TWI416037B

TWI416037B - 利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置

Info

Publication number: TWI416037B
Application number: TW100119058A
Authority: TW
Inventors: Jeffrey Lee
Original assignee: Global Fiberoptics Inc
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2013-11-21
Also published as: TW201248056A

Description

利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置

本發明是有關於一種混光照明裝置，特別是指一種利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置。

當特定波長(wavelength)的光與另一特定波長的光在空間中疊加時，便會發生混色(color mixing)。例如，由紅色、綠色，及藍色發光二極體(LED)所放射出來的紅光、綠光，及藍光在混色後，經由我們眼睛看見的是白光，或是因比例不同而呈現其他經混色後的色光。

許多先前技術揭示，表面發光元件陣列(surface light emitting array)利用光擾頻器(light scrambler)，例如擴散器(diffuser)來進行混光，其原理是自表面發光陣列中不同區域發出的光在行進間會擴散進而彼此重疊，最終投射在成像平面(imaging plane)上而達到混光的目的；這樣的混光過程主要是藉由光擾頻器讓光擴散(spreading)及/或散射(scattering)而達到混光的目的，但也因為光的擴散與散射而難以收集。

習知技術揭示的照明裝置大致傾向於利用光擾頻器(light scrambler)，例如分別顯示於圖1的擴散器103(diffuser)和圖5的混光桿(light mixing rods)104而進行混光，但光擾頻器的作用方式讓光過度擴散而難以收集，或是使光產生高角度散射(high angle scattering)，及/或背向反射(back reflection)而在混光時損失掉大量的光能。使用光擾頻器的主要目的是把來自該陣列之各區域的光疊加在照明平面(illumination plane)，擴散器(diffuser)則是將陣列影像擴散化及模糊化而使來自各區域的影像互相重叠。圖1是屬於習知技術的一種混光裝置，包含由各色發光二極體101所成的陣列102，及一塊20°擴散器103，圖2是圖1所示的陣列102的示意圖，揭示各顏色的發光二極體101排列成三個獨立的列[紅(R)、綠(G)，及藍(B)]，圖3是排成陣列102的發光二極體101發光的影像，圖4是成陣列102的發光二極體101發光時透過擴散器103呈現的數值模擬影像。

參閱圖5，混光桿104讓通過的光損失所有空間信息(spatial information)後成均勻混合的點光束(spot beam)隨機散射，增加混光桿的長度及增加桿中的散射粒子(scattering particles)105的數量雖可達成更佳的光輸出均勻性，但會增加光能的損耗，某些高角度散射的光則肇因於混光桿104側部的漏光或背向反射，因此，使用混光桿104在均質性/混光與強度間有無法取捨的缺點。

因此，習知技術揭示利用像光擾頻器及擴散器而達到混光的技術手段，要不是偏屬於無法均勻混光的技術手段，就是因為需要使用極為昂貴，例如具有高數值孔徑(numerical aperture)而能收集光的光學元件來收集擴散及/或散射的光，而有成本較為昂貴問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置。

於是，本發明利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置用於形成照射物體的混光，包含一發光元件陣列、一光學元件、一物鏡，及一遮罩。

該發光元件陣列包括多數排列的發光元件，且至少有部分發光元件分別發出不同波長的光。

該發光元件發出的光可匯聚在其傳立葉平面(Fourier plane)上；且該發光元件陣列的發光元件經由特定的排列後，使得發出的不同波長的光的零空間頻率分量重疊於傳立葉平面上的特定區域。

該物鏡將重叠於該光學元件傅立葉平面特定區域的光投射在該物體上。

該遮罩在沒有阻隔光的零空間頻率分量至該物體的前提下選擇性地阻隔來自該等發光元件的光的部分空間頻率分量。

本發明之功效在於：用該光學元件、物鏡與遮罩的配合，而將發光元件陣列發出的光的零空間頻率分量重疊匯聚於光學元件的傅立葉平面後形成混光照射物體，達到無需昂貴的器材成本，並能在低光損耗的前提下達到均勻混光的目的。

