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CN103998859B - 具有多个反射器对的聚光系统 - Google Patents

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CN103998859B CN201280062887.6A CN201280062887A CN103998859B CN 103998859 B CN103998859 B CN 103998859B CN 201280062887 A CN201280062887 A CN 201280062887A CN 103998859 B CN103998859 B CN 103998859B
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Abstract

本发明涉及一种照明装置的聚光器，其从多个光源收集光并将已收集的光组合为公共光束，其中公共光束通过光闸耦接。光源偏离且绕光学轴分布，且光束收集器包括围绕光学轴的第一反射器和围绕光学轴的第二反射器，其中第一反射器朝第二反射器反射光源光束，且其中第二反射器在沿光学轴的方向上反射光源光束。光束收集器被分成多个反射器对，其中每个反射器对包括第一反射器的第一表面部分和第二反射器的第二表面部分，其中第二表面部分从反射器对的对应第一表面部分接收光。

Description

具有多个反射器对的聚光系统
技术领域
本发明涉及一种照明装置的聚光器，其从多个光源收集光并将已收集的光组合成公共光束，且其中公共光束集中通过光闸。
发明背景
为了创建结合音乐会、实况转播、TV转播、体育赛事或作为建筑物安装的部分的各种灯光效果和情境照明，娱乐行业中越来愈普遍使用创建各种灯光效果的灯具。通常娱乐灯具创建具有束宽和发散度的光束且可能是(例如)创建具有均匀光分布的相对较宽光束的柔光灯具/泛光灯具，或其可能是被调整来将图像投影到目标表面上的轮廓灯具。
结合照明应用，发光二极管(LED)由于其能耗相对较低、效率高、寿命长和电子调光的能力而变得越来越常用。照明应用中使用LED来进行一般的照明(诸如照明宽区域的柔光灯/泛光灯)或产生宽的光束(例如，用于娱乐行业和/或建筑物安装)。例如，类似于如由申请人Martin教授A/S提供的MAC101TM、MAC301TM、MAC401TM、MAC AuraTM、Stagebar2TM、EasypixTM、ExtubeTM、TripixTM、Exterior400TM系列的产品。其它LED还集成到投影系统中，其中创建图像且朝目标表面投影图像，例如类似于也由申请人Martin教授A/S提供的的产品MAC350EntourTM或Exterior400Image ProjectorTM。
通常，基于LED的照明装置包括多个LED以实现高的光输出。一般来说，希望具有能够照明极亮光束且同时极具能量效率的照明装置，这意指光输出对功耗单位(例如，衡量为流明对瓦特)尽可能高。然而，这对于其中一般通过光闸收集光(其是使用成像光学系统而成像到目标表面上)的投影系统来说难以实现。已尝试实现基于有效LED的投影装置的多次尝试，然而总是希望进一步改善光输出和效率。
WO0198706、US6227669和US6402347公开了包括配置成平面阵列的多个LED的照明系统，其中聚光透镜位于LED前方以聚焦光以(例如)照明预定区域/光闸或将光从二极管耦接到光纤中。
US5309277、US6227669、WO0198706、JP2006269182A2、EP1710493A2、US6443594公开了照明系统，其中例如通过使多个LED相对于光学轴倾斜(JP2006269182A2、WO0198706、US5309277)或通过使用位于每个LED前方的个别折射工具(US6443594、US7226185B、EP1710493)朝公共焦点或聚焦区域引导来自LED的光。
WO06023180公开了一种投影系统，其包括具有多个LED的LED阵列，其中来自LED的光被引导朝向目标区域。LED可以被安装到弯曲底座的表面作为平面底座的表面或安装到平面底座的表面。
已多次尝试替代其中直接沿光学轴引导来自光源的光的系统以创建光学系统，在光学系统中，绕光学轴配置光源且在实质上垂直于光学轴的方向上朝光学轴发光且反射体被调整来接收光且沿光学轴反射光。例如，以下档案示出了这样的系统：JP2003347595、EP1466807、US7237927、GB2432653、EP2062295、EP2339224、EP2339225A、US7891840B。这些档案所共有的是以下事实：反射体被具体实施为反射来自光源的光的圆锥体或棱锥体，其中圆锥体或棱锥体的各侧沿光学轴发射光。然而，这些系统的效率并不极高，因为由于以下事实而存在相对较高的光损耗：光束的顶部将会穿过圆锥或棱锥反射器的狭窄顶部/尖端而不会沿光学轴反射。因此，这些系统具有低的光输出对功率单位。当公共光束被引导到光闸且随后由投影系统收集时发生其它损耗。
EP0978748公开了一种多光源单元，其包括：
-多个光源，其用于发射光束；
-聚光透镜；
-反射镜，其用于将光束从多个光源引导到聚光透镜；和
-光导元件，其用于通过光接收部分接收已聚集的光束且用于通过发光部分发射光束，
其中光束平行于聚光透镜的光学轴，在聚光透镜上面，来自多个光源的光束通过聚光透镜上的各自位置入射且散射到光导元件的光接收部分中。反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，其中第一反射镜在与聚光透镜的光学轴交叉的方向上反射来自光源的光束且第二反射镜允许反射自第一反射镜的光束通过在平行于聚光透镜的光学轴的方向上引导光束而入射到聚光透镜中。第一反射镜是用于反射来自多个光源的光束的圆锥形内反射镜，且第二反射镜是用于反射来自第一反射镜的光束的圆锥形外反射镜。光导元件混合光束并减小其相干性以使光强分布变平坦。光导元件必须较长以将来自每个光源的光束混合成可用于投影装置的公共光束，在投影装置中，公共光束照明其中调光体所在的光闸且投影系统被设计来将光闸和/或调光体成像到目标表面上。光源是产生相对较狭窄又平行的光束的半导体激光装置，且第一反射镜和第二反射镜的尺寸远大于光束。因此，当激光光束将在第一反射镜和第二反射镜内部时，激光光束可因此被聚焦到光导元件中。然而，在照明装置中，希望使用普通的LED，然而，普通的LED由于集光率问题而不能产生与激光装置一样的狭窄又平行的光束。因此，如果用普通的LED取代EP0978748的激光装置，那么将会存在较大的光损耗，因为第一反射镜反射的大部分光由于第二反射镜在圆锥体的顶部逐渐变窄的事实而将不会碰撞第二反射镜。这些光将不会由第二反射镜反射朝向转换透镜。替代地，EP0978748公开了可由凹透镜取代反射镜和聚光透镜。此时，放置光导元件使得其光学轴与凹透镜的光学轴重合且其光接收光圈位于凹透镜的焦点处。所述实施方案产生较大的光源单元，因为凹透镜必须远大于光束，尤其在其中使用普通的LED的情况下(因为来自普通的LED的光束与激光光束相比将会相对较宽)。又另一问题是以下事实：普通的LED由于制造工艺而通常具有矩形管芯且因此光导元件必须更长以充分混合光束。
