本申請要求2014年4月29日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/985762、2015年1月21日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/105790、2014年10月9日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/061778、2014年11月3日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/074206以及2014年11月7日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/076695的權(quán)益，通過全面引用將每個(gè)的內(nèi)容并入到本文。

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明構(gòu)思通常涉及發(fā)光裝置的領(lǐng)域，并且更具體而言，涉及用于采用并且控制一個(gè)或多個(gè)發(fā)光裝置的輸出的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

諸如燈等的典型的光源發(fā)出在可見光光譜中的電磁輻射。用于提供大照明角度(120°～180°圓錐角)的光源為已知的。此外，典型地將通過發(fā)光光源提供的最亮光斑通常定位在光源的正下方，其具有到源的最短距離。亮斑被固定。因此，為了利用光斑的最亮區(qū)域，用戶必須相對于亮斑身體上地移動他的位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一方面，提供一種發(fā)光裝置控制系統(tǒng)，包括：在第一表面位置處輸出光束的光源模塊；光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，所述光源模塊耦合到所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)用于在所述第一表面位置處導(dǎo)引所述光束，其中響應(yīng)于導(dǎo)引的光束，在所述第一表面位置處形成照明區(qū)域；控制模塊，其檢測對應(yīng)于手勢的信號，與所述光源模塊和所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)相比，所述控制模塊被定位在分開的位置，并且通過網(wǎng)絡(luò)與所述光源模塊通訊；以及控制光斑生成器，其在第二表面位置處生成控制光斑，所述控制模塊檢測在所述控制光斑處形成所述手勢的手的存在，并且其中，響應(yīng)于在所述控制光斑處的所述手勢，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)移動所述照明區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含與所述控制模塊通訊的第一Wi-Fi發(fā)射機(jī)/接收機(jī)和與所述光源模塊和所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)通訊的第二Wi-Fi發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，所述第一和第二Wi-Fi發(fā)射機(jī)/接收機(jī)通過所述網(wǎng)絡(luò)彼此通訊。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含耦合到所述控制光斑生成器和所述控制模塊的用于移動所述控制光斑和在所述控制模塊中的相機(jī)的視場的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含與所述控制模塊通訊的用于確定所述手勢的位置的二維位置敏感探測器(PSD)模塊。

在一些實(shí)施例中，所述控制模塊包含追蹤和控制傳感器中的至少一個(gè)，其檢測在所述控制光斑處形成所述手勢的所述手的存在；以及相機(jī)，其追蹤所述手勢的運(yùn)動并且識別所述手勢。

在一些實(shí)施例中，所述追蹤和控制傳感器包含具有線性或區(qū)域焦平面陣列(FPA)的熱成像儀，并且其中所述追蹤和控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含用于所述線性陣列的掃描鏡。

在一些實(shí)施例中，所述追蹤和控制傳感器包括透射可見光和熱光的透鏡、熱探測器或陣列、以及耦合到所述熱探測器或陣列的可見光FPA，所述可見光FPA被定位在所述熱探測器或陣列與所述透鏡之間。

在一些實(shí)施例中，所述追蹤和控制傳感器包含用于捕獲做出所述手勢的手的圖像并且識別所述手勢的熱傳感器和可見光相機(jī)，并且所述熱傳感器包含透鏡和熱探測器或探測器焦平面陣列。

在一些實(shí)施例中，所述追蹤和控制傳感器包含通過距離分開的兩個(gè)熱相機(jī)。

在一些實(shí)施例中，所述熱相機(jī)中的至少一個(gè)具有線性或區(qū)域焦平面陣列(FPA)，并且所述追蹤和控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含用于所述線性陣列的掃描鏡。

在一些實(shí)施例中，所述追蹤和控制傳感器包含通過距離分開的兩個(gè)可見光相機(jī)。

在一些實(shí)施例中，所述可見光相機(jī)中的至少一個(gè)具有線性或區(qū)域焦平面陣列(FPA)，并且所述追蹤和控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含用于所述線性陣列的掃描鏡。

在一些實(shí)施例中，所述控制模塊處理與所述手勢和背景相關(guān)的用于從所述背景的圖像數(shù)據(jù)分離所述手勢圖像數(shù)據(jù)的距離信息。

在一些實(shí)施例中，所述控制模塊包含檢測語聲信號的麥克風(fēng)，并且響應(yīng)于所述語音信號，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)移動所述照明區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述控制光斑生成器包含多個(gè)發(fā)光二極管(LED)，每個(gè)LED被構(gòu)造和設(shè)置為以不同波長發(fā)光。

在一些實(shí)施例中，所述控制模塊被定位在墻表面上。

在另一方面，提供一種發(fā)光裝置控制系統(tǒng)，包括：在第一表面位置處輸出光束的光源模塊；光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，所述光源模塊耦合到所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)用于在所述第一表面位置處導(dǎo)引所述光束，其中響應(yīng)于導(dǎo)引的光束，在所述第一表面位置處形成照明區(qū)域；以及遠(yuǎn)程控制所述光源模塊和所述光束調(diào)向模塊的移動裝置。

在一些實(shí)施例中，所述移動裝置包括顯示控制面板的顯示器，所述控制面板包含照明光斑位置面板和光強(qiáng)調(diào)節(jié)桿，其中在所述位置面板中，所述照明區(qū)域被顯示，并且可以被移動到在所述顯示器處的一個(gè)或多個(gè)不同位置，并且其中所述光強(qiáng)調(diào)節(jié)桿允許用戶通過滑動所述桿而改變光強(qiáng)。

在一些實(shí)施例中，所述移動裝置包括與所述控制模塊通訊的第一Wi-Fi發(fā)射機(jī)/接收機(jī)和與所述光源模塊和所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)中的至少其中一個(gè)通訊的第二Wi-Fi發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，所述第一和第二Wi-Fi發(fā)射機(jī)/接收機(jī)通過所述網(wǎng)絡(luò)彼此通訊。

在另一方面，提供一種控制發(fā)光裝置的方法，包括：在第一表面位置處輸出光束；在不同于所述第一表面位置的第二表面位置處生成控制光斑，所述照明區(qū)域被定位在第一表面位置處；確定在所述控制光斑處的手勢；以及響應(yīng)于與在所述第二表面位置處的所述控制光斑通訊的所述手勢而移動所述照明區(qū)域。

在另一方面，提供一種發(fā)光裝置控制系統(tǒng)，包括：生成光束的光源；和光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)包含用于在表面位置處折射所述光束并導(dǎo)引所述光束的相對彼此旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)光學(xué)元件，其中響應(yīng)于導(dǎo)引的光束在所述第一表面位置處形成照明區(qū)域，其中所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)包含相對彼此旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)折射的楔形棱鏡，并且其中，通過相對彼此旋轉(zhuǎn)所述兩個(gè)楔形棱鏡而獲得相對于水平軸的所述光束的偏移角，并通過在相同方向中旋轉(zhuǎn)兩個(gè)楔形棱鏡而獲得所述光束的方位角。

在一些實(shí)施例中，所述表面位置包括道路表面。在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含生成照明所述表面位置的光束的車輛前燈，并且其中在通過所述車輛前燈的所述光束照明的所述表面位置處通過所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)引所述光源的所述光束。

在一些實(shí)施例中，在與通過所述車輛前燈的所述光束照明的所述表面位置不同的表面位置處，通過所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)引所述光源的所述光束。

