波通過（邊緣濾鏡）的特性，分別形成黃或淡藍的-，圍。於色調轴的末端此種邊緣濾鏡的性質可提供复或漆監色’於彩虹中並不佔優勢（而因此並不為該波帶通過濾J 鏡=選定），但對舞台燈光係非常重要的。藉由將據鏡塗層塗於該基質時，由遮蔽該基質，而在該遽鏡塗層上形成圖樣。或者，藉由諸如共申請中的美國專利第5, 72L 9 94號中所述的雷射削熔加工，將圖樣成形於.

第17頁 468 06 4 五、發明說明（13) 中以為參考。或者舞以形成該圖樣。之五公尺的偏移。傳，而在20呎（6.07公』的光點。同樣的光$ 在20呎（6. 07公尺）的。令人滿意者在於提現的色調皆相同。由角度的變化性，因& 的傾斜達到最小。如下的小入射角僅會在入射角為45度或更大 % 4 > 色系、会先 % 言表在中缚辑化達該濾鏡塗層中，且該專利編入此步而言，化學光钱刻加工也可用在傳統的應闬中，其目的係以在色彩濾鏡片上照亮一個小光點 Γ' 梯度軸通過該光點’獲得十億分光學系統可以1 〇度的光束散射角距離投射直徑3-1/2叹（106公分）亦可以2 0度的大區域散射角，而投射直徑7. 8呎（2. 4公尺）的光點光點或大範圍的直徑’該光線顯光線橫過該光點，入射於該濾鏡窄的照明圓錐令，便希望使色調藝中所廣為人之者’在大約3 〇以波長產生不相稱的小偏移’但當所造成的色調變化變足以引人注塗層，亦可預期小光點尺寸中，到最小。圖4中顯示一種可能的機構2 0，用以於兩個正交軸中移動色彩濾鏡。於第一實施例中，一濾鏡片組件9，包括波' ' 帶通過濾鏡7及波帶反射濾鏡8，其藉由托架1 6L及1 6R之支:v ; 撐，邊緣對邊緣相鄰地固定在-同一平面，如此使得濾鏡7 .丨上最大彩度的區域與遽.鏡8上的區域相鄰。或者’渡鏡片組件9可以包括單一的透明基質，具有波帶通過濾鏡塗層，塗佈於其上的—部份，且具有波帶反射濾鏡塗層，塗二_

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468 064 五、發明說明（14) —------—— 佈於其上的第 — „ 二部份，每個該部份在塗佈另一部份濾鏡塗層fcr，會加以谀 7T &敗。該托架係由兩個對平行的滾執道或滑迢 17L，17R 以；端，藉由具久18L，18R所支撐。每對該平行的滑道之一個球形螺ί冒Γ卜形螺帽（未顯示）之組件21，22相連結。每承25，26所支殺21 ’ 22安置於導向螺纹23 ’ 24上’且為軸構係定位於該轉i而該螺紋可為脣達Μχ或財所轉動。該機濾鏡片上，^ ^ f系統中，如此以便在某個或另一個色杉線束。於操^時峻滑座的位置，攔截形成照明光點6的光

軸移動該色彩请馬達Μχ可以正向或反向通電，以便沿X 以便沿Υ轴移叙二鏡滑座’而馬達My可以類似的方式通電，（時通電，以便扣座°兩個馬連可以依照需要單獨或同置β齒棒及小齒 °x…、β光點在該色彩濾鏡組件上的位置。雙軸的移動^的，動配置可用以替代導向螺紋的配國專利第5，3 1 1 7 0 ^廣為人之的，例如Y a n a g i s a w a的美 v 、（ y l號中所屬考。 T不，此專利編入此中以為參於操作時，馬達Μχ的通蟄Λ 件之該光東的电仏用以控制傳輸通過該濾鏡組光線數的色調特徵。於第j 4馬達My的通電係用以控制該上最大彩度的區域相鄰弟=實施例中，於該濾鏡7及濾鏡8, 光束通路之位置為較大戍馬達心將該濾鏡組件驅動，使、動該據鏡完全地離‘該據鏡密度的區域，進一步驅如同圖5所*，根據第二^路，以獲得未過渡之白光。大致上圓形的基質3丨，其中^例之色彩渡鏡片30包括— 土貝、心上具有孔32，且具有空間模