本文中所提到的所有專利、專利申請案、文章、書籍、說明書、刊物及文件，在此一併作為本案整體之參考的用途。對於該任一經合併之刊物、文件及事物與本發明之本文兩者間於定義上或專有名詞的使用上有不一致或相衝突的範圍，本發明所使用的專有名詞或定義應勝於前述刊物、文件及事物。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式與具體例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

本發明的一個具體例採用經擴散但未重疊的光源，光源以特定圖案排列成陣列而令發出的光於傅立葉空間(Fourier space)中可叠加(overlap)，此外，於此空間頻域中不僅可對原始圖像做模糊或銳化之處理，過濾及模糊亦可被處理，而使本發明可較易於實用且更有效益。任一影像的傅立葉轉換(Fourier Transform)在本質上是不同頻率之正弦波(sine waves)的線性組合，而其加權和(weighted sum)即為原始影像。傅立葉轉換在光學上可以經由例如單一透鏡組(lens)來實施，從而簡易地被利用於光學系統中。關於光學上傅立葉轉換的詳細說明可由以下參考書取得：Goodman,Joseph W.Introduction to Fourier Optics ,3^rd Edition.Greenwood Village,CO：Roberts & Company,2005。

在具體例中，光源是發光元件陣列，物鏡是透鏡組，光源放置在透鏡組的焦距(focal length，f )前面，其振幅 (amplitude)以t _A 來表示，假設超過發光元件陣列至透鏡組的距離d 的平軸近似(paraxial approximation，即，小角度近似值)有效，且忽略透鏡組因有限尺寸而形成的光圈(aperture)效應，於透鏡組後(後聚焦平面，back focal plane)光振幅與焦距的分布關係為：其中，(u ,v )與(ξ,η)分別是傅立葉平面及輸入平面的直角座標，λ 是波長；當d =f ，指數相位部份之曲率(exponential phase curvature)等於1時即是理想傅立葉轉換，總而言之，發光元件陣列於透鏡組的後聚焦平面之成像即是該發光元件之二維(2D)傅立葉轉換，故此平面稱為傅立葉平面。

許多方法提及在傅立葉平面非常適合混光及濾光之應用。於發光陣列結構(array gemoetry)中，各波長區域排列為數個獨立的同心環(concentric rings)結構時，由於此等同心環之傅立葉轉換是多數光功率集中在中心之同心環狀繞射圖型，稱為同心艾瑞圖型(concentric Airy patterns)，從而產生充分混合的光，且混光的過程中不帶有顯著的光損耗。另外，使用透鏡組來實施傅立葉轉換的另一優點是特定空間頻率(certain spatial frequencies)可透過藉著在傅立葉平面的物質性遮蔽(physically masking off)而輕易地濾掉，舉例而言，格狀陣列(grid array)或棋盤陣列(checkerboard array)是排列發光二極體成陣列最常被使用的幾何圖案方式，因為排成這樣陣列的發光二極體其間隔與尺寸具有固定的週期性，而特別容易藉由物理性遮蔽而輕易地濾掉位於傅立葉平面上的訊號；但需要瞭解的是，本發明的具體例要達成其混光或濾光並不限於一定要排列成週期性圖案。實質上，傅立葉轉換是均勻間隔的光點分布(distribution of evenly spaced spots)，且其多數光能量集中分布於中央。其中心光點對應於零頻率(zero frequency)，而越遠離中心之光點其對應到越高頻之頻率分量。就呈格子陣列或棋盤圖案的發光二極體排成的陣列而言，因為排列的發光二極體之間隔與尺寸是有週期性的，所以藉由物理性遮蔽消除掉較高頻率是較容易的，而可以僅留下只包含低階信息(low order information)的低頻率，也因此，非常適合對光模糊化(blurring)及/或均質化(homogenizing)後再射出；於具體的實施中，除了第零階(zeroth order)以外，所有的空間頻率皆可以經由例如遮罩的針孔縫隙而被物理性遮蔽而過濾掉，光源的形式是類似於圖12、圖17或圖18所示的任一種。