在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含用于改變在掃描模式與非掃描模式之間的所述系統(tǒng)的狀態(tài)的切換器。

在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含控制所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的移動的輸入裝置控制器和調(diào)節(jié)所述光束的亮度的電位器。

在一些實(shí)施例中，所述輸入裝置控制器和所述電位器中的至少一個(gè)被耦合到車輛的方向盤。

在一些實(shí)施例中，所述輸入裝置控制器和所述電位器中的至少一個(gè)被耦合到頭飾。

在一些實(shí)施例中，所述輸入裝置控制器接收來自電子板、觸摸板、鼠標(biāo)或其它外圍設(shè)備的輸入。

在一些實(shí)施例中，所述電子板感測接觸對象的位置。

在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可以被手動控制。

在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)元件包括楔形棱鏡。

在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)元件包括圍繞第一軸旋轉(zhuǎn)的第一掃描鏡和圍繞與所述第一軸正交的第二軸旋轉(zhuǎn)的第二掃描鏡。

在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)元件包括在一組導(dǎo)軌上安裝的透鏡。所述透鏡在通過所述導(dǎo)軌的所述運(yùn)動產(chǎn)生的平面內(nèi)移動。

在一些實(shí)施例中，其中所述光束調(diào)向可以被手動進(jìn)行。

在一些實(shí)施例中，其中所述系統(tǒng)被構(gòu)造和設(shè)置為車輛燈。

在一些實(shí)施例中，權(quán)利要求1的所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含處理器，其進(jìn)行計(jì)算以確定所需的光束調(diào)向的量并且發(fā)送所述計(jì)算結(jié)果到所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)以進(jìn)行光束調(diào)向運(yùn)動。

在另一方面，提供一種電筒，包括：生成光束的光源；在目標(biāo)處導(dǎo)引所述光束以在所述目標(biāo)處形成照明區(qū)域的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)；以及控制所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)以在所述目標(biāo)處導(dǎo)引所述光束的輸入裝置控制器。

在一些實(shí)施例中，所述電筒進(jìn)一步包含調(diào)節(jié)所述光束的亮度的電位器。

在一些實(shí)施例中，所述電筒進(jìn)一步包含手持式殼體，其中所述光源和所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)在所述殼體內(nèi)，并且所述輸入裝置控制器被耦合到所述殼體的外部。

在一些實(shí)施例中，所述輸入裝置控制器包括鼠標(biāo)或觸摸板，并且其中當(dāng)接觸所述鼠標(biāo)或所述觸摸板時(shí)，手控制所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。

在另一方面，提供一種霧穿透裝置，包括：包括透鏡、透鏡殼體以及多面鏡的聚焦光學(xué)元件；生成短波紅外(SWIR)光束的用于穿透霧的光源；在短波紅外線頻譜中操作的焦平面陣列(FPA)裝置，以及在熱光譜中操作用于感測目標(biāo)的熱信號的FPA。

在另一方面，所述霧穿透裝置進(jìn)一步包含在用于去除后向散射背景的所述FPA裝置的前面的濾光輪。

在一些實(shí)施例中，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)調(diào)向所述傳感器的視場以增加它的覆蓋范圍。

在另一方面，發(fā)光裝置控制系統(tǒng)包含生成光束的光源；光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，其包含用于在表面位置處導(dǎo)引所述光束的諸如菲涅耳透鏡的透鏡和相對于所述透鏡移動所述光源或相對于所述光源移動所述透鏡的一組導(dǎo)軌；以及沿或平行所述透鏡的光軸移動所述光源的光束尺寸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

在另一方面，提供一種發(fā)光裝置控制系統(tǒng)，包括：至少一個(gè)光源；可移動的第一軌，所述光源耦合到所述第一軌；第二軌，所述第一軌和所述光源為可沿所述第二軌在第一方向上移動；一對平行的第三軌，所述第一軌、所述第二軌以及所述光源可沿所述第三軌在正交于所述第一和第二方向的第二方向上移動，其中根據(jù)在所述第一方向和所述第二方向中的至少一個(gè)中的所述第一軌和所述第二軌中的至少一個(gè)的至少移動，通過所述光源形成的光斑為可調(diào)節(jié)的。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含菲涅耳透鏡。

在另一方面，提供一種發(fā)光裝置控制系統(tǒng)，包括：生成光束的光源；沿第一方向延伸的第一軌，所述光源耦合到所述第一軌并且沿所述第一軌在所述第一方向中為可移動的；在垂直于所述第一方向的第二方向中延伸的一對第二軌；透鏡，被定位在一對所述第二軌上并且沿所述第二軌為可移動的；垂直于所述第一軌和一對所述第二軌中的每個(gè)的一對平行的第三軌，所述第二軌和所述透鏡在沿所述第三軌的所述第三方向上為可移動的，其中，根據(jù)在相對于所述透鏡的所述第一方向中的所述光源的移動，通過所述光源形成的光斑尺寸為可調(diào)節(jié)的，并且其中，通過沿所述第二與第三軌方向的至少所述透鏡的移動，所述光斑為可調(diào)向的。所述透鏡沿所述第二和第三軌移動以調(diào)向所述所述光束，所述第一軌沒有被附著到所述第二軌。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含菲涅耳透鏡，其響應(yīng)于相對于所述菲涅耳透鏡的所述第三軌和第二軌中的至少一個(gè)的移動，用于在目標(biāo)處導(dǎo)引所述光束。

在一些實(shí)施例中，所述菲涅耳透鏡沿所述第二和第三軌移動。

在另一方面，提供一種發(fā)光裝置控制系統(tǒng)，包括：每個(gè)生成光束的多個(gè)光源；每次激活所述光源中的至少一個(gè)的切換器；提供所述光源的所述光束的光束調(diào)向的菲涅耳透鏡；其在平行于所述光源安裝板的平面內(nèi)移動所述菲涅耳透鏡的一組導(dǎo)軌；以及移動所述光源板朝向和遠(yuǎn)離所述透鏡的所述焦點(diǎn)的垂直軌。

在另一方面，提供一種觸摸板控制器，包括：控制光束的尺寸的光束尺寸控制器；控制所述光束的強(qiáng)度或亮度的調(diào)光器；以及控制所述光束的方向的觸摸板光束調(diào)向控制器。

在另一方面，提供一種發(fā)光裝置控制系統(tǒng)，包括在第一表面位置處輸出光束的照明光源模塊；光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，所述光源模塊耦合到所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)用于在所述第一表面位置處導(dǎo)引所述光束，其中響應(yīng)于導(dǎo)引的光束在所述第一表面位置處形成照明區(qū)域，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)包括菲涅耳透鏡；垂直導(dǎo)軌，在其上安裝有所述照明光和控制光。所述導(dǎo)軌的移動允許所述照明光斑的所述光束尺寸被調(diào)節(jié)；控制模塊，其檢測對應(yīng)于手勢的信號，所述控制模塊被定位在不同于所述光源模塊和所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的分開的位置，并且通過網(wǎng)絡(luò)與所述光源通訊；以及控制光斑生成器，其在外部到所述第一表面位置的第二表面位置處生成控制光斑，所述控制模塊檢測在所述控制光斑處形成所述手勢的手的存在，并且其中響應(yīng)于在所述控制光斑處的所述手勢，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)移動所述照明區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)包含導(dǎo)軌系統(tǒng)和菲涅耳透鏡。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光裝置控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含熱傳感器和鄰近所述光源模塊的一對相機(jī)，其中所述熱傳感器提供視場，其通過所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)被移動用于追蹤所述手勢，并且所述相機(jī)提供用于跟隨所述照明光斑的視場。所述熱傳感器被用于檢測在所述控制光斑內(nèi)的所述手熱信號。所述相機(jī)被用于識別在所述控制光斑內(nèi)的手勢。