468064 五、發明說明（15) i i 組化的、夕層的、薄膜的、介電的塗層，置於該基質上，用以形成干擾或雙色的濾鏡。該濾鏡之第一部份3 3具有連續變化或大體上連續變化的波帶通過（CVBP)雙色濾鏡塗 | 層，而其第二部份34具有連續變化或大體上連續變化的波 -帶反射（CVBR )雙色濾鏡，每—個該濾鏡塗層沿該片之第一，梯度軸35 ’具有連續變化或大體上連續變化的色調特徵，而沿該片之第二梯度軸3 6，具有連續變化或大體上連續變化的彩度特徵。於此圓形之觀點中，該第一（色調）梯度軸 3 5環狀地環繞該片，同時該第二（彩度）梯度軸3 δ由該片之中心部份徑向地延伸至周邊部份β於一較佳實施例中，最（大濾鏡密度之區域係配置於該圓形濾鏡片之周邊，而該濾鏡密度徑向地朝向該濾鏡之中心區域逐漸減少。或者，^ 最大滤鏡密度之區域係環狀地配置於該片之中心區域，^ 該濾鏡密度徑向地朝向該片之周邊區域逐漸減少。該圓形濾鏡月可以固定於一滑座上’至少可於平面的某一個軸上移動，該濾鏡片亦可關於一旋轉軸旋轉。該移動的平面最好與光束通過該濾鏡片平面的軸正交，而該旋轉軸幾乎平行於該光束軸。該圓形濾鏡片可為單一零件，或為了便於製造’亦可由兩個零件相鄰固定而成形^ 如同圖5所不，係為一種用以移動或旋轉該圓形濾鏡的可能機構，係由顯示於圖4 .中兩軸的正交移動機構修改而成，其包含一組滾子軸承37 — 4 0，支撐該濾鏡片，二對托架41，42支撐該滾子軸承，一對軌道，44支撐該托架，第一驅動配置包括一可反向的電動馬達45與一通過球

第20頁 4- u 8 0 6 4 五、發明說明（16) 形螺帽外殼4 7之導向螺紋4 6相連接’該外殼4 7與軌道4 3 ’ 44相連結，該導向螺紋於一末端為軸承48所支撐；該機構進一步包括第二驅動配置’包括可反向電動馬達49 ’具有固定於該馬達軸5 1上的驅動滑輪5 〇 ’以及將該驅動滑輪連結至一從動滑輪5 3之驅動皮帶5 2. ’該從動滑輪與滾子軸承 40中的一個一體成形或連結在一起。於操作時，圓形濾鏡片3 0被旋轉，以便將該濾鏡具有預定色調特性的區域定位於該光束通路之中，以及侧向地移動，以便將具有預定濾鏡密度的區域頂位於該光束通路中。該濾鏡可以被移動’以便該中心孔3 2定位於該光束通( 路中，而獲得未過濾的白光。該馬達4 5及4 9可以分別或同時依所需要正向或者是反向通電，以移動及/或旋轉該圓形濾鏡片3 0，如此以便將該光線光點6定位於該濾鏡片上任何預定的位置’或是將該光點定位於中心孔3 2中。根據前文所述第二實施例之圓形濾鏡片，因為該色調梯度轴此刻看成是關於該旋轉軸之圓弧，便以該濾鏡片的旋轉代替，而省略一個侧向移動軸，所以使照明設備外殼中所需要的空間達到最小。當於該光束橫過該濾鏡處，該濾鏡之，度梯度軸彳i向地位於的據鏡表面時，該圓形遽鏡片便/σ ΐ:: ϋ側ΐ移動軸移動。•此該色彩濾鏡機構移動— 所佔有的體積可達到最小。根據顯示於圖6進一步之實施例，另一種用於聚光照明之光學糸統60，與顯示於阁]^ 色彩遽鏡片7及8沿該光系統完全相"了該尤學轴0Α連續地配置，而波帶反射濾 6 8 064 五、發明說明（17) 鏡片8之定位較接近光源丨，且波帶通過渡鏡片？之 =近該透鏡3 ^每個該濾鏡片固定在分離的兩軸移 ^ ，或XY驅動裝置中，諸如圖4中所舉例的動機構 :兩：，片可以成形於分開的大致上圓形的透明二； 3t大=所顯示的Λ子入，除了該第一(色調)梯度軸、告大歧上％繞該片延伸為元全的圓形。因為這樣難於製二：U可以使用兩個半圓。兩的圓形濾鏡片或兩個半所龜以固定於分離的移動或旋轉機構30上，諸如圖5中片.:的例子。請瞭解此處需要兩個馬達以驅動每個濾鏡