小型化照明裝置的具體例使用發光元件陣列，並在傅立葉轉換後輸出明亮、均質化且均勻分布的混光。發光元件陣列由發光元件作適當的排列而成，光學元件令發光元件發出的光經傅立葉轉換後重疊在傅立葉平面的區域，及/或將頻率過濾/模糊化成混光，可用光圈(apertures)或遮罩(masks)行物理性遮蔽從而過濾掉傅立葉平面上的特定頻率。物鏡包括單一透鏡組(lens)或複合式透鏡組單元(lens set)，用以執行傅立葉轉換，而其餘的光學元件用來處理經傳立葉轉換後的光。儘管於具體例中主要是以排成陣列的發光二極體作說明，但發光元件陣列亦可以使用其他手段來達成，諸如有機發光二極體(organic light emitting dioses，OLEDs)、垂直共振腔面射型雷射(vertical-cavity surface-emitting lasers，VCSEL)、液晶顯示器(liquid crystal display)、奈米碳管場效發射器(carbon nano-tube field emitting displays)，及其他表面發光元件等。

發光元件陣列逐漸普及的原因是設計者與使用者意識到其成為多色光源(multiple-color sources)的潛能，目前最為大眾熟知的是利用包括有紅光、藍光及綠光發光二極體所成的，此些發光二極體的輸出功率可單獨地被控制而產生混合的光色，例如紫色、橙色、黃色、青綠色，及白色。關於這些照明裝置的等級及其產生之色光的均勻性，則是取決於將各發光二極體所成陣列的各區域所輸出的光混合的能力。

本發明的發光元件陣列300類似於習知技術混光裝置中由發光二極體101排成的陣列102，但本發明具體地圖案化以行傅立葉轉換。於許多案例中可知，多色光源極容易在傅立葉平面以極小間隔的方式混合，甚至是相互疊加的，於此，在訊號處理及光學成像等技術領域中，使用傅立葉轉換並處理頻域(frequency domain)來過濾或改造訊號已被成功地證實並實行多年，本發明將其應用在此而達成均勻的混光的目的。

圖6是本發明的一具體例的示意圖，圖7、8、9、10、11是此具體例的數值模擬影像。使用光學元件來實施傅立葉轉換的方便在於可使用單一透鏡組或使用減少像差(aberration)之複合式透鏡組單元便可精確地完成。圖6揭示由發光二極體301構成的發光元件陣列300具有光放射面305，其對應光學元件302(在此是具有焦距(f₁ )之正雙凸透鏡(positive double-convex lens))對發光元件陣列300行傅立葉轉換後成像於傅立葉平面306(或後聚焦平面)處。發光二極體301所組成的發光元件陣列300以光學元件302之光軸，例如正雙凸透鏡的光軸周圍成對稱性排列是更佳的排列方式。在具體例中，此發光元件陣列中之發光二極體元件被緊密且等間距的週期性排列形成二維陣列結構。此外，具有相同焦距且具有修正像差之複合式透鏡組單元亦可被用來取代雙凸透鏡302。鄰靠近傅立葉平面306而設置在光路徑上的孔隙309或遮罩303可濾掉各波長光的高階空間頻率分量而僅讓各波長光的低階空間頻率分量通過。在實際實施時，遮罩303可以是裁切有孔洞的薄金屬板，或以黑色油墨所著色(painted)的透明物，或是可以使用更精密的點陣式(dot matrix)液晶顯示器，透過電子方式打開或關掉對應於像素(pixel)的光閥門來動態地塑造遮罩303的孔隙309形狀，讓使用者經由控制器 (controller)精確地定出特定空間頻率的目標並於同時間將其阻隔出來。於具體例中，物鏡304是焦距為f₂ 之平凸透鏡(plano-convex lens)，以d的距離設置於傅立葉平面306的後方，用此物鏡將經由遮罩303或孔隙309過濾後之傅立葉影像再進行第二次傅立葉轉換，若此距離d等於物鏡304之焦距f₂ ，其二次傳立葉轉換後之影像便會在無窮遠處成像。透過調整距離d及物鏡焦距f₂ ，可以改變通過物鏡304後光束尺寸。在具體例中，物鏡304使光束平行投射到物體(即光輸出位置處308)以供照明。