在另一方面，提供一種裝置，包括：包括透鏡和一組導(dǎo)軌的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)軌包括垂直導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌的平面運(yùn)動允許光束調(diào)向，以及所述垂直導(dǎo)軌的垂直運(yùn)動允許光束尺寸調(diào)節(jié)用于照明光斑。

在另一方面，提供一種用于允許熱輻射被從一個(gè)地方調(diào)向到另一方向的加熱控制系統(tǒng)，包括：用于生成熱輻射的加熱器，用于在熱加熱光斑中集中光的IR菲涅耳透鏡，用于調(diào)節(jié)所述加熱器的所述熱加熱光斑的垂直導(dǎo)軌，用于光束調(diào)向所述熱輻射光斑的一組指導(dǎo)平面運(yùn)動軌，用于去除將熱從所述IR菲涅耳透鏡去除的風(fēng)扇；以及使用手勢用于調(diào)向所述加熱光斑的非接觸控制器。

在一些實(shí)施例中，所述加熱控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含諸如觸摸板的以調(diào)向所述熱加熱光斑的接觸控制器。

在另一方面，提供一種使用顏色組合用于切換代碼的非接觸切換機(jī)構(gòu)，包括：用于手熱信號檢測的多頻道熱傳感器；和照明所述多頻道熱傳感器的所述視場(FOV)的控制光斑生成器；將所述熱傳感器的所述FOV對準(zhǔn)到所述控制光斑生成器的照明圓錐體的分束器；以及用于比較存儲的顏色代碼與輸入的顏色代碼的處理器。

在另一方面，提供一種光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，包括：透鏡，和位于在所述透鏡的焦平面內(nèi)的至少一個(gè)光源。所述至少一個(gè)光源和所述透鏡中的一者相對于所述至少一個(gè)光源和所述透鏡中的另一者而移動。所述至少一個(gè)光源在所述透鏡處輸出光束，所述透鏡由所述光束在表面上形成照明光斑。所述照明光斑在響應(yīng)于所述至少一個(gè)光源和所述透鏡中的一者的移動的方向上移動。

在一些實(shí)施例中，所述透鏡為固定的并且所述至少一個(gè)光源相對于固定的透鏡而移動，并且所述照明光斑在與所述至少一個(gè)光源的移動方向相對的方向中移動。

在一些實(shí)施例中，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包含第一軌、垂直于所述第一軌的第二軌、位于在所述第一軌和所述第二軌中的至少一個(gè)上的所述至少一個(gè)光源，以及至少一個(gè)電機(jī)，所述至少一個(gè)電機(jī)沿所述第一軌和所述第二軌中的所述至少一個(gè)移動所述至少一個(gè)光源。

在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)光源為固定的并且所述透鏡相對于所述至少一個(gè)光源移動，并且其中，所述照明光斑以與所述透鏡的移動的方向相同的方向移動。

在一些實(shí)施例中，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包含第一軌、垂直于所述第一軌的第二軌、位于在所述第一軌和所述第二軌中的至少一個(gè)上的所述透鏡，以及至少一個(gè)電機(jī)，所述至少一個(gè)電機(jī)沿所述第一軌和所述第二軌中的所述至少一個(gè)而移動所述透鏡。

在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)光源移動遠(yuǎn)離或朝向所述透鏡的所述焦點(diǎn)，這改變所述照明光斑的尺寸。

在一些實(shí)施例中，所述透鏡包括菲涅耳透鏡。

在另一方面，提供一種光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，包括：透鏡、位于所述透鏡的焦平面內(nèi)的光源模塊；以及導(dǎo)軌系統(tǒng)，所述導(dǎo)軌系統(tǒng)包括垂直軌、至少一個(gè)內(nèi)軌以及至少一個(gè)外軌，其中所述透鏡和所述光源模塊中的一個(gè)被安裝到所述導(dǎo)軌系統(tǒng)，并且其中，所述光源在所述透鏡處輸出光束，所述透鏡由所述光束在表面上形成照明光斑。

在一些實(shí)施例中，所述光源模塊被安裝在所述垂直軌上，所述垂直軌移動所述光源模塊朝向或遠(yuǎn)離所述透鏡以調(diào)節(jié)所述照明光斑的所述尺寸。

在一些實(shí)施例中，所述垂直軌和所述光源被安裝在所述內(nèi)軌上，并且沿所述內(nèi)軌而一起移動。

在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)內(nèi)軌被安裝在兩個(gè)外軌上，并且所述光源模塊、所述垂直軌以及所述內(nèi)軌沿所述兩個(gè)外軌而移動。

在一些實(shí)施例中，所述光源模塊被安裝在所述垂直軌上，并垂直地移動，并且其中，所述透鏡被安裝在所述至少一個(gè)內(nèi)軌上，所述內(nèi)軌在正交于所述垂直方向的方向上移動所述透鏡。

在一些實(shí)施例中，所述內(nèi)軌和所述透鏡被安裝在所述外軌上，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)沿所述兩個(gè)外軌在水平方向上移動所述透鏡和所述內(nèi)軌。

在一些實(shí)施例中，所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包含控制所述光源模塊和所述導(dǎo)軌系統(tǒng)中的至少一個(gè)的接觸控制器或手勢控制器。

在一些實(shí)施例中，所述接觸控制器具有用于控制所述燈的所述光束調(diào)向的光束調(diào)向控制器、用于控制所述光強(qiáng)的調(diào)光器，以及用于調(diào)節(jié)所述光束的所述尺寸的光束尺寸控制器。

在一些實(shí)施例中，所述透鏡為菲涅耳透鏡，并且所述光源模塊被安裝在在所述菲涅耳透鏡之上的所述導(dǎo)軌系統(tǒng)上。

在一些實(shí)施例中，在所述表面處形成發(fā)射機(jī)光束光斑、所述照明光斑以及控制光斑，其中所述控制光斑通過手勢或接觸控制器而控制所述照明和發(fā)射機(jī)光斑。

在一些實(shí)施例中，所述光源模塊包括用于生成形成所述照明光斑和所述發(fā)射機(jī)光束光斑的光束的照明光源和Li-Fi發(fā)射機(jī)光源。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射機(jī)光束包括LiFi通訊光束并且其中所述照明光束和LiFi通訊光束被在光譜中分開但是空間上共同位于相同的光斑中，其中所述照明光束在可見光光譜中而所述LiFi通訊光束在IR光譜中，其中當(dāng)所述照明光源被用于照明和LiFi通訊時(shí)，在所述光斑中僅存在一種光束。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射機(jī)光束光斑的尺寸被通過沿所述垂直軌移動所述光源模塊而增大以容納多用戶共享相同Li-Fi網(wǎng)絡(luò)。