構:ΐϊ使得操作一具有兩個連續渡鏡片的色彩過遽i C 地通^ ,四個馬達。這呰馬達可以依所需要單獨地或合併的位复’以控制照明光黠在任—個濾鏡片或兩個濾鏡片上續的。，兩個此類的濾鐃片，不論.是矩形或圓形，且以連的光％式配置時，便允許額外的色彩控制，如同一個濾鏡 β备感應特性修改另〆個濾鏡的光譜感應特性，以獲得 —種結厶& , 〆彖。的光譜感應特性。 >号圖7A-7C，波帶通過濾鏡7及波帶反射濾鏡8可關於 \ ‘Ί疋位，如同圖7匚所系。該波帶通過慮鏡7之光諸感應 ;圖7Α中以曲線丨2 j表禾，其顯示中心波長大約4 0 0 nm , 具有狹窄的傳輸波帶，以及大約2 5 %的"白光層

Ught β於該波帶内的透射比大約為

第22頁同時該波帶外的透射比大約為25%。該波帶反射濾鏡8之光譜感應於圖7Α中以面線1 22表示，其顯示中心波長大約70 0 nm處具有反射波帶。於該波帶内的透射比接近

4 6 8 06 4 I ___ 五、發明說明（18) ~ ~ -—-----~~ 〇 %同m τ外的透射比大約為i 〇〇 %。兩個濾鏡片串連組合的光譜感應於圖7B中以曲線123表示，其顯示令心大約400 接近100%透射比的狹窄頻帶，以及除了中心波長大約7 0 0 _的反射頻帶以外，大約25%的白光層。由曲線 1 2 3所代表I被合光譜感應基本上係為波帶通過濾鏡月7如圖7C所不般定位時之感應曲線丨2丄，但長波長的末端由於 i波帶反射遽鏡片8於該位置之作用而被切斷，而該濾鏡片8 |其基本上通過由大約3 5 0 nm至大約6 3 0 nm之間所有的波長’且波長在大約630 nm至880 nm之間幾乎完全反射。然後波帶通過濾鏡片7除了該通過頻帶以外，通過濾鏡片8的 |波長大約75%被反射，該通過頻帶在波長在380 nm至420 nm之間傳輸率大約為1 〇〇 %。參考圖8A-8C，波帶通過濾鏡7及波帶反射濾鏡8可關於光點6定位，如同圖8C所示。該波帶通過濾鏡7之光譜感應於圖8 A中以曲線1 2 4表示，其顯示中心波長大約6 0 0 nm 處，具有狹窄的傳輸波帶，以及大約5 0 %的"白光層" (wh i t e 1 i gh ΐ f 1 〇 or )。於該波帶内的透射比大約為 | 1 0 01，同時該波帶外的透射比大約為5 0 %。該波帶反射濾’ 鏡8之光譜感應於圖8 A中以曲線1 2 5表示，其顯示中心波長大約5 0 0 nm處具有反射波帶。於該波帶内的透射比大約為11 5 0 %，同時該波帶外的透射比接近1 0 0 %。兩個濾鏡片串連組合的光譜感應於圖8B中以曲線1 26表示，其顯示中心大約6 0 0 nm接近1 0 0 %透射比的狹窄頻帶，以及除了中心波長大約5 0 0 nm的反射頻帶以外，大約5 0 %的白光層°由曲線