圖7~11是圖6之具體例的數個數值模擬影像，其中，圖7是三色發光二極體301所成的發光元件陣列300發光的影像，圖6所示的傅立葉平面306是呈緊密、等間距且對應於陣列空間的頻率分量的二維陣列光點圖案，圖8對應顯示此發光元件陣列的傅立葉轉換影像，在中心附近的明亮光點對應到此傅立葉轉換影像之低頻分量，而此部份的分量可被如圖9所示的十字狀孔隙，如遮罩303來濾除較高的空間頻率光，而只讓零階頻率及所選取之低階(如第一階或第一、二階)頻率光通過而成的影像；過濾後的光的傅立葉轉換(即圖6中以307所指出的位置)顯示於圖10；經傅立葉轉換並過濾後的光再經傅立葉轉換後可得到如圖11所顯示之呈現緩慢變化且看似均勻的影像(即圖6中之光輸出位置308)；值得注意的是，來自發光元件陣列300之區域(紅、綠，及藍發光二極體301)的所有光色是疊加在傅立葉轉換的中心，因此，本發明的具體例無須採用光擾頻器即可經由過濾傅立葉轉換的光而達到混光的結果。

另外，遮罩303除了被置放在傅立葉平面上，亦可被放置在光路徑上的其它位置，例如介於物鏡304及光輸出位置308之間的任一位置處，此類位置的變異都屬於本發明之範疇。

除了使用由紅光、綠光，及藍光發光二極體301或其他發光元件(light emitters)所組成的發光元件陣列300之外，本發明亦可以和其他發光陣列一起使用。又，除了窄頻譜源(narrow-spectrum sources)發光二極體之外，本發明亦可適合使用發光面已塗佈螢光粉(phosphors)的發光二極體，此塗佈有螢光粉(phosphors)的發光二極體能藉螢光粉吸收能量並放射能量較低且較長波長之較寬頻譜的光；塗佈有發出黃光至橙光之光譜範圍的螢光粉的藍光發光二極體能再激發發出具有色溫的寬頻譜白光，其色溫除了取決於所選用之螢光粉的類型之外，還取決於其應用過程；使用各種色溫的「螢光粉型白光」發光二極體，再與其他波長之窄頻譜發光二極體結合，能構成發出可變色溫之白光的表面發光陣列(surface-emitting array)；本發明也適用於此等再利用各種色溫之螢光粉而成的表面發光陣列所發出的白光的混合。

圖12、13、14、15、16說明圖6之具體例的發光元件陣列300是以發光二極體301排成同心環狀陣列的數值模擬影像。圖12是三色發光二極體301排成同心環所成的發光元件陣列300發光的影像，圖13對應顯示此發光元件陣列的傅立葉轉換影像，圖14所示的影像是具有針孔狀孔隙309的遮罩303圖像，過濾後的傅立葉轉換影像14顯示於圖15，經傅立葉轉換並過濾後的光再經傅立葉轉換後可得到如圖16所顯示的影像(即圖6中之光輸出位置308)，此例的發光元件陣列300對應於光學元件302的光軸設置，每一同心環的傅立葉轉換即是眾所週知的艾瑞圖型(Airy Pattern)，該等同心環的傅立葉轉換不僅重疊，而且具有多數光功率集中於中央且可被高斯分布緊密趨近的中心峰值。在經過圖14所示的具有針孔孔隙309的遮罩303過濾後，艾瑞函數(Airy functions)經傅立葉轉換所成的分布看來即為近似高斯分佈(如圖16所示)。