US6,830,359公开了一种照明或指示装置，其包括至少两个光源，每个光源与第一光学系统相关联，其中每个第一光学系统在有限距离处形成光源的真实图像，光源的图像在公共点处重合，从而构成二级光源，且光学轴穿过二级光源的第二光学系统由这个二级光源形成照明或指示光束。在一个变体中，形成光源的真实图像的第一光学系统是配置在绕光学轴的花冠体中的椭圆体的部分使得其第一焦点与光源重合且其第二焦点在光学轴上相互重合且与第二光学系统的反射表面的物体焦点重合。第二光学系统被调整来使二级光源成像在相距公共点无穷远处。这个照明装置因此不能用于其中光调节器的图像必须投影到投影表面的投影系统。第二光学系统是执行为抛物线轮廓的自转体的凸反射表面。这个自转体被配置使得其光学轴与对称轴重合，光学相对于对称轴配置使得其焦点与二级光源重合。因此，来自不同光源的光束将构成公共光束的不同部分而不是被混合。
WO06027621公开了一种用于传递并重新格式化光源的输出的光引擎。光引擎具有光源和用于朝目标反射来自光源的光的第一反射镜。第一反射镜具有第一焦点。第一反射镜与其焦点之间提供偏光片。光引擎还可以包括具有第二焦点且被调整来朝第一反射镜反射光的第二反射镜。第一反射镜和第二反射镜呈双曲线、椭圆形或抛物线，且光源的形状必须匹配目标形状以创建具能量效率的系统。当使用球形对称光学系统时这通常并不可能，因为LED由于制造工艺而通常被提供多边形形状，尤其是矩形形状。
一般来说，发明背景灯具尝试通过尽可能增加许多光源来增加流明输出。然而，结果是：关于功耗对光输出的效率极低。此外，大量光损耗，因为发明背景灯具通常只通过光闸耦接光束的光的中心部分以给光闸提供均匀照明，这再次减小效率。灯具中的可用空间通常有限且难以将许多光源装配到发明背景灯具中，例如因为与光源相关联的光学组件通常占据大量空间。又另一方面是以下事实：来自具有不同颜色的光源的灯具的输出中通常出现颜色假像。
发明描述
本发明的目的是为了解决与发明背景有关的上述限制并提供紧凑型投影照明装置。这是由如独立权利要求中描述的照明装置来实现。附属权利要求描述了本发明的可能实施方案。本发明的优点和优势在本发明的详述中加以描述。
附图简述
图1a至图1d示出了根据本发明的照明模块的实施方案；
图2a和图2b示出了根据本发明的照明装置的实施方案；
图3a和图3b示出了根据本发明的照明装置的实施方案，所述照明装置包括第一照明模块和第二照明模块；
图4示出了根据本发明的简易照明装置并示出了可能的设计参数；
图5示出了设计方法中使用的反射器对的部分的透视图；
图6示出了设计方法中使用的检测器；
图7a至图7d示出了由根据本发明的照明装置产生的公共光束的截面强度绘制图；
图8a和图8b示出了聚光器，其中反射器对的大小不同。
发明详述
基于包括产生光束的多个LED的照明装置描述本发明，然而本领域一般技术人员意识到，本发明涉及使用任何种类的光源(诸如放电灯、OLED、等离子光源、卤素光源、荧光光源、激光、LED激光等等和/或其组合)的照明装置。应了解，已说明的实施方案被简化且说明本发明的原理而不是说明确切实施方案。本领域一般技术人员将因此了解，本发明可以许多不同方式具体实施且除了已说明的组件以外还包括其它组件。
图1a至图1d示出了根据本发明的第一方面的照明模块101的一个实施方案。图1a和图1b分别是底部和顶部透视分解图。图1c是沿图1a中的线A-A取得的简化截面图，且图1d是沿图1c的线B-B取得的截面图(对应于聚光器113的俯视图)。
照明模块101包括多个光源103和多个聚光器105，其中每个聚光器105被调整来从光源103之一收集光且被调整来将已收集的光转换成光源光束(106，示为图1c中的点线)。光源只在图1c中可见，因为其配置在聚光器105以下。应了解，在替代实施方案中，聚光器可以被调整来从一个以上光源收集光，例如在其中光源是具有发射不同颜色的多个LED管芯的多色LED的情况下。还应注意，光源和/或聚光器可以不同，例如在其中使用不同类型(例如，具有不同颜色或色温)的情况下。
照明模块101包括光源模块109，其上配置光源103和聚光器105；和光束收集器113，其被调整来如下文描述般收集并组合光源光束。光源模块109和聚光器113使用其周长中的多个孔108使用多个螺钉(未示出)紧固在一起。然而，本领域一般技术人员将能够使用其它紧固技术，诸如胶水、夹具、钉子、铆钉、卡扣机构、磁铁等等。
偏离光学轴107配置光源103和聚光器105(虚线-点线-点线)，意指光源和聚光器被定位与光学轴107相距某个距离。在已说明的实施方案中，光源和聚光器配置在光源模块109上且绕光学轴107形成环。发射光源光束，且光源光束偏离光学轴且在光学轴的负方向上传播。在已说明的实施方案中，光源是安装在多个印刷电路板(PCB)111上的LED，且PCB连接到如照明领域中已知的电源供应器(未示出)和控制电路(未示出)。照明模块包括适用于将PCB线连接到电源供应器和控制电路的多个孔112。已说明的聚光器105被具体实施为具有如TIR透镜领域中已知的中心和周边部分的多个TIR透镜，然而应了解，聚光器可以被具体实施为能够从光源收集光并将已收集的光转换成光束的任何光学组件，诸如光学透镜、光棒/混合器、反射器等等。光源还可以直接产生光源光束且在这些实施方案中，聚光器可以被省略或集成为光源光束的部分。
照明模块包括光束收集器113，其被调整来将光源光束组合成在正方向上沿光学轴且在光学轴处传播的公共光束。光束收集器包括围绕光学轴107的第一反射器115和围绕光学轴的第二反射器117。第一反射器朝第二反射器反射偏离光学轴传播的光源光束，且此后第二反射器在正方向上沿光学轴反射碰撞第二反射器的光源光束。光束收集器113被分成多个反射器对118a至118l，其中每个反射器对包括第一反射器115的第一表面部分119a至119l(为简单起见只在图1d中标记)和第二反射器117的第二表面部分121a至121l(为简单起见只在图1d中标记)。第一反射器因此被分成多个第一表面部分119a-119l且第二表面部分因此被分成对应数量的第二表面部分121a至121l，且第一表面部分和第二表面部分中的每个已被组合成反射器对。