在一些實(shí)施例中，所述透鏡包括菲涅耳透鏡陣列，所述導(dǎo)軌系統(tǒng)包含導(dǎo)軌系統(tǒng)陣列和軌道，以及所述光源模塊包含被安裝在所述導(dǎo)軌系統(tǒng)上的多個(gè)光源，所述導(dǎo)軌系統(tǒng)進(jìn)而被安裝在所述軌道上。

在另一方面，提供一種軌道燈系統(tǒng)，包括非機(jī)動化軌道燈陣列，所述非機(jī)動化軌道燈陣列包括位于在多個(gè)軌上的多個(gè)光源；鄰近所述非機(jī)動化軌道燈陣列的至少一個(gè)機(jī)動化軌道；以及沿所述至少一個(gè)機(jī)動化軌道而移動用于調(diào)向所述軌道燈陣列的各光源的調(diào)向車。

在另一方面，提供一種車輛光束調(diào)向系統(tǒng)，包括：光源；在表面導(dǎo)引來自所述光源的光束的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)；接收外部輸入用于光束調(diào)向控制的輸入裝置控制器；用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)的電位器；以及進(jìn)行計(jì)算以確定所需要的光束調(diào)向的量并且根據(jù)所述計(jì)算發(fā)送信號到所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)以進(jìn)行光束調(diào)向運(yùn)動的處理器。

在另一方面，提供一種光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，包括：被構(gòu)造和設(shè)置以相對彼此反向旋轉(zhuǎn)的一對菲涅耳棱鏡，其中，根據(jù)所述兩個(gè)棱鏡的所述反向旋轉(zhuǎn)和共同旋轉(zhuǎn)，通過所述棱鏡接收的光束被導(dǎo)引在方位方向。

在另一方面，提供一種光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，包括：透鏡；在所述透鏡之上的光源陣列；所述光源被安裝在其上的板，其中來自所述光源的光源分布允許在目標(biāo)表面處的不同區(qū)域的或來自相對于所述透鏡的焦平面的不同位置的照明，而沒有必要移動，并且其中，每次激活一個(gè)所述光源，每次可以照明在所述目標(biāo)表面的一個(gè)區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述光源陣列在垂直軌上移動，而所述透鏡可以在導(dǎo)軌系統(tǒng)上橫向移動，這允許光束調(diào)向和光束尺寸調(diào)節(jié)。

在另一方面，提供一種霧穿透傳感器，包括：角錐鏡；短波紅外(SWIR)LED光源；SWIR焦平面陣列(FPA)；以消除背景的聚焦和散焦輪；非冷卻熱FPA；在所述透鏡的焦點(diǎn)處通過所述光源、所述SW1頻道以及所述非冷卻熱頻道而共享的孔徑透鏡，共享的孔徑透鏡同時(shí)允許所述相同目標(biāo)區(qū)域的照明和成像來允許照明光的更有效使用，諸如霧的更長波長SWIR光被通過氣溶膠而較少地散射，因此，看見進(jìn)一步允許通過所述SWIR頻道的所述目標(biāo)的主動成像和通過所述熱頻道的所述目標(biāo)的被動成像；以及光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，其調(diào)向到所述目標(biāo)的所述照明光和來自所述目標(biāo)的成像光以允許所述目標(biāo)場景的掃描。

附圖說明

從優(yōu)選的實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的上述和其它對象、特征和優(yōu)勢將顯而易見，如附圖所示；其中，貫穿不同視圖中的相同參考字符指相同的元件。繪圖無需按比例，而是將重點(diǎn)放在說明優(yōu)選實(shí)施例的原理。

圖1和2為依照一些實(shí)施例的定位在車輛上的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)的視圖；

圖3為依照一些實(shí)施例的定位在車輛上并且被配置為用于掃描模式的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)的視圖；

圖3A為依照其它實(shí)施例的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的視圖；

圖3B為示出圖3A的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的特征的圖；

圖4為依照一些實(shí)施例的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)的方框圖；

圖5A和5B為包括兩個(gè)正交掃描鏡的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的說明；

圖6為依照一些實(shí)施例的在方向盤上安裝的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)的鼠標(biāo)控制器和電位器的視圖；

圖6A為依照一些實(shí)施例的鼠標(biāo)控制器的視圖；

圖6B為圖6A的鼠標(biāo)控制器的編碼器的視圖；

圖6C為圖6A和圖6B的編碼器的光學(xué)編碼盤的視圖；

圖7為依照一些實(shí)施例的車輛光束調(diào)向構(gòu)思的流程圖；

圖8為依照一些實(shí)施例的光束調(diào)向頭燈的視圖；

圖9為依照一些實(shí)施例的光束調(diào)向頭燈構(gòu)思的流程圖；

圖10為依照一些實(shí)施例的光束調(diào)向電筒的視圖；

圖11為示出對于大霧的大氣透射光譜的圖；

圖12為依照一些實(shí)施例的霧穿透傳感器的側(cè)視圖；

圖13為依照一些實(shí)施例的霧穿透傳感器的頂視圖；

圖14為依照一些實(shí)施例的控制短波紅外(SWIR)光束的霧穿透系統(tǒng)的視圖；

圖15-19為依照一些實(shí)施例的各種光束調(diào)向結(jié)構(gòu)的視圖；

圖20A和20B分別為依照一些實(shí)施例的用于平面運(yùn)動的導(dǎo)軌系統(tǒng)和線性導(dǎo)軌的透視圖；

圖21為依照一些實(shí)施例的移動光源的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖22為圖21的透鏡移動光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的頂視圖；

圖23為依照一些實(shí)施例的移動透鏡的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖24為圖23的透鏡移動光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的頂視圖；

圖25-27為依照一些實(shí)施例的多光斑光生成系統(tǒng)的視圖；

圖28為依照一些實(shí)施例的控制光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的觸摸板控制器的視圖；

圖29為依照一些實(shí)施例的用于控制光束調(diào)向的方法的流程圖；

圖30為依照一些實(shí)施例的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)的圖；

圖31為依照一些實(shí)施例的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖32為依照一些實(shí)施例的手勢可調(diào)向燈系統(tǒng)的頂視圖；