如圖7及圖12所顯示之兩個發光元件陣列影像是為了說明之目的而被描述於上述說明中，其他的陣列圖案影像亦應屬本發明之範圍。儘管發光二極體所成的發光元件陣列即將可能成為最大眾化的光源，但此發光元件陣列的概念亦可延伸至各種其他的發光元件，諸如有機發光二極體(OLEDs)及垂直共振腔面射型雷射(VCSELs)、液晶顯示器(LCDs)、奈米碳管場效發射器，及其他表面發光光源。此外，前述的發光元件陣列可視傅立葉轉換的需要而被排列各種幾何圖案形狀，如顯示於圖12的同心環排列，典型的排列是將正方形形狀的發光二極體301排列成如圖17所示的同心環圖案，但也可以將發光二極體301切割成，或直接製造成如顯示於圖18中的同心環圖案態樣，電導線402則是被慣用來連接該等發光二極體301與適當之電路(圖未示)以軀動該等發光二極體301發光的電元件。

使用雷射時的結果，會與前述顯示於圖12~圖15中之本發明具體例所產生的高斯空間分布(Gaussian spatial distributions)的結果相衝突，因此，可採用可將高斯分布轉換成大禮帽分布(top-hat distribution)的光束整形器(optical beam shapers)來實施。一般而言，單一發光二極體301發光之光強分布為朗伯空間分佈(Lambertian spatial profile)，此類光型難被再塑形，因此，須將朗伯空間分布轉成其餘較易於應用的類型之空間分布才能再加以應用。就發光元件陣列300而言，本發明發光元件陣列300所產生的光經過傅立葉轉換後接近高斯分布。圖19是本發明採用一將高斯分布轉成大禮帽分布的轉換器(Gaussian-to-top-hat converter)501的具體例，其中，圖6~圖16，甚至是圖17及圖18所說明的本發明的具體例，都被包含在圖19左側的虛線框503中，由圖中可看出位於轉換器501之輸入側502的高斯分布，於轉換器501之輸出側503被轉換成大禮帽分布後投射至物體(圖未示)。

在需要更高階之均勻性或均質性的需求中，還可以進一步採用如圖20所示的光擾頻器601以進一步地混光；圖6~圖16、甚至是圖17及圖18說明的本發明的具體例，都被包含在圖20左側的虛線框603內部，在光照射至物體(圖未示)前，增設的光擾頻器601，例如擴散板，為圖6說明的具體例所產生之混光再提供額外的混光效果。

綜上所述，本發明利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，透過光學元件、物鏡及遮罩的配合並運用傅立葉轉換，可在低光損耗的前提下達到均勻混光的目的，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例與具體例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