通过将第一反射器和第二反射器分成多个第一表面部分和第二表面部分，且将表面部分配置成反射器对使得可优化公共光束的光输出且同时提供混合公共光束，从而提供均匀光和颜色分布。反射器对还使得可沿光学轴将光源光束集中在光闸处。这实现于每个反射器对的第一表面部分(119a至119l)可被调整来将光源光束集中到第二表面部分(121a至121l)上时，从而由第一表面部分反射的大部分光将会碰撞第二表面部分且沿光学轴107反射。第一表面部分还可被调整来将光源光束的形状再塑形成类似于第二表面部分的形状的形状，其中第二表面部分的较大区域用来沿光学轴反射光束。从而避免反射自第一表面部分的部分光将不会碰撞第二表面部分。同时，第二表面可被调整来(例如)通过将公共光束形成为圆形光束或任何其它所希望的形状来将公共光束的形状形成为所希望的形状。多个反射器对使得还可使用多个不同光源，其中光源光束不相似，因为每个反射器对在这种情况下可按次序个别调整或最大化来自每种光源的输出。例如，在使用多个红色LED、多个蓝色LED和多个绿色LED的实施方案中，可根据光源和聚光器的发光特性优化每种光源的反射器对。
进一步通过将第一反射器和第二反射器分成配置成多个反射器对的第一表面部分和第二表面部分使得可个别设计第一表面部分和第二表面部分，且从而给其提供不断变化的曲率，且从而根据光源、聚光器、光源光束和/或光闸而调整。例如，在已说明的实施方案中，反射器对的第一表面部分119a至119l包括凸表面部分和凹表面部分两者，造成以下事实：光源光束中碰撞第一表面部分的一些部分将由凸表面部分发散，而其它部分将由凹表面部分转换。这可用来将光源光束的光强再分布成碰撞第二表面部分的所希望的形状。类似地，第二表面部分也包括凸表面部分和凹表面部分两者，其中凸表面部分发散光源光束的部分，且其中凹表面部分会聚光源光束的部分。这也可用来再分布离开第二表面部分的光源光束的光分布。换句话来说，第一表面部分和第二表面部分的凸部和凹部可相互设计以实现光源光束的所希望的形状和光分布，且从而通过光闸耦接更多光。例如，凹表面部分和凸表面部分可被设计来消除来源于如发射不具有旋转对称发光轮廓的光源光束(激光光束)的LED管芯或LED激光的矩形状光源的光源光束的非均匀光分布。例如，反射器对可被调整来使光源成像在沿光学轴的某个距离处，且在这个距离处使光源的图像失真。这使得可提供混合又均匀公共光束，因为光源的失真使得可将光源的形状变换为公共光的所希望的形状。例如，结合矩形状LED，可将LED的矩形图像变换为更圆的光斑。这使得可将公共光束耦接到包括调光器的光闸中，且因此使用收集光的投影系统使调光器(诸如遮光板、DMD、DLP、LCD等等)成像。
在这个实施方案中且如图1d中示出，反射器对中的每个形成为角域，其中第二表面部分121a至121l形成于角域的内部中且第一表面部分119a至119l形成于角域的外部中。通过将反射器对塑形为角域使得可在其中光源位于绕光学轴的环中的设置中使用整个圆盘。
应了解，术语角域可以界定由在光学轴处相互交叉的两条线围封且因此相互成角度的任何形状。角域的内部边界可以由光学轴的中心或连接与光学轴的中心相距某个距离的两条线的任何形状(例如，弧形、直线型、曲线)构成。角域的外部边界可以由连接比内部边界更远离光学轴的某个距离处的两条线的任何形状(例如，弧形、直线型、曲线)界定。构成角域的外部的第一表面部分与构成角域的内部的第二表面部分之间的边界还可形成为连接与光学轴相距某个距离且位于内部边界与外部边界之间的两条线的任何形状。角域还可包括将第一表面部分与该第二表面部分隔开的中间部分，且中间部分的边界还可由连接相互成角度的两条线的任何形状界定。
在这个实施方案中，光束收集器113还包括配置在中心处的光圈123，且反射器对位于光圈周围。光圈使得可在可促成公共光束的光束收集器的底部配置额外光源。这是可能的，因为第二表面部分121a至121l可被界定为不包括光束收集器的中心部分，且第一表面部分119a至119l被调整来将最少量的光反射到这个部分上。额外光源可能是能够沿光学轴发光的任何种类的光源，且可能是(例如)如图2a和图2b中示出的LED或如图3a和图3b中示出的第二照明模块。
当设计聚光器以(例如)优化公共光束的光输出或光谱分布时，不同反射器对的相互大小关系可用作设计参数。
例如，可基于光源的大小、光源光束的大小或光源或光源光束的发光特性界定反射器对的大小。以此方式，不同反射器对的相互大小关系实质上类似于以下项的相互关联：光源的发光特性之间的相互关系、光源之间的相互大小关系、光源光束的发光特性之间的相互关系或光源光束之间的相互大小关系。这使得可集成具有不同大小的光源且以最有效方式利用来自每个光源的光。例如，与具有较小发光区域的光源相比，具有大的发光区域的光源需要较大的反射器对以尽可能多地收集光。因此，可基于光源的发光区域的相互关系确定反射器对的大小的相互关系。替代地，可基于光源或光源光束的发光特性的相互关系确定相互关系，因为一些光源将光发射到大于其它光源的立体角中。
此外，在实施方案中，已确定不同反射器对之间的相互大小关系以在照明装置的光闸处实现最大光输出。这可通过将从发射大部分光的光源收集光的反射器对设计成具有大于从发射较少光的光源收集光的反射器对的大小来实现，从而可最大化光闸处的总光输出。类似地，可确定不同反射器对之间的相互大小关系以在上面光学投影系统被调整来成像所述光闸的目标表面处实现最大光输出。
此外，在实施方案中，已确定不同反射器对之间的相互大小关系以在光闸处实现预定义光谱分布。这可通过根据由不同光源发射的光的光谱分布设计反射器对的相互大小关系来实现。以此方式，聚光器可被调整来从具有某个光谱分布的光源收集的光，所述光多于来自具有另一光谱分布的光源。这可(例如)用来设计来自加色混合系统(例如，RGB系统)中的不同颜色的光源的比重。因此，反射器对之间的相互大小关系可用来设计公共光束的色域或色温。类似地，可确定不同反射器对之间的相互大小关系以在上面光学投影系统被调整来成像所述光闸的目标表面处实现预定义光谱分布。
图8a和图8b示出了类似于图1a至图1d中示出的聚光器113的俯视图的聚光器813，其中反射器对的大小不同。图8a是俯视图且图8b是俯视透视图。
如上文描述，光束收集器813被分成多个反射器对818a至818l，其中每个反射器对包括第一反射器815的第一表面部分819a至819l和第二反射器817的第二表面部分821a至821l。第一反射器815因此被分成多个第一表面部分819a至819l，且第二表面部分因此被分成对应数量的第二表面部分821a至821l，且第一表面部分和第二表面部分中的每个被组合成反射器对。在这个实施方案中，反射器对之间的相互大小关系对应于光源的发光特性之间的相互关系；光源之间的相互大小关系；光源光束的发光特性之间的相互关系；或光源光束之间的相互大小关系。可知反射器对818a、818d、818g和818j具有最小大小，且反射器对818b、818e、818h和818k具有最大大小，而反射器对818c、818f、818i和818l具有介于两个其它反射器组之间的大小。