圖33為依照其它實(shí)施例的手勢可調(diào)向燈系統(tǒng)的視圖；

圖34、34A以及34B為依照一些實(shí)施例的手勢控制器的視圖；

圖34C為依照一些實(shí)施例的多光譜相機(jī)模塊的視圖；

圖35為依照一些實(shí)施例的可調(diào)向燈系統(tǒng)的視圖；

圖36、36A、36B以及36C為依照一些實(shí)施例的燈系統(tǒng)的視圖；

圖37為依照一些實(shí)施例的照明源和發(fā)射機(jī)組裝的視圖；

圖38為依照一些實(shí)施例的示出透射可見光并反射IR光的鏡的圖表和視圖。

圖39為依照一些實(shí)施例的可調(diào)向加熱器的操作的視圖；

圖40為圖39的可調(diào)向加熱器的側(cè)視圖；

圖41為圖39和40的可調(diào)向加熱器的頂視圖；

圖42為依照一些實(shí)施例的用于密碼鎖的非接觸切換器的視圖；

圖43為依照一些實(shí)施例的透鏡調(diào)向系統(tǒng)的視圖；

圖44A和B為依照一些實(shí)施例的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的視圖；

圖45為依照一些實(shí)施例的軌道可調(diào)向燈系統(tǒng)的視圖；

圖46為依照一些實(shí)施例的透鏡陣列的視圖；

圖47為依照一些實(shí)施例的可調(diào)向燈系統(tǒng)組裝的視圖；

圖48為依照一些實(shí)施例的軌道可調(diào)向燈系統(tǒng)的視圖；

圖49為依照一些實(shí)施例的導(dǎo)軌系統(tǒng)的視圖；

圖50為依照一些實(shí)施例的透鏡陣列的視圖；

圖51為依照一些實(shí)施例的單一可調(diào)向燈系統(tǒng)的視圖；

圖52為依照一些實(shí)施例的多個(gè)可調(diào)向軌道光源的視圖；

圖53為依照一些實(shí)施例的可調(diào)向軌道燈系統(tǒng)的視圖；以及

圖54為依照一些實(shí)施例的可調(diào)向軌道燈系統(tǒng)的視圖。

具體實(shí)施方式

本文所采用的術(shù)語旨在描述特定實(shí)施例，并不旨在限制發(fā)明構(gòu)思。如本文所采用，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”以及“這個(gè)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚說明。進(jìn)一步將理解，當(dāng)在本文采用術(shù)語“包含”、“包括”、“包括”和/或“包含”時(shí)，指定所說明的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或及其組合的存在或添加。

將應(yīng)了解，盡管本文可能采用術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等來描述各種限制、元件、部件、區(qū)域、層和/或段，但不得通過這些術(shù)語限制這些限制、元件、部件、區(qū)域、層和/或段。這些術(shù)語僅用于將一種限制、元件、部件、區(qū)域、層或段與另一種限制、元件、部件、區(qū)域、層或段區(qū)別開來。因此，下文描述的第一限制、元件、部件、區(qū)域、層或段可在不脫離本申請的教導(dǎo)下被稱為第二限制、元件、部件、區(qū)域、層或段。

應(yīng)進(jìn)一步了解，當(dāng)元件被稱為“在另一元件上”或“與另一元件連接”或“耦合到另一元件”時(shí)，其可以直接位于另一元件上或之上、或與其連接或耦合，或可以存在介入元件。于此相反，當(dāng)元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接與另一元件連接”或“直接與另一元件耦合”時(shí)，不存在介入元件。用于描述各元件之間關(guān)系的其它詞應(yīng)以類似的方式加以解釋(例如，“在……之間”與“直接在……之間”、“鄰近”與“直接鄰近”等)。當(dāng)元件在本文被稱為“在另一元件之上”時(shí)，其可位于另一元件之上或之下，或直接耦合到另一元件，或可存在介入元件，或元件可通過空隙或間隙分隔開來。

參考上文通過引用并入的2013年5月6日提交的、以PCT公開號WO2013169635公開的PCT申請?zhí)朠CT/US2013/039666，LED燈或相關(guān)光源可以輸出能夠被光束調(diào)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)引以在表面處形成照明區(qū)域的光。光束調(diào)向機(jī)構(gòu)包括相對彼此旋轉(zhuǎn)以允許光束被以任方向輸出的一對反向旋轉(zhuǎn)楔形。該結(jié)構(gòu)允許光束調(diào)向機(jī)構(gòu)被實(shí)施在小結(jié)構(gòu)中。在一些實(shí)施例中，如本文相對于圖21-24所描述的，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以被這樣實(shí)施，其包括在導(dǎo)軌系統(tǒng)上的光源和透鏡，但是不限于于此。

如在圖1-3中所示，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)中的一個(gè)應(yīng)用，例如，可以為被安裝到車輛的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)101的部分。發(fā)光裝置控制系統(tǒng)101可以包括光源302和光束調(diào)向機(jī)構(gòu)304，例如，與上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635中描述的那些相類似或相同。光束調(diào)向機(jī)構(gòu)304可以接收來自例如燈、LED等等的光源302的光并將其重新導(dǎo)引到表面位置以形成具有控制光斑的照明區(qū)域。如上文所描述的，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)304可以包括可以相對于彼此旋轉(zhuǎn)的楔形棱鏡352A、352B，允許光束調(diào)向機(jī)構(gòu)304被實(shí)施在小結(jié)構(gòu)中。

光束調(diào)向機(jī)構(gòu)304可以以兩個(gè)步驟操作。在第一步驟中，相對于水平軸x的接收的光束的偏移角0可以被通過相對于彼此旋轉(zhuǎn)(即，反向旋轉(zhuǎn))兩個(gè)楔形棱鏡352A、352B而獲得。例如，第一楔形棱鏡352A可以在旋轉(zhuǎn)的第一方向中旋轉(zhuǎn)，并且第二楔形棱鏡352B可以在與旋轉(zhuǎn)的第一方向的相對的第二方向中旋轉(zhuǎn)。在第二步驟中，光束的方位角可以被通過在相同方向中旋轉(zhuǎn)楔形棱鏡352A、352B二者而獲得。因此，分別通過棱鏡352A、352B的相對旋轉(zhuǎn)和共同旋轉(zhuǎn)，可以在任何方向中輸出光束。

相應(yīng)地，從控制系統(tǒng)101的光源(例如，LED燈)生成的光束L2可以被光束調(diào)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)引以在道路表面上形成照明光斑102，其可以提高或補(bǔ)足通過前燈或其它光源輸出的光L1，尤其在欠佳的能見度的環(huán)境中。

如在圖2中所示，控制系統(tǒng)101的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以被控制以導(dǎo)引LED燈向上、橫向和/或沿和/或在X、Y和/或Z軸之間的其它方向。因此，從控制系統(tǒng)101的光源生成的光束102可以在交通標(biāo)志203、路標(biāo)或其它對象而不是道路表面處形成照明區(qū)域102。該特征允許例如具有有限的或欠佳的視力的車輛操作員以將從光源輸出的光束調(diào)向到舒適的距離用于更好地觀察道路表面、前面車輛或其它對象。如在圖2中所示，從控制系統(tǒng)101的光源生成的光束L2不需要相交、增大或照明從如在圖1的實(shí)例的前燈輸出的光束L1的照明表面的相同表面。代替地，光束L2可以被在與前燈光束L1的不同方向中輸出，并且照明不同的表面。在其它實(shí)施例中，如在圖1中所示，光束L2可以與從前燈輸出的光束L1相交、重疊和/或?qū)⑵湓龃蟆Ｔ谝恍?shí)施例中，如在圖3中所示，發(fā)光裝置控制系統(tǒng)101可以被配置為以掃描模式操作。再次參考在圖1中的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)304，當(dāng)例如在圖3A中的反向旋轉(zhuǎn)楔形303A的一對光學(xué)元件以相同或類似角度反向旋轉(zhuǎn)304A時(shí)，光束302A被以偏離原始方向(例如，沿x-軸)的角度θ輸出。隨著反向旋轉(zhuǎn)角從0°增加到90°，角度θ可以從0度變化到最大角度。隨著兩個(gè)楔形的反向旋轉(zhuǎn)角度從90°增加到180°，角度θ可以從最大角度回到0度。在掃描模式下，兩個(gè)楔形303A連續(xù)反向旋轉(zhuǎn)，從而角度θ在0與最大預(yù)定角之間連續(xù)振蕩?；叵胄ㄐ蔚墓餐D(zhuǎn)引起輸出光束在方位方向上旋轉(zhuǎn)。在掃描模式，僅存在楔形的反向旋轉(zhuǎn)而不存在共同旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)楔形如通過在圖3中的照明光斑102的運(yùn)動所示出的連續(xù)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出光束僅以直線來回移動。