300．．．發光元件陣列

301．．．發光二極體

302．．．光學元件

303．．．遮罩

304．．．物鏡

305．．．光放射面

306．．．傅立葉平面

307．．．經過濾後之傅立葉轉換

308．．．光輸出位置

309．．．孔隙

402．．．電導線

501．．．轉換器

502．．．輸入側

503．．．虛線框

601．．．光擾頻器

603．．．虛線框

f₁ ．．．焦距

d．．．距離

101．．．發光二極體

102．．．陣列

103．．．擴散器

104．．．混光桿

105．．．散射粒子

圖1是一示意圖，說明習知技術的一種混光裝置，包含由各色發光二極體所成的陣列，及擴散器；圖2是一示意圖，輔助說明圖1所示的混光裝置的陣列，其中，各顏色的發光二極體排列成三個獨立的列[紅(R)、綠(G)，及藍(B)]；圖3是一影像圖，輔助說明圖2所示的陣列的發光影像；圖4是一影像圖，輔助說明圖2所示的陣列發光時透過擴散器呈現的數值模擬影像；圖5是一示意圖，說明習知技術的一種混光裝置，包含由各色發光二極體所成的陣列，及混光桿，並說明光通過混光桿因高折射率的散射粒子而損失、側漏；圖6是一示意圖，說明本發明利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置的一具體例，該小型化混光照明裝置包含由發光二極體排成的發光元件陣列、光學元件、物鏡和遮罩；圖7是一數值模擬影像圖，說明圖6所示之發光元件陣列；圖8是一數值模擬影像圖，說明圖6所示之發光元件陣列對應的傅立葉轉換影像；圖9是一數值模擬影像圖，說明圖6之具有孔隙的遮罩影像；圖10是一數值模擬影像圖，說明經圖9過濾後的傅立葉轉換影像圖8；圖11是一數值模擬影像圖，說明經傅立葉轉換並經圖9過濾後的光再經傅立葉轉換後的影像；圖12是一數值模擬影像圖，說明圖6之具體例的發光元件陣列是以發光二極體排成同心環狀的發光影像；圖13是一數值模擬影像圖，說明發光二極體排成同心環狀的發光元件陣列的傅立葉轉換影像；圖14是一數值模擬影像圖，說明具有針孔狀孔隙的遮罩影像；圖15是一數值模擬影像圖，說明經圖14過濾後的傅立葉轉換影像圖13；圖16是一數值模擬影像圖，說明經傅立葉轉換並經圖14過濾後的光再經傅立葉轉換後的影像；圖17是一示意圖，說明以正方形形狀的發光二極體排列成同心環圖案；圖18是一示意圖，說明將發光二極體切割成，或直接製造成的同心環圖案態樣；圖19是一示意圖，說明本發明利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置的另一具體例，通過如圖6的小型化混光照明裝置之光源再經由轉換器後，將其光束中之高斯空間分布型式轉換為大禮帽分布；圖20是一示意圖，說明本發明利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置的又一具體例，通過如圖6的小型化混光照明裝置之光源再經由光擾頻器後，光源可被更一步的均勻混合。

300‧‧‧發光元件陣列

301‧‧‧發光二極體

302‧‧‧光學元件

303‧‧‧遮罩

304‧‧‧物鏡

305‧‧‧光放射面

306‧‧‧傅立葉平面

307‧‧‧經過濾後之傅立葉轉換

308‧‧‧光輸出位置

309‧‧‧孔隙

f₁ ‧‧‧焦距

d‧‧‧距離

Claims

一種利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，用於照射一物體並包含：一發光元件陣列，包括多數排列的發光元件，且至少部分發光元件發出預定波長的光；一光學元件，使來自該等發光元件的光的零空間頻率分量重叠於該光學元件的一傅立葉平面的預定區域；一物鏡，將重叠於該傅立葉平面預定區域的光匯聚在該物體上；及一遮罩，在沒有阻隔光的零空間頻率分量至該物體的前提下選擇性地阻隔該等發光元件的光的部分空間頻率分量。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該遮罩是設置在該傅立葉平面或鄰近於該傅立葉平面，且該傅立葉平面位於自該等發光元件發出的光至該物體所成的一光路徑上。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該等發光元件是被排列成一個二維陣列。
依據申請專利範圍第3項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該二維陣列是具有週期性排列。
依據申請專利範圍第3項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該遮罩包括一成十字狀供光通過的縫隙。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該等發光元件是以對稱於該光學元件的光軸的方式排列在光學元件周圍。
依據申請專利範圍第6項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該等發光元件是以對稱於該光學元件的光軸的方式環圍排列在該光學元件周圍，且排列成數個同心環。
依據申請專利範圍第6項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該遮罩包括一供光通過的縫隙。
依據申請專利範圍第8項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該縫隙是成針孔狀。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該物鏡將重叠於該傅立葉平面預定區域的光匯聚在該物體上。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，更包含一使通過該物鏡而行進的光的強度由高斯分布轉換成大禮帽分布的轉換器。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，更包含一位於該物鏡與該物體之間的光路徑上並進一步混光的光擾頻器。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該遮罩物理性遮蔽而消除該等發光元件的光的部分空間頻率分量。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該物鏡包括一透鏡。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該物鏡包括一透鏡組。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該遮罩包括一具有一可被控制地改變形狀而供光通過的孔隙的液晶顯示器。
依據申請專利範圍第1項所述利用傅立葉轉換之圖案化固態表面發光的小型化混光照明裝置，其中，該發光元件是發光二極體。