图2a至图2b示出了根据本发明的第一方面和第二方面的照明装置200的另一实施方案。图2a示出了透视正视图且图2b是沿图2a中的线C-C取得的简化截面图。这个照明装置包括类似于图1a至图1d中示出的照明模块的照明模块101，且类似元件标记有相同参考数字且这个章节中将不会描述。在这个实施方案中，照明装置200包括投影系统225和相对于照明模块配置在光学轴上游的遮光板转轮227。投影系统被调整来收集沿光学轴传播的光的至少部分并沿光学轴投影光。遮光板转轮包括多个旋转遮光板229，其可绕如娱乐照明领域中已知的中心齿轮(未示出)旋转。遮光板因此可被配置在公共光束中且用作光形成工具。投影系统225包括多个(7个，但是可能是任何数量的)光学透镜231，且被调整来使遮光板成像在沿光学轴107的某个距离处。照明模块101使用公共光束照明遮光板，遮光板已被优化来提供均匀光束且还被最大化使得尽可能大的部分将在投影系统225的接受角内。应注意，可用能够形成光束的任何物体(诸如DMD、DLP或LCD)取代遮光板。投影系统还可包括缩放工具，使得可改变公共光束的束宽和/或发散度且因此可用作缩放系统。投影系统还可包括能够聚焦遮光板的图像的聚焦工具。照明模块101的每个反射器对可被调整来在光闸处提供均匀光束，且同时在投影系统的接受角内提供光束，从而将沿光学轴投影更多的光。应注意，在一些实施方案中，可省略遮光板转轮，从而可创建非成像光束。
本发明的第二方面涉及一种包括偏离且绕光学轴分布的多个光源的照明装置，其中光源产生多个光源光束。照明装置还包括光束收集器，其被调整来将光源光束组合成沿光学轴传播且穿过光闸的公共光束，其中光束收集器包括围绕光学轴的第一反射器和围绕光学轴的第二反射器。第一反射器被调整来朝第二反射器反射所述光源光束，且第二反射器被调整来在沿光学轴的方向上反射光源光束。光束收集器还在其中心处包括光圈123，其中第一反射器和第二反射器位于光圈周围。额外光源被调整来沿光学轴107发光且使光穿过光束收集器的光圈123。当额外光源可能是发射宽光谱的光的光源且光圈允许所有波长穿过光束收集器时，这使得可改善公共光束的显色指数。例如，如图2b中示出，额外LED233可配置在照明模块的光圈123中。额外LED安装在PCB235上，且聚光器237被调整来收集由LED233发射的光并将已收集的光转换成沿光学轴传播的额外光束(未示出)。额外光束将其它光提供给公共光束。在图2a和图2b中示出的照明装置中，光源103被具体实施为以交替图案配置在光学轴周围的四个红色LED、四个蓝色LED和四个绿色LED。圆盘的四分之一因此包括一个红色LED、一个绿色LED和一个蓝色LED，且其对应反射器对被调整来跨其中配置遮光板的光闸给强烈的光束提供均匀混色。如智能照明领域中已知可个别地控制红色、绿色和蓝色LED，且因此可通过调节红色、绿色和蓝色LED的相互强度来控制公共光束的颜色。额外LED233被具体实施为白色LED且因此用来加亮公共光束，且还将改善公共光束的显色指数(CRI)，从而由公共光束照明的物体将看起来更自然。
在照明装置的一个实施方案中，光源中的至少一个是发射宽光谱的光的宽光谱光源，且光源中的至少另一个是发射窄光谱的光的窄光谱光源。宽光谱的光包括分布在大于200nm的波长间隔内的光谱分量，且其中窄光谱的光包括分布在小于200nm的波长间隔内的光谱分量。这在使用多个窄光谱光源时改善公共光束的显色指数，因为宽光谱的光可将未碰撞的光谱分量添加到公共光束。
本领域一般技术人员意识到大部分的光源可以发射许多波长的光，且应了解在这个专利申请中，光的光谱带宽被定义为其中分布至少50％的发射功率的波长间隔。发射光的光谱带宽还可被定义为其中光谱分量的相对发射功率大于发射最大功率的光谱分量的发射功率的1/10的波长间隔。作为实例，如果具有大于最大功率全光谱分量的发射功率的1/10的相对发射功率的光谱分量分布在50nm的范围内，那么光谱带宽将会是50nm。作为另一实例，如果具有大于最大功率全光谱分量的发射功率的1/10的相对发射功率的光谱分量分布在300nm的范围内，那么光谱带宽将会是300nm。应注意，带宽间隔内可能存在具有小于1/10的相对发射功率的光谱分量，因为带宽间隔是界定光谱带宽的最外层光谱分量之间的距离。本领域一般技术人员发布：可以(例如)如由诸如D4σ、10/90或20/80knife-edge、1/e2、FWHM、D86的常用方法定义的其它方式获得光谱带宽。
在一个实施方案中，窄光光谱光源中的至少一个实质上只发射以下波长间隔之一内的光：
·[380nm,450nm](紫色)
·[450nm,495nm](蓝色)
·[495nm,570nm](绿色)
·[570nm,590nm](黄色)
·[590nm,620nm](橙色)
·[620nm,750nm](红色)
且其中宽光谱光源发射上文提及的波长间隔中的至少两个内的光。这使得可组合多个窄光谱光源，其可用来基于加色混合创建大量颜色且同时在宽光谱光源可将其它光谱分量添加到公共光束时改善显色指数。
在另一实施方案中，照明装置包括：
·至少一个窄光谱光源，其发射波长间隔[450nm,495nm](绿色)中的光
·至少一个窄光谱光源，其发射波长间隔[495nm,570nm](绿色)中的光
·至少一个窄光谱光源，其发射波长间隔[620nm,750nm](红色)中的光
和至少一个宽光谱光源，其发射以下波长间隔以外的光：
·[450nm,495nm](蓝色)
·[495nm,570nm](绿色)
·[620nm,750nm](红色)
这使得可提供基于RGB的照明装置，其中可基于广泛已知的加色混合创建多种颜色。同时在宽光谱光源可将其它分量添加到公共光束时改善显色指数。
应注意，根据本发明的第二方面，如果额外光源发光穿过光束收集器中的光圈，那么均围绕光学轴的第一反射器和第二反射器可具有任何形状，前提是其在中心处提供额外光源可发光穿过其中的光圈。然而，聚光器的第一反射器和第二反射器还可被分成如根据本发明的第一方面的多个反射器对。例如，可如下文实例中描述般设计反射器对的第一表面部分和第二表面部分的形状。
在根据本发明的第二方面的照明装置的一个实施方案中，额外光源是包括偏离且绕光学轴分布的多个额外光源的照明模块，其中额外光源产生多个额外光源光束。照明模块还包括被调整来将额外光源光束组合成沿光学轴传播的公共光束的额外光束收集器，其中额外光束收集器包括围绕光学轴的第一额外反射器和围绕光学轴的第二额外反射器。第一额外反射器朝第二额外反射器反射额外光源光束，且其中第二额外反射器在沿光学轴的方向上反射额外光源光束。发射自额外照明模块的光被发射穿过“第一”光束收集器的光圈，且可以此方式创建极强烈的公共光束。还可给额外光束收集器提供光圈，从而类似照明模块可被调整来沿光学轴发光。以此方式，可堆叠大量照明模块。