掃描模式也可以被通過進(jìn)行其它光束調(diào)向技術(shù)而獲得，例如，在通過全面引用將其并入到本文的PCT公開號WO2013169635和美國專利號62/061778中描述的本文。在一些實(shí)施例中，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)包括如相對于圖15到24中更詳細(xì)地描述的透鏡。例如，從光源輸出的光束可通過沿導(dǎo)軌系統(tǒng)的軌而連續(xù)地來回移動透鏡或者光源來連續(xù)地來回移動，以掃描例如在圖3中示出的在位置102'與102"之間的掃描的區(qū)域的接收光的表面區(qū)域。這在諸如大霧或雨399的可能有時(shí)發(fā)生的欠佳的能見度的情況中是有用的，，因?yàn)閽呙璨僮骺梢栽黾訄鼍皩Ρ榷扔糜诙ǘㄎ挥邪l(fā)光裝置控制系統(tǒng)101的車輛的駕駛員。

圖4為依照一些實(shí)施例的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)400的方框圖。發(fā)光裝置控制系統(tǒng)400可以相同于或類似于圖1-3的控制系統(tǒng)101，但不限于此。發(fā)光裝置控制系統(tǒng)400可以被用在除了車輛燈光束調(diào)向之外的應(yīng)用。

在一些實(shí)施例中，如在圖4的流程圖中所示，發(fā)光裝置控制系統(tǒng)400包含諸如車輛光束調(diào)向LED燈402的光源、光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404、用于光束調(diào)向控制的輸入裝置控制器406、用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)的電位器408以及用于處理與系統(tǒng)101的其它元件相關(guān)的數(shù)據(jù)的處理器410。車輛光束調(diào)向LED燈402中的至少一個(gè)或多個(gè)、光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404、輸入裝置控制器406、電位器408以及處理器410可以被設(shè)置在相同的殼體下，進(jìn)而可以被安裝到車輛或其它對象。例如，燈402和光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404可以在相同的殼體下并被安裝到車輛或其它對象，例如，被安裝在車輛的頂上、車輛的前面、車輛的側(cè)面或車輛的其它位置。輸入裝置控制器406和電位器408可以處于分開的位置，例如，如在圖6中所示的方向盤。

LED燈402可以與本文描述的光源相類似于或相同，例如，上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635中說明的光源模塊。例如，LED燈42可以被構(gòu)造和設(shè)置為窄光束LED，包括復(fù)合LED芯片、窄光束光器件、透鏡、用于散去熱的散熱器或及其組合。

光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404可以相同于或類似于本文描述的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，例如，在表面處導(dǎo)引來自光源402的光束。在一些實(shí)施例中，需要兩個(gè)電機(jī)用于使用反向旋轉(zhuǎn)楔形的光束調(diào)向。在一些實(shí)施例中，需要三個(gè)電機(jī)用于使用反向旋轉(zhuǎn)楔形的光束調(diào)向。在一些實(shí)施例中，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404可以為常平架類型，例如，在上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635中描述的。在一些實(shí)施例中，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404可以為移動透鏡類型，例如，在本文的圖21-24中描述的。

在一些實(shí)施例中，如在圖5A和5B中所示，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)500可以包含具有正交旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)掃描鏡522A、B。例如，一個(gè)掃描鏡522B可以圍繞x-軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)掃描鏡522B可以圍繞y-軸旋轉(zhuǎn)。從例如LED燈的光源524輸出到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的光束可以被在鏡522A、B掃描范圍內(nèi)的任何方向上調(diào)向，例如525。

回到圖4，輸入裝置控制器406和電位器408可以被安裝在車輛的方向盤620上，例如，如在圖6中所示。在其它實(shí)施例中，輸入裝置控制器406和電位器408可以被安裝在車輛的其它位置上。車輛駕駛員可以控制從在方向盤620處的輸入裝置控制器406控制光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404的移動。駕駛員也可以通過電位器408調(diào)節(jié)光束強(qiáng)度和/或其他光束相關(guān)參數(shù)。

圖6A-C為依照一些實(shí)施例的輸入裝置控制器406的示出。輸入裝置控制器406可以接收和處理來自鼠標(biāo)、智能平板電腦、觸筆、操縱桿、觸摸板或本領(lǐng)域中那些普通技術(shù)人員已知的其它輸入裝置的外部輸入。在實(shí)施例中，輸入裝置控制器406為鼠標(biāo)控制器，鼠標(biāo)控制器可以包含軌跡球432和兩個(gè)編碼器434A、434B(通常，434)。編碼器434A可以處理與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404的反向旋轉(zhuǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)，而編碼器434B處理與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404的共同旋轉(zhuǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)。編碼器數(shù)據(jù)可以包括編碼器角度，其在處理器410中被轉(zhuǎn)換為反向旋轉(zhuǎn)和共同旋轉(zhuǎn)角度。然后，處理器410將值輸出到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404，其響應(yīng)于角度數(shù)據(jù)可以旋轉(zhuǎn)或移動。

每個(gè)編碼器434可包括通過摩擦與球432通訊的滾軸。當(dāng)車輛駕駛員或其它用戶滾動鼠標(biāo)球432時(shí)，至少一個(gè)編碼器滾軸434也旋轉(zhuǎn)。除了滾軸438，編碼器434還可以包含光學(xué)編碼盤444、一個(gè)或兩個(gè)光探測器446以及一個(gè)或兩個(gè)LED 442。當(dāng)軌跡球432與滾軸438嚙合時(shí)，滾軸438移動并且光學(xué)編碼盤444旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致光孔450將相對于照片探測器446交替地阻擋LED 442。鼠標(biāo)406的力學(xué)的實(shí)例可以被在美國專利號5912661中發(fā)現(xiàn)，通過全面引用并入到本文。在一些實(shí)施例中，操縱桿控制器(未示出)可以代替輸入裝置控制器406。在一些實(shí)施例中，如在圖28中所示，具有顯示器、處理器以及存儲器的觸摸板屏幕或其它電子裝置可以被用于控制光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404。

圖7為示出車輛光束調(diào)向燈操作構(gòu)思的流程圖。在操作期間，諸如車輛駕駛員的用戶可以移動鼠標(biāo)，例如，如在圖6A-6C中所示，旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)軌跡球432，其進(jìn)而旋轉(zhuǎn)編碼器434的滾軸438。可以備選地采用其它外圍裝置，諸如在智能設(shè)備上的觸摸屏、操縱桿等。處理器410進(jìn)行計(jì)算以確定所需的光束調(diào)向的量并且將信號發(fā)送到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)404以進(jìn)行光束調(diào)向運(yùn)動。駕駛員通過視覺上觀察照明的表面的位置而檢查光束光斑位置。如果沒有達(dá)到目標(biāo)位置，用戶可以確定是否需要軌跡球432的更多旋轉(zhuǎn)。操作可繼續(xù)直到光束被調(diào)向在預(yù)期目標(biāo)位置。駕駛員也可以采用電位器408調(diào)節(jié)光束的亮度。電位器408可以通過LED驅(qū)動器調(diào)節(jié)LED電流。參考圖3，在本文描述的掃描操作中，駕駛員沒有必要控制光束位置；光束可以在掃描運(yùn)動中連續(xù)地來回移動。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)101包括模擬或數(shù)字模式切換器407(圖6)，其用于在掃描模式與非掃描模式之間改變系統(tǒng)101的狀態(tài)。切換器407可以被配置為發(fā)送信號到在圖5中示出的掃描鏡422或在圖1中示出的掃描楔形352用于控制這些掃描元件的移動。如在圖6中所示，切換器407可以為模擬切換器，其位于方向盤或其它位置，以便用戶可以在掃描模式與非掃描模式之間手動改變。在其它實(shí)施例中，數(shù)字切換器或在處理器410或其它處理器等等處執(zhí)行的軟件應(yīng)用可以被實(shí)施用于在掃描模式與非掃描模式之間自動切換。