第23頁 468 064 五、發明說明（19) ~~~' ' " | f 1 2 6所代表的組合光譜感應，基本上係波帶通過濾鏡片7如| 圖8C所示般定位時之感應曲線121，但由於如所示般定位之該波帶反射濾鏡片8的作用，而於該反射波帶具有減低的透射比，而該濾鏡片8基本上通過由大約350 nm至大約 450 nm以及由大約55〇 nm至大約75 0 ηιη之間所有的波長，且減弱波長由大約4 5 〇 n m至大約5 5 0 nm之間。然後波帶通過濾鏡片7除了該通過頻帶以外，通過濾鏡片8的波長大約 50%被反射’該通過頻帶在波長在大約570 nm至630 nm之間傳輸率大約為100%。參考圖9A:9C ’波帶通過濾鏡7及波帶反射濾鏡8可關於（：光點6定位，如同圖9C所示。該波帶通過濾鏡7之光譜感應於圖9A中以曲線127表示，其顯示中心波長大約625 nm 處’具有狹窄的傳輸波帶。於該波帶内的透射比大約為 1 0 0 %，同時該波帶外的透射比大約為〇 %。如該圖所示，該波帶通過濾鏡之波帶寬度係大約中心波長的丨〇%或大約6 2 nm寬’所以該通過波帶範圍由大約5 9 3 nm至大約6 5 6 nm。該濾鏡片8之光譜感應於圖9 a中以曲線1 2 8表示，其顯示中心波長大約6 0 0 nm處具有反射波帶。於該波帶内的透射比大約為0 % ’同時該波帶外的透射比接近丨〇〇 % ^如該圖所 J 示’該波帶反射濾鏡之波帶寬度係大約中心波長的2 〇%，、一所以該反射波帶範圍由大約5 7 〇 n m至大約6 3 0 n m。兩個濾鏡片串連組合的光譜感應於圖9β中以曲線丨29表示，其顯示一非¥窄的波帶’波長範圍由大約6 3 〇 n m至大約6 5 6 nm。由曲線1 29所代表的組合光譜感應，基本上係波帶通 ^68064 五、發明說明（20) 過濾鏡片7如所示般定位時之感應曲線1 2 7，但由於如所示般定位之該波帶反射濾鏡片8的作用，而於圖9A所示之區域1 3 0中，具有減低的透射比。該濾鏡片8之位置可以調

I 整，如此使得其反射波帶與該濾鏡7之通過波帶部份地重疊，其所產生的效應，會使該兩個濾鏡片串連組合所造成的光譜感應，比濾鏡片7本身的通過波帶更窄。參考圖10A-10C，波帶通過濾鏡7及波帶反射濾鏡8可關於光點6定位，如同圖1 0 C所示。該波帶通過濾鏡7之光譜感應於圖1 0 A中以曲線1 3 1表示，其顯示中心波長大約4 2 5 nm處，具有狹窄的傳輸波帶。於該波帶内的透射比大約為Γ 1 0 0 %，同時該波帶外的透射比大約為0%。該波帶通過濾鏡之波帶寬度係大約中心波長的1 0 %或大約42 nm寬，所以該通過波帶範圍由大約404 nm至大約446 nm。該濾鏡片8之光讀感應於圖1 0 A中以曲線1 3 2表示，其顯示中心波長大約 470 nm處具有反射波帶。於該波帶内的透射比大約為〇%，同時該波帶外的透射比接近1 0 0 %。該反射波帶寬度係大約中心波長的2 0 %，或大約9 4 n m，所以範圍由大約4 2 3 n m至大約5 1 7 nm。兩個濾鏡片串連組合的光譜感應於圖1 0B中以曲線1 3 3表示，其顯示一非常窄的傳輸波帶，波長範圍由大約4 0 4 n m至大約4 2 3 n m。由曲線1 3 3所代表的組合光、) 譜感應，基本上係波帶通過渡鏡片7如所示般定位時之威應曲線1 3 1，但由於如所示般定位之該波帶反射鴻·、鏡片$的作用，而於圖1 0 A所示之區域1 3 4中，具有減低的透射比。又該濾鏡片8之位置可以調整，如此使得其反射波帶與該