图3a和图3b示出了根据本发明的第一方面和第二方面的照明装置300的另一实施例。图3a示出了透视正视图且图3b是沿图3a中的线D-D取得的简化截面图。照明装置300类似于图2a至图2b中示出的照明装置，且类似元件标记有相同参考数字且这个章节中将不会描述。在这个实施方案中，照明装置包括第一照明模块101和第二照明模块301，其中照明模块101类似于图1a至图1d和图2a至图2b中描述的照明模块。第二照明模块301被配置在第一照明模块101的底侧处，且被调整来用作发光穿过第一照明模块101的光圈123的额外光源。
类似于第一照明模块，第二照明模块301包括多个额外光源339和多个额外聚光器341，其中每个额外聚光器341被调整来从额外光源339中的至少一个收集光，且被调整来将已收集的光转换成额外光源光束(306，示为图3b中的虚线)。应了解，在替代实施方案中，额外聚光器可以被调整来从一个以上额外光源收集光，例如在其中额外光源是具有发射不同颜色的多个LED管芯的多色LED的情况下。还应注意，额外光源和/或额外聚光器可以不同，例如在其中使用不同类型(例如，具有不同颜色或色温)的情况下。额外聚光器还可以被省略或集成为光源的部分。
偏离光学轴107配置额外光源339和额外聚光器341(虚线-点线-点线)，这意指额外光源和额外聚光器被定位与光学轴107相距某个距离。在已说明的实施方案中，额外光源339安装在配置在第一照明模块101的聚光器113的底部上的PCT343上，且绕光学轴107形成环。第二照明模块301可包括类似于第一照明模块101的光源模块109的光源模块，这将造成以下事实：第一照明模块和第二照明模块可被提供作为可组合的单独模块。第二照明模块在其周长中包括多个孔308，其用于使用多个螺钉(未示出)将第二照明模块紧固到第一照明装置，然而还可使用其它种类的紧固工具，诸如胶水、卡扣机构、磁铁等等。
已说明的额外聚光器341被具体实施为具有如TIR透镜领域中已知的中心和周边部分的多个TIR透镜，然而应了解，聚光器可以被具体实施为能够从光源收集光并将已收集的光转换成光束的任何光学组件，诸如光学透镜、光棒/混合器、反射器等等。额外光源还可以直接产生光源光束且在这些实施方案中，额外聚光器可以被省略或集成为额外光源光束的部分。
第二照明模块包括额外光束收集器349，其被调整来将由额外光源339和额外聚光器产生的额外光源光束306组合成在正方向上沿光学轴且在光学轴处传播的额外公共光束。额外光束收集器包括围绕光学轴的第一额外反射器351和围绕光学轴的第二额外反射器351。第一额外反射器351朝第二额外反射器353反射偏离光学轴传播的额外光源光束306，且此后第二额外反射器在正方向上沿光学轴反射碰撞第二额外反射器的额外光源光束。额外光束收集器349如同光束收集器113一样被分成多个额外反射器对，其中每个额外反射器对包括第一额外反射器的第一额外表面部分和第二额外反射器117的第二额外表面部分。额外光束收集器349的第一额外反射器351因此被分成多个第一额外表面部分，且额外光束收集器349的第二额外表面部分353因此被分成对应数量的第二额外表面部分。第一额外表面部分和第二额外表面部分中的每个被组合成额外反射器对。第二照明模块349的每个反射器对可被调整来在光闸处提供均匀光束，且同时在投影系统的接受角内提供光束，从而将沿光学轴投影更多光。应注意，在一些实施方案中可省略遮光板转轮，从而可创建非成像光束。可以类似于结合第一照明模块描述的方式的方式设计第二照明模块的反射器对。
本领域一般技术人员意识到，聚光器113和额外聚光器的反射器对的第一表面部分和第二表面部分充分不同，因为第二照明模块的额外光源相距投影系统的光学距离较大。还可提供其它照明模块，其被调整来发光穿过照明模块的中心部分中的光圈(配置在照明模块上方)。
聚光器可(例如)被制造成使用反射涂层抛光或涂布的单件模制或研磨金属。还可以也涂布有反射涂层的陶瓷、玻璃或聚合物制造聚光器。
此外，聚光器可被提供为透明固体，其中光束通过入口表面进入固体且被透射到构成固体的内侧的第一反射表面部分。此后朝还构成固体的内侧的第二反射表面部分反射光束，此后朝固体的出口表面反射光束。固体的第一反射表面和第二反射表面可(例如)由反射材料覆盖在外侧或具有表面处理，其改善第一反射表面部分和第二反射表面部分的内反射性质。还可设计透明固体和反射表面部分，使得由于如光学器件领域中已知的全内反射将在第一反射表面部分和第二反射表面部分反射光束。例如可以玻璃陶瓷或聚合物模制或研磨固体。从光源收集光的聚光器还可被集成到固体中。
在一个实施方案中，根据本发明的第一方面的三个照明模块可在彼此上方堆叠成上部照明模块、中间照明模块和底部照明模块。上部照明模块和中间照明模块的聚光器被解释为涂布有双色滤光片的聚合物或玻璃的模制品，其中上部照明模块只包括红色光源，且上部聚光器上的双色滤光片反射红光且透射其它波长。当底部照明模块包括蓝色光源时，中间照明模块只包括绿色光源，且其对应中间聚光器包括反射绿光且透射蓝光的双色滤光片。来自绿色光源的光将能够穿过上部聚光器，因为表面对绿光和蓝光是透明的。来自蓝色光源的光将能够穿过上部聚光器和中间聚光器。这使得可将许多光束耦接到公共光束中。双色滤光片的使用使得可避开上部照明模块的底部处的光圈，因为来自底部模块的光仍然可穿过上部聚光器和中间聚光器，在一些情况下，这可造成以下事实：可将更多的光耦接到公共光束中。然而应注意，根据本发明的第二方面，仍然可在照明模块中提供光圈以允许额外白色光源将光耦接到公共光束中，例如改善公共光束的CRI。
设计根据本发明的照明模块的实例
下文描述了可如何设计根据本发明的第一方面的照明模块的实例。所述实例用来说明可如何设计照明模块且不限制权力要求的范围，因为许多其它方法可用来设计照明模块。还应了解，可通过改变设计条件(例如，光源类型、聚光器的选择、投影系统的选择、遮光板大小、物理要求、所希望的光输出等等)来设计几个不同照明模块。
在这个实例中，图2a至图2b的照明装置的照明模块101被设计使得将尽可能多的光投影到其上投影系统225被调整来成像到遮光板平面的目标表面。同时，遮光板平面处的光分布被优化来在所有颜色中具有相等光分布。取决于使用照明装置的应用，可在这种设计中使用LED的不同组合。为了区分不同组合，使用列出不同类型的所使用的LED的数量和颜色的注释。组合注释(4R4G4B)描述了具有组合成其中使用四个红色、四个绿色和四个蓝色LED的N＝4+4+4＝12个LED的照明装置。这个组合可用于其中需要高输出的饱和颜色的应用。当需要白色的高输出时可使用具有12个白色LED的组合(12W)，且(3R3G3B3W)可以在某种程度上用来适应所述两种应用。不同颜色的LED可以对称配置绕光学轴配置以在创建旋转对称光斑时减少反射器设计程序且允许更均匀的混色。这是由于LED的加色混合本质，其中只有一些颜色可以在给定时间照亮以产生具体颜色。