圖8為依照實(shí)施例的光束調(diào)向頭燈800的視圖。頭燈800可以包括光束調(diào)向機(jī)構(gòu)804，其可以相同于或類似于本文描述的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。因此為了簡潔沒有重復(fù)細(xì)節(jié)。

頭燈800也包括諸如LED燈的光源802、用于光束調(diào)向控制的輸入裝置控制器806，和/或用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)、亮度或相關(guān)的光相關(guān)的參數(shù)的電位器808，其同樣可以相同于或類似于本文的相應(yīng)的裝置。光源802、光束調(diào)向機(jī)構(gòu)804、輸入裝置控制器806和/或電位器808可以被耦合到定位在用戶的頭部的頭帶、帽子或相關(guān)的頭飾810。例如，頭燈可以被醫(yī)生、藝術(shù)家、手藝人、礦工或其它用戶使用用于進(jìn)行包括使用光的各種操作。例如，頭燈光束調(diào)向組裝804可以被安裝在用戶的前額，同時(shí)輸入裝置控制器806在用戶的頭部的側(cè)面。電位器808可以被附著在輸入裝置控制器806的附近。在其它實(shí)施例中，輸入裝置控制器806和電位器808與頭飾810分開，例如，被定位在身體的另一部分或從身體分開的位置。

在LED燈光束調(diào)向組裝804包括兩個(gè)楔形的實(shí)施例中，例如，類似于或相同于圖1的楔形352A、B和在上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635中的楔形，其可以被通過兩個(gè)或更多的電機(jī)旋轉(zhuǎn)用于進(jìn)行光束調(diào)向操作。在操作期間，用戶(例如，頭飾810的佩戴者)可以旋轉(zhuǎn)在輸入裝置控制器806中的軌跡球等以將在光源802處生成的光束的方向控制到預(yù)期位置。該特征對于不能移動頭部的因此不能在目標(biāo)處引導(dǎo)通過LED燈光束調(diào)向組裝生成的光束的佩戴者或僅能困難地移動頭部(例如，在車下面工作的汽車修理工)的佩戴者來說是有益的。光束調(diào)向頭燈800的佩戴者可以通過調(diào)向光束而不移動他的/她的頭部而克服該問題，例如，通過用手移動鼠標(biāo)軌跡球等等，進(jìn)而控制光束調(diào)向機(jī)構(gòu)804以將光束導(dǎo)引到預(yù)期位置。在一些實(shí)施例中，可以采用語音識別裝置(例如，在本文通過全面引用并入的美國專利申請公開號2015/0023019中描述的)而非鼠標(biāo)控制器以控制光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，這會有益于當(dāng)佩戴者不能移動頭部或手的情況。例如，語音識別系統(tǒng)可以被添加到控制系統(tǒng)。在其它實(shí)施例中，用于檢測聲音(特別地，語音信號)的麥克風(fēng)被附著到在發(fā)光控制系統(tǒng)中的控制模塊。在一些實(shí)施例中，采集的語音信號可以被輸出到諸如數(shù)字信號處理器(DSP)的處理器(未示出)，并且被通過語音識別處理器等等而處理。命令信號可以被響應(yīng)于語音信號的處理而生成。

圖9為依照一些實(shí)施例的示出光束調(diào)向頭燈構(gòu)思的流程圖900。在描述操作構(gòu)思中，引用圖8的元件。在操作期間，類似于本文的其它實(shí)施例，諸如頭燈佩戴者的用戶可旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)控制器806的軌跡球等或在諸如智能手機(jī)屏幕等的觸摸屏上移動圖標(biāo)。處理器810，其可以被定位在頭燈處或在與頭燈分開的位置處，其可以進(jìn)行計(jì)算以確定需要的光束調(diào)向的量并且將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)804以進(jìn)行光束調(diào)向運(yùn)動。用戶通過視覺上觀察照明表面的位置而檢查光束光斑位置。如果沒有達(dá)到目標(biāo)位置，用戶可以確定是否需要軌跡球的更多旋轉(zhuǎn)。處理可繼續(xù)直到光束被在預(yù)期目標(biāo)位置調(diào)向。用戶可以使用電位器808來調(diào)節(jié)光束的亮度。電位器可以通過與燈802通訊的LED驅(qū)動器來調(diào)節(jié)LED電流。

在一些實(shí)施例中，頭燈的光束調(diào)向可以被手動控制。在一些實(shí)施例中，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以為在垂直于在本文圖23和圖24中所描述的光源的光學(xué)軸的平面內(nèi)的被安裝在一組導(dǎo)軌上的透鏡。這里，軌不包括電機(jī)和它們的控制器。在這些實(shí)施例中，為了調(diào)向光束，操作員可以簡單地沿兩個(gè)導(dǎo)軌手動移動透鏡。在一些實(shí)施例中，如在圖44A和44B中所示，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)4400可以包括一對反向旋轉(zhuǎn)菲涅耳棱鏡4403。為了將光束導(dǎo)引到預(yù)期方向，用戶可以先在相反方向旋轉(zhuǎn)兩個(gè)菲涅耳棱鏡以將光束調(diào)向?yàn)檫h(yuǎn)離菲涅耳棱鏡的光學(xué)軸來獲得偏移角，然后一起旋轉(zhuǎn)兩個(gè)菲涅耳棱鏡以將光束調(diào)向到距其最終方向由固定偏移角的方位方向上。

圖10為依照實(shí)施例的光束調(diào)向電筒1000的視圖。除了一些或全部的光源1002、光束調(diào)向機(jī)構(gòu)1004、輸入裝置控制器1006和/或電位器(未示出)被定位在電筒殼體內(nèi)部或在電筒殼體上之外，類似于圖1-9中的至少一個(gè)所描述的實(shí)施例的那些對應(yīng)的元件，或在其它實(shí)施例中，光束調(diào)向電筒1000可以包括光源1002、光束調(diào)向機(jī)構(gòu)1004、輸入裝置控制器1006和/或電位器1005機(jī)構(gòu)。例如，輸入裝置控制器1006可以被附著在圖10中所描述的電筒的側(cè)面。光束調(diào)向可以被用戶通過滾動軌跡球、在觸摸屏上移動圖標(biāo)等等而進(jìn)行與輸入裝置控制器1006通訊。操作構(gòu)思相同于或類似于在圖9中的光束調(diào)向頭燈的操作構(gòu)思。