第25頁五、發明說明（21) 濾鏡7之通過波帶部份地重疊’其所產生的效應，會使該兩個濾鏡片串連組合所造成的光譜感應，比濾鏡片7本身的通過波帶更窄。如同圖7C或8C中之例子所示，對於任何沿組合光譜感應曲線1 2 3或1 2 6上的點，應該瞭解到在某些波長中該透射比之值，諸如圖7 Α或8 Α之例子所示，係為每個曲線1 2 1或1 2 4 及122或125中之對應波長的透射比值之乘積。又參考圖 8B，於500 nm處該透射比之值為50%x50%的乘積= 25% ;於該波長，該波帶通過濾鏡7減少透射比50%，於相同之波長處，該波帶反射濾鏡8減少透射比5 0 %，當該濾鏡片位於圖.. 8 C所示之位置時，由於通過兩個串連濾鏡片後的累積效力，該透射比於500 nm處大約為25%。此刻亦請瞭解藉由上文所述，藉由可兩軸式移動之如此連續變化順序配置的濾鏡片，可以獲得廣泛變化性且相對上複雜的光譜感應》卵形或正多邊形點的非結構化或隨機圖樣’具有隨機的尺寸 '外形、方向、及/或配置，其可成形於該濾鏡塗層中，當兩個濾鏡被順序地使用時，用以避免產生波紋圖樣。藉由順序地使用該變化波帶通過及變化波帶反射濾鏡，而可達到的額外色彩範圍難以顯示於 Q C IΕ色品圖中，但這些額外的範圍使得該順序色彩片裝置，除了提供廣大範圍彩度變化的色彩之外’亦得以調和用於戲劇照明的重要淡色光線或粉彩色彩。當該兩個濾鏡於其較低彩度範圍合併運作時，’藉由調整第二濾鏡’便可在該第一色彩中造成微小的改變，而使其中一個濾鏡得以

第26頁 468064 五、發明說明（22) 微調指定的色彩。 | I 藉由獨立地操作兩個順序的矩形濾鏡月，可獲得一種另I I外的優點，在於第一濾鏡片與第二濾鏡片之間色彩的同時淡入及淡出1可藉由在與該光束通路相對齊之預定色調

I 中，驅動該第二片離開該光束通路，然後沿其中一個對應於該彩度軸之移動軸，移動兩個濾鏡片，如此使得由該第一濾鏡片所造成的色彩淡出成白色，同時由該第二濾鏡片所造成的色彩由白色淡入，而在不引人注意的情況下介入色調。

I i 於另一個利用大致上圓形濾鏡片之實施例中，因為於最〇大彩度之該色調梯度軸，係關於該片之周邊環狀地延伸，所以更能夠小型化；一特定直徑圓的圓周係大於矩形片的軸長度，亦即該長度等於該圓形月的直徑。如此額外的長度可以用以提供更大的解析度，用以於較高彩度的周邊區域，將光點定位於預定的點上，反言之或者其具有之軸長度等似於該圓形片之周邊的情況下，該濾鏡片的直徑可以減小至大約矩形濾鏡片軸長度的三分之一。簡言之，環繞圓形濾鏡片周邊特定長度的色調梯度軸，其所具有的直徑，較對應的矩形濾鏡月所需要的軸長度小。 Λ 利用圓形片的另一個優點在於該色彩濾鏡機構可以更容_ 易地操作，藉由移動及旋轉該.色彩濾鏡片，便得以由白光漸便至各種色彩，且對於某些色彩的改變而言，通過該圓形片的中間區域，作為移動的”捷徑"，與沿該圓弧色調梯度軸旋轉該片相比對，對移動調整預定的彩度，僅需要較

第27頁 .j 0 6 4- 五、發明說明（23) 小的移動，所以可以縮短所需要的時間；藉此對照明的設計者而言，提供一種額外所造成的動態效果。雖然本文說明及/或討論許多種本發明的實施例，但請瞭解本發明並不限於這些特定的實施例，能夠進行多種的再配置及修改，而不至違背本發明之精神《