在这个实例中，选取具有N＝12个LED的照明装置，因为其允许使用LED颜色的许多不同组合，且使用(4R4G4B)配置以允许高输出的饱和颜色，其中真正区分LED与HID光源。从Luminus Device选取LED的CBT-90系列，因为其传递来自3mm x3mm管芯的高流明输出，且其产生红色、绿色、蓝色和白色版本，且可使用多达13.5A的电流来驱动。LED以三种不同串联链电连接(每种颜色电连接在一种串联链中)使得相同电流流过相同颜色的LED。可个别调整每个链的电流以控制如加色混合领域中已知的混色。每个LED安装在薄的电隔热垫上，因为其使用公共的阳极外壳。遮光板平面处的光闸包括具有直径为的中心孔的光吸收环。成像系统被放置在光闸后面且其在朝目标表面投影公共光束之前是最终光学系统。
所述设计的目的是将遮光板平面投影到目标表面上，且应了解，遮光板周围的光闸减少将不会充分投影到墙壁上的光，且因此消除不希望的发射。
使用由发明者编写的光线跟踪软件设计照明装置，所述光线跟踪软件用来使用新颖的几何产生引擎评估并优化几个参数的光学性能。然后使用三角几何学作为软件中的光线跟踪引擎的输入以寻找灯具的总输出。然后使用商用光线跟踪软件ZEMAX“测试”并验证所设计照明装置的输出。所有仿真结果是获自ZEMAX。
图4示出了照明模块的简图且用来示出可变和固定设计参数。这个实例中提出的照明装置是基于附接TIR透镜的N＝12个CBT-90LED。在这个实例中，选取类似的聚光器的反射器对，然而本领域一般技术人员意识到，反射器对也可以不同。当设计具有N＝12个反射器对的聚光器时，每对具有可用的360/N＝30度角域状薄片，其具有半径R，半径R被限于115mm以位于预定灯具内(在这个实例中，申请人还提供了Exterior1200IPTM灯具)。安装在每个LED上的TIR透镜被设计来使CBT-90用于类似应用且在这里再次使用以减小光学系统设计程序的复杂性。然而，应注意，TIR透镜的设计还可以被包括作为设计程序中的变量。TIR透镜具有32mm的直径DTIR。为了使原型设计保持简单，选取一些预存项用于照明装置且在这个实例期间保持固定。选取投影系统和遮光板转轮作为来自SmartMACTM摇头灯(先前由申请人提供)的投影系统，且光闸的直径Dgate因此是mm。在这个实例中，LED和TIR透镜也保持固定。这样的照明装置中的光学损耗存在几个来源。例如，TIR透镜透射89.4％(直接在其前方测量)。投影系统中也损耗一些光，但是这并不是恒定的，因为其取决于穿过投影系统的光线的角度和位置。光闸的目的是阻止将以其它方式以不希望的角度到达物镜的光，且因此将一些光阻止在这里。投影系统包括配置在可移动底座中的7个透镜以提供聚焦和缩放。透镜包括不同类型的玻璃且进行光线跟踪处理。在这个实例中，透镜的抗反射涂层(AR)没有进行光线跟踪处理且手动应用于之后的结果。光线跟踪中的每个界面产生的损耗将高于实际涂层将产生的损耗，且折射的光线将具有较低功率。假设AR涂层完全透射所有波长，那么仿真中的损耗只是14个界面中的每个的斯涅耳反射系数。因子1.42乘以穿过物镜的光线的检测值以补偿引入损耗。
每个反射器对的LED管芯中心被放置在比第一表面部分高距离ZLED处且与光学轴相距半径rLED，使得LED在光学轴107的负方向上发光。此外，将聚光器安置在与光闸相距距离ZCollector处。
LED的数量N固有地是整数优化参数，但是在这个实例中为了简单起见保持固定在N＝12。一般来说，当使用更多的LED时，降低每个反射器对可用的反射区域且因此潜在地减小效率η。
使用三阶(二次项)非均匀有理B样条(NURBS)来模型化聚光器的反射器对的第一表面部分和第二表面部分的形状。然而，本领域一般技术人员意识到，可使用任何阶的NURBS。为了减小优化参数的数量，模型化一半的角域状反射器对。图5示出了用来模型化并设计聚光器的反射器对的一半的角域反射器对的透视图，且通过反射第一半穿过y＝0平面来构造另一半。
使用具有4x4个点(示为正方形和圆圈，其中正方形指示控制点且圆圈指示拐角点)的两个二次项非均匀有理B样条(NURBS)模型化第一表面部分519和第二表面部分521。拐角点是触及表面的点且控制点用来操纵表面形状。对于反射器对中的第一表面部分和第二表面部分，每个NURBS的16个点在其指派加权的情况下给出16x(3+1)＝64个参数。图5中示出的第一表面部分519和第二表面部分521在优化程序之后变成图1d中示出的表面部分119a至119l和121a至121l。
第一表面部分519上的点最初在四行555a至555d上对齐且第二表面部分117上的点最初配置在四行557a至557d上。行555a和557a中的点被限定在y＝0平面且行555d和557d中的点被限定在边缘(θ＝15度)平面。对于NURBS，这使参数的数量减小8个(每个点减小一个)。为了使第一表面和第二表面在y＝0平面连续，行555b和557b中的点分别在x和z轴上紧跟行555a和557b中的点。这只允许行555b和5557b中的点进行y移动，且因此对于每个NURBS将所述问题减少4x2个参数。
整个优化问题是基于这些可变参数：
·rLED；
·ZLED；
·ZCollector；
·对于第一表面部分的NURBS表面，(64-8-8)＝48个参数；
·对于NURBS表面，(64-8-8)＝48个参数
这造成总共优化99个参数。
优化中的每个点被限制在光闸后面和反射器总成的外界内(R＝115mm)。优化指标函数M由两个主要部分M1、M2组成，其分别提供高输出和均匀混色。构造指标函数部分使得指标函数部分的最小化实现这些目标。描绘了正方形检测器平面的图6中示出了指标函数的混色部分背后的原理。光线跟踪仿真中使用的检测器被安置在投影系统后面的10m处且包括101x101个像素659(为了简单起见只描绘了5x5个)，每个检测入射光线的总强度和三色值(X,Y,Z)。为了确定光束的混色，寻找光斑半径(r＝1)661且建立两个域Ω1663和Ω2665，且这些域中的像素用于方程式2中的指标函数的混色部分。
为了确定灯具输出和颜色均匀性，最终系统中的所有LED必须以选取(4R4G4B)配置进行光线跟踪，而不是只模型化单个反射器对。
使用以下项测量指标函数的高输出部分：
( 1 ) - - - M 1 = 1 - Σ i N F i / F 0 = 1 - η
其中Fi是碰撞检测器上的像素i的光通量且F0是由所述配置中的LED发射的平均通量。当M1＝0时，由LED发射的所有光线均到达检测器。最终光斑被分成中心圆域Ω1663(其中r<＝0.6)和周围环域Ω2665(其中0.6<r<＝0.92)，其中r是光斑的相对半径。使用光斑的截面轮廓并确定具有大于最大截面值的5％的值的已连接像素的长度来寻找光斑半径。从计算中消除光斑的边缘以消除这个区域中由仿真中的有限数量的光线引起的固有噪音。针对每个域内侧的像素使用以下项计算像素三色坐标相距平均三色坐标的距离的均方根：