晚上在大霧中開車是非常危險(xiǎn)的。因?yàn)槊芗撵F散射并衰減來自車輛的光，駕駛員具有有限的能見力。

圖11為示出對于在0.5km和0.2km能見度的大霧的大氣透射光譜的圖?？梢允褂么髿廛浖﨧ODTRAN等生成透射。在模擬中采用的大氣的厚度為100米。高度為2米。

例如，在圖11中示出，電磁波光譜被分為不同的波段：紫外線(UV，0.1-0.4μm)、可見光(0.4-0.75μm)、近紅外(NIR，0.75-1.4μm)、短波紅外(SWIR，1.4-3μm)、中波紅外(MWIR，3-8μm)以及長波紅外(LWIR，8-15μm)。大氣允許電磁波光譜的一部分的透射且吸收其余部分，這對于本領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員為已知的。具有高透射的大氣光譜波段被稱為大氣透射窗口。

如在圖11的圖1100中所示，跨光譜時(shí)大氣透射快速下降。NIR和SWIR波段在它們的大氣透射窗口中大致從40％下降到13％。兩個(gè)SWIR大氣窗口為1.5-1.8μm和2.0-2.6μm。LWIR在其大氣透射窗口8-15μm中大致從76％下降到14％。

可以采用LWIR相機(jī)等提取來自車輛排氣管或其它排放部件的熱信號，其可以被以某種方式處理來提高駕駛員的能見度。然而，一些車輛的排氣管，諸如大型卡車，典型地定位在卡車的前面。因此，車輛的后面處于大氣溫度，致使LWIR無效。熱對比度非常低，穿過濃霧后更低。來自駕駛員前面的車輛的尾燈的紅光由于其短波長而被大霧散射。光散射與波長四次方成反比。分別在兩個(gè)SWIR大氣窗口1.5-1.8μm和2.0-2.6μm中，在SWIR中散射可比在可見光范圍的散射少至少16倍。SWIR光能夠比可見光更好地穿透大霧。因此，可以將在SWIR的光源用于將目標(biāo)照明。在相應(yīng)的SWIR帶通的相機(jī)可以被用于用于將目標(biāo)成像。

圖12為依照一些實(shí)施例的霧穿透傳感器1200的側(cè)視圖。圖13為依照一些實(shí)施例的霧穿透傳感器1300的頂視圖。圖14為依照一些實(shí)施例的控制短波紅外線(SWIR)光束的霧穿透系統(tǒng)1400的視圖。

霧穿透傳感器1200、1300、1400中的一個(gè)或多個(gè)可以包括電筒相機(jī)的一個(gè)或多個(gè)元件，例如，在上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635中描述的。在一些實(shí)施例中，可以通過SWIR LED源1202、1302或1402代替上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635的電筒相機(jī)中的可見光LED光源。在其它實(shí)施例中，可以通過SWIR激光1202、1302或1402代替可見光LED。在一些實(shí)施例中，可以分別通過如圖12和圖13中所示的SWIR FPA 1208、1308代替可見光FPA。在一些實(shí)施例中，在圖12、13以及14中的霧穿透傳感器1200、1300、1400的其它部件分別類似于或相同于在PCT公開號WO2013169635中或本文其它示出和相應(yīng)的描述的電筒相機(jī)的其它部件。在一些實(shí)施例中，其它部件可以為不同的。

特別地，在圖12中示出，傳感器1200包含孔徑透鏡1212、角錐鏡1204、一個(gè)或多個(gè)光源1202、每個(gè)工作在不同光波長光譜的FPA 1208、以及具有在各種光譜波段的濾光器的濾光輪1209。例如，上述元件可以包括短波紅外(SWIR)LED光源中的一個(gè)或多個(gè)；SWIR焦平面陣列(FPA)；消除背景的聚焦和散焦輪；非冷卻熱FPA；以及孔徑透鏡，其在透鏡的焦點(diǎn)處被光源、SWIR頻道以及非冷卻熱頻道而共享。共享孔徑透鏡允許相同目標(biāo)區(qū)域的照明和成像，同時(shí)允許照明光的更有效使用，較長波長SWIR光被通過諸如霧的氣溶膠而較少地散射，因此，進(jìn)一步允許通過SWIR頻道的目標(biāo)的主動成像和通過熱頻道的目標(biāo)的被動成像。例如，本文描述的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以將照明光調(diào)向到目標(biāo)并成像來自目標(biāo)的光允許目標(biāo)場景的掃描。

在一些實(shí)施例中，參照圖13，濾光輪1309可包括無色明膠濾光鏡(blank filter)1313和空槽1314，其可以被插入如在圖13中所示的SWIR FPA 1308的前面。在一些實(shí)施例中，無色明膠濾光鏡可以包括BK7玻璃等等。在一些實(shí)施例中，無色明膠濾光鏡可以為高折射率SWIR材料。即使在大霧中的SWIR波段中散射也很高，例如，如在圖11的圖中示出。更多的散射是由于在傳感器附近的照明光束的后向散射。該后向散射背景沒有被聚焦而目標(biāo)則被聚焦。無色明膠濾光鏡使目標(biāo)散焦。在一些實(shí)施例中，通過提取具有無色明膠濾光鏡的散焦圖像和沒有濾光器的聚焦圖像，可以通過從聚焦圖像減去散焦圖像而去除該后向散射背景。這將進(jìn)一步提高在SWIR光的透射性的頂部上的圖像質(zhì)量。

再次參考多光譜電筒相機(jī)，電筒相機(jī)可包括相機(jī)孔徑透鏡，其通過使用角錐鏡的孔徑分裂而被照明源和在鏡的焦點(diǎn)1203處的成像探測器陣列共享。因?yàn)樗鼈児蚕硐嗤目讖讲⑶揖哂邢嗤慕咕?，這些探測器陣列被稱為焦平面陣列(FPA)，照明區(qū)域?yàn)镕PA的圖像。因此，相機(jī)僅看見照明區(qū)域，因此整個(gè)完整圖像將被照明。因?yàn)榭讖椒至?aperture splitting)可以容納多個(gè)源和FPA，多光譜電筒相機(jī)可以被構(gòu)造。多光譜電筒相機(jī)允許用戶訪問在不同光譜波段的相同場景的圖像。它可以被用于諸如自制炸藥(HME)的探測的材料探測。長波紅外(LWIR)頻道可以被用于進(jìn)行各種應(yīng)用，例如，用于埋地簡易爆炸裝置(IED)的相關(guān)的干擾地表探測。它也可以被用于車輛和工業(yè)檢查。在本文中，僅照明成像區(qū)域。因此，照明非常有效。因?yàn)镾WIR和LWIR FPA均看著相同的成像區(qū)域，在一些實(shí)施例中，SWIR圖像和LWIR圖像可以被混合在一起?；旌系膱D像將提高在大霧中的駕駛員的視野。在一些實(shí)施例中，例如，在圖14中示出的霧穿透傳感器可以被安裝在車輛上以在例如大霧的惡劣天氣中輔助駕駛員。在一些實(shí)施例中，穿透傳感器1200、1300、1400可以被安裝在輪船上用于穿過大霧的航行。在一些實(shí)施例中，穿透傳感器1200、1300、1400可以被安裝在火車上用于操作員在大霧期間的觀察。在一些實(shí)施例中，例如圖12-14的傳感器1200、1300、1400的穿透傳感器