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Claims

L ： 1 j 4¾ Ο δ 4 I六、申請專利範圍 ~ | 1. 一種色彩濾鏡機構，包括： | 一第一色彩濾鏡片，包括一透明之基質，支樓其一表面上的一第一空間模組化的、連續變化的干擾濾鏡塗層，該塗層沿一第一梯度軸顯現一種連續變化的波帶通過色調# 性，該塗層沿一第二梯度軸顯現一種連續變化的彩度特性；一第一滑座，以支撐該第一色彩遽鏡片，該第一滑座可關於該表面於兩個方向移動；一第二色彩.據鏡片，包括一透明之基質，支撐其一表面上的一第二空間模組化的、連續變化的干擾濾鏡塗層，該Γ〉第二塗層沿一第一梯度軸顯現一種連續變化的波帶反'射色調特性，該塗層沿一第二梯度軸顯現一種連續變化的彩度特性；以及一第二滑座，係關於該第一色彩濾鏡片順序的配置，以支撐該第二色彩濾鏡月，該第二滑座可關於該表面於兩個 -方向移動。 * . 2. 根據申請專利範圍第1項中之色彩濾鏡機構，其中該 ’ 第一及第二塗層包括多層的、薄膜的、介電干擾濾鏡，其 -上各個層沿該第一梯度軸具有連續變化的厚度。 ... 3. 根據申請專利範圍第1項中之色彩濾鏡機構，其中該V 第一及第二塗層具有圖樣成形於其上，該圖樣沿該第二梯度軸具有連續變化的密度。 4. 根據申請專利範圍第3項中之色彩濾鏡機構，其中該圖樣包括一具有任意大小的點之隨機圖樣。 ·

第29頁 468 064 _|六、申請專利範圍 5. 根據申請專利範圍第3項中之色彩濾鏡機構，其中該圖樣包括一具有任意配置的點之隨機圖樣。 I 6. 根據申請專利範圍第3項中之色彩濾鏡機構，其中該圖樣包括一具有任意大小的多邊形之隨機圖樣。 7. 根據申請專利範圍第3項中之色彩濾鏡機構，其中該圖樣包括一具有任意配置的多邊形之隨機圖樣。 8. 根據申請專利範圍第1項中之色彩濾鏡機構，其中該第一及第二色彩濾鏡片大體上係為矩形。 9. 根據申請專利範圍第5項中之色彩濾鏡機構，其中該兩個方向皆為線性的。 10. 根據申請專利範圍第1項中之色彩濾鏡機構，其中該第一及第二色彩濾鏡片係大體上圓形的。 1 1.根據申請專利範圍第1 0項十之色彩濾鏡機構，其中該方向中的一個係線性的，而另一個方向係圓弧形的。 12. —種照明投射系統，包括：一燈與一反射器相連結，如此使得當該燈通電時，該燈與反射器形成一可見光之光束，聚焦在一個焦點上；一第一色彩濾鏡片，係於接近該焦點固定 > 該第一色彩濾鏡片包括一透明基質，以支撐其一表面上的一第一空間模组化的、連續變化的干擾濾鏡塗層，該第一塗層顯現一種連續變化的波帶通過色調特性，沿一第一梯度軸變化，而顯現一種連續變化的彩度特性，沿一第二梯度軸變化；一第一滑座，以支撐該第一色彩濾鏡片，該第一滑座可關於該表面於兩個方向移動；

第30頁 468064 六、申請專利範圍一第二色彩濾鏡片，係於接近該焦點固定，該第二色彩濾鏡片包括一透明之基質，以支撐其一表面上的一第二空間模組化的、連續變化的干擾濾鏡塗層，該第二塗層顯現一種連續變化的波帶反射色調特性，沿其一第一梯度軸變化，並沿其一第二梯度軸顯現一種連續變化的彩度特性；一第二滑座，係關於該第一色彩濾鏡片順序的配置，以支撐該第二色彩濾鏡片，該第二滑座可關於該表面於兩個方向移動；以及一透鏡，配置在該等色彩濾鏡片的下游。 13.根據申請專利範圍第12項中之照明投射系統，其中「該色彩濾鏡片大致上為矩形。 1 4.根據申請專利範圍第1 3項中之照明投射系統，其中該滑座可於兩個線性方向上移動。 1 5,根據申請專利範圍第1 2項中之照明投射系統，其中該色彩渡鏡片係大致上為圓形。 1 6.根據申請專利範圍第1 5項中之照明投射系統，其中該色彩濾鏡片可於一線性方向及一弧形方向上移動。 1 7.根據申請專利範圍第1 2項中之照明投射系統，其進一步包括一馬達驅動裝置，與每一該等滑座相連結。

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