( 2 ) - - - M 2 , k = 1 N k &Sigma; j &Element; &Omega; k N k | ( X j , Y j , Z j ) - &lang; ( X , Y , Z ) &Element; &Omega; k &rang; | 2
其中k是指域编号且是<...>域k中的值的平均值。最小化颜色指标函数且零值对应于每个域中的完全均匀颜色。中心域具有较低加权，因为当最优化以得到高的光输出时这将自然而然地具有较低颜色差RMS，因为其更接近系统的对称轴。
要最小化的总指标函数是：
(3) M＝AM1+B(a1M2；1+a2M2；2)
其中A和B分别是加权输出和混色部分的因子，且ak是每个域的加权因子，对于中心，其被设置成a1＝0.3，且对于环，其被设置成a2＝1。优化开始于B＝0且随着优化的进行而增加。
使用分级优化程序来优化照明装置，在分级优化程序中，最少量的变量最初是自由的以表示模型的最简单修改，且随着优化的进行和解的收敛，可增加变量的数量以允许得到更复杂的反射器表面。这种分级优化途径方法用来增加收敛速度。更简单模型的优化用作更复杂模型的初始猜测且重复程序。
当创建简单形状时许多NURBS参数相互依赖。例如，每个NURBS的16个点的具体位置可模型化平坦表面。可使用3个拐角点并限制剩余点位于这个平面上来模型化相同平坦表面。这有效地将这个简单一阶逼近的自由变量的数量减小为只有9个参数。
在商用回扫程序Zemax中仿真LED、光闸和聚光器的设置以“测试”已优化的设置。Zemax设置对应于图2a至图2b中示出的照明装置使得没有遮光板位于光闸上且具有101x101个像素的检测器位于与投影系统相距10m处。
下文表格1中可知照明装置的不同位置处的仿真透射光。已使用相关LED颜色中的每个的光线列以研究不同波长光谱和发射轮廓。由壁式检测器测量的输出乘以因子1.42以补偿仿真中的物镜的未碰撞AR涂层。假设反射器的反射镜表面在仿真中完美无缺。使用铝反射镜表面获得括号中的值，且照明装置的仿真预期输出是聚光器上具有铝涂层的壁式检测器的输出。
表格1
检测器/光线-列 红色 绿色 蓝色 白色
TIR透镜的输出处 87.52 86.88 87.24 86.94
光闸处 85.2376.12) 84.06(75.13) 84.25(75.39) 84.29(75.31)
目标表面/墙壁处 57.77(51.13) 56.59(50.10) 56.09(49.69) 56.65(50.16)
表格1：如由放置在左列中的位置处的检测器测量，从CBT-90LED发射的光的仿真百分比到达照明装置中的不同位置。通过使用铝表面取代反射器的完全反射镜涂层来获得括号中的值。
表格2中计算并列出每个个别步骤的对应损耗。通过采用所使用的LED的平均效率使用表格1的值(对于1.42的AR因子来说，所述值是0.503)计算具有4R4G4B配置的反射器的预期总效率。
表格2
表格2：如由放置在左列中的位置处的检测器测量，从CBT-90LED发射的光的仿真百分比到达照明装置中的不同位置。通过使用铝表面取代反射器的完全反射镜涂层来获得括号中的值。
图7a至图7d示出了Zemax中仿真的公共光束的截面强度绘制图701a至701b。Zemax设置对应于图2a至图2b中示出的照明装置其中没有遮光板位于光闸上且检测器位于与投影系统相距10m处。在只激活红色光源的情况下测量图7a，在只激活绿色光源的情况下测量图7b，在只激活蓝色光源的情况下测量图7c，且在激活所有(红色、绿色和蓝色)光源的情况下测量图7b。
绘制图的X和Y轴处示出了Zemax检测器的像素，且强度绘制图的右侧处的灰度703a至703d指示流明对像素的强度等级。强度绘制图示出了不同颜色的强度实质上跨光闸分布且因此减小颜色假像。
在优化程序发现最优解的数据之后制造聚光器的原型。使用CNC加工铝块制造聚光器，所述铝块随后使用电镀来镀铬以提供光滑表面。然后将40nm的铝层沉积在铬上以减小反射损耗。光源模块被构造为使冷却液(如水)进出的中空铝块。LED和TIR透镜安装在铝块上且冷却液为LED提供足够的冷却。集成到照明装置中的这个系统包括投影系统。为了测量装置的实际输出，在光闸前方的2.5m距离中放置目标。所述目标是具有内侧汲取31个测量点的m圆圈的纸目标。测量点被配置成5个环围绕所述测量点的中心点，每个环各自具有6个点。光斑聚焦在目标上使得所有光只在1m目标内侧，且使用Thoma TF5三色差计在每个点处测量光度(流明/m2)。每个环的平均光度乘以面积，且然后将这些值添加到总流明输出。然后比较这个值和LED的出厂测量输出并补偿运行条件(温度和驱动电流)以计算最终效率η。
建造原型且使用已描述的方法测量输出。在所有LED汲取13.5A且如由车载热敏电阻测量散热片温度为65摄氏度的情况下测量总输出6038lm。与每个LED的出厂测量值相比且补偿由于温度产生的较低输出，测量效率是48.7％。

Claims (21)

1.一种照明装置，其包括：
·偏离且绕光学轴分布的多个光源；其中所述光源产生多个光源光束；
·光束收集器，其被调整来将所述光源光束组合成沿所述光学轴传播的公共光束；所述光束收集器包括围绕所述光学轴的第一反射器和围绕所述光学轴的第二反射器，其中所述第一反射器朝所述第二反射器反射所述光源光束，且其中所述第二反射器在沿所述光学轴的方向上反射所述光源光束；
其中所述光束收集器被分成多个反射器对，其中每个反射器对包括所述第一反射器的第一表面部分和所述第二反射器的第二表面部分，其中所述第二表面部分从所述反射器对的所述对应第一表面部分接收光，且其中所述反射器对被调整来将所述光源光束耦接到光闸，所述光闸沿所述光学轴配置；
其中所述反射器对中的每个形成为角域，其中所述第一表面部分形成于所述角域的外部处，且所述第二表面部分形成于所述角域的内部处。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一表面部分被调整来调整所述光源光束的形状使得大部分所述光源光束碰撞所述第二表面部分，且其中所述第二表面部分被调整来将已接收的光源光束的所述形状修改成沿所述光学轴配置的光闸的形状。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一表面部分或所述第二表面部分中的至少一个包括凸面部分和凹面部分两者。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述不同反射器对之间的相互大小关系实质上对应于以下至少一个：
·所述光源的发光特性之间的相互关系；
·所述光源之间的相互大小关系；
·所述光源光束的发光特性之间的相互关系；
·所述光源光束之间的相互大小关系。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中已确定所述不同反射器对之间的所述相互大小关系以实现以下至少一个：
·所述光闸处的最大光输出；
·上面光学投影系统被调整来成像所述光闸的目标表面处的最大光输出；
·所述光闸处的预定义空间光谱分布；
·上面光学投影系统被调整来成像所述光闸的目标表面处的预定义空间光谱分布。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光束收集器包括光圈且所述反射器对位于所述光圈周围。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一反射器和/或所述第二反射器的至少部分具体实施为双向滤光片，其被调整来反射来自所述光源中的至少一个的光且传输具有不同于所述光源的所述光的波长的光。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的照明装置，其包括额外光源，所述额外光源被调整来沿所述光学轴发光且使光穿过以下至少一个：
·所述光束收集器的所述光圈或
·所述双向滤光片。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述额外光源是照明模块，其中所述照明模块包括：
·偏离且绕所述光学轴分布的多个额外光源，其中所述光源产生多个额外光源光束；
·额外光束收集器，其被调整来将所述额外光源光束组合成沿所述光学轴传播的额外公共光束；所述额外光束收集器包括围绕所述光学轴的第一额外反射器和围绕所述光学轴的第二额外反射器，其中所述第一额外反射器朝所述第二额外反射器反射所述额外光源光束，且其中所述第二额外反射器在沿所述光学轴的方向上反射所述额外光源光束；其中所述额外光束收集器被分成多个额外反射器对，其中每个额外反射器对包括所述第一额外反射器的第一额外表面部分和所述第二额外反射器的第二额外表面部分，其中所述第二额外表面部分从所述额外反射器对的所述对应第一额外表面部分接收光。
10.一种光束收集器，其被调整来将由多个光源产生的多个光源光束组合成沿光学轴传播的公共光束，所述光束收集器包括围绕所述光学轴的第一反射器和围绕所述光学轴的第二反射器，其中所述第一反射器朝所述第二反射器反射所述光源光束，且其中所述第二反射器在沿所述光学轴的方向上反射所述光源光束，其中所述光束收集器被分成多个反射器对，其中每个反射器对包括所述第一反射器的第一表面部分和所述第二反射器的第二表面部分，其中所述第二表面部分从所述反射器对的所述对应第一表面部分接收光，且其中所述反射器对被调整来将所述光束耦接到光闸，所述光闸沿所述光学轴配置；
其中所述反射器对中的每个形成为角域，其中所述第一表面部分形成于所述角域的外部中，且所述第二表面部分形成于所述角域的内部处。
11.根据权利要求10所述的光束收集器，其中所述第一表面部分被调整来调整所述光源光束的形状使得大部分所述光源光束碰撞所述第二表面部分，且其中所述第二表面部分被调整来将已接收的光源光束的所述形状修改成沿所述光学轴配置的光闸的形状。
12.根据权利要求10所述的光束收集器，其中所述反射器对中的每个被调整来使所述光源成像在沿所述光学轴的某个距离处且使所述距离处的所述光源的所述图像失真。
13.根据权利要求10所述的光束收集器，其中所述第一表面部分或所述第二表面部分中的至少一个包括凸面部分和凹面部分两者。
14.根据权利要求10所述的光束收集器，其中所述光束收集器包括光圈且所述反射器对位于所述光圈周围。
15.一种照明装置，其包括：
·偏离且绕光学轴分布的多个光源，所述光源产生多个光源光束；
·光束收集器，其被调整来将所述光源光束组合成沿所述光学轴传播的公共光束；所述光束收集器包括围绕所述光学轴的第一反射器和围绕所述光学轴的第二反射器，其中所述第一反射器朝所述第二反射器反射所述光源光束，且其中所述第二反射器在沿所述光学轴的方向上反射所述光源光束且使光反射穿过光闸，所述光闸沿所述光学轴配置；
其中所述光束收集器包括光圈且所述第一反射器和所述第二反射器二者位于所述光圈周围；并且
其中所述反射器对中的每个形成为角域，其中所述第一表面部分形成于所述角域的外部处，且所述第二表面部分形成于所述角域的内部处。
16.根据权利要求15所述的照明装置，其中所述照明装置包括额外光源，其被调整来沿所述光学轴发光且使光通过所述光束收集器的所述光圈中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其中所述光源中的至少一个是发射宽光谱的光的宽光谱光源且其中所述光源中的至少另一光源是发射窄光谱的光的窄光谱光源。
18.根据权利要求17所述的照明装置，其中所述至少一个窄光谱光源发射实质上以下波长间隔内的光：
·[380nm,450nm]；
·[450nm,495nm]；
·[495nm,570nm]；
·[570nm,590nm]；
·[590nm,620nm]；
·[620nm,750nm]；
且其中所述宽光谱光源发射以下波长间隔中的至少两个内的光：
·[380nm,450nm]；
·[450nm,495nm]；
·[495nm,570nm]；
·[570nm,590nm]；
·[590nm,620nm]；
·[620nm,750nm]；
19.根据权利要求17所述的照明装置，其中所述照明装置包括：
·至少一个窄光谱光源，其发射所述波长间隔[450nm,495nm]中的光；
·至少一个窄光谱光源，其发射所述波长间隔[495nm,570nm]中的光；
·至少一个窄光谱光源，其发射所述波长间隔[620nm,750nm]中的光；
且其中所述宽光谱光源发射所述以下波长间隔以外的光：
·[450nm,495nm]；
·[495nm,570nm]；
·[620nm,750nm]；
20.根据权利要求17所述的照明装置，其中所述所述额外光源包括所述宽光谱光源。
21.根据权利要求16所述的照明装置，其中所述额外光源是包括以下项的照明模块：
·偏离且绕所述光学轴分布的多个额外光源，所述额外光源产生多个额外光源光束；
额外光束收集器，其被调整来将所述额外光源光束组合成沿所述光学轴传播的额外公共光束；所述额外光束收集器包括围绕所述光学轴的第一额外反射器和围绕所述光学轴的第二额外反射器，其中所述第一额外反射器朝所述第二额外反射器反射所述额外光源光束，且其中所述第二额外反射器在沿所述光学轴的方向上反射所述额外光源光束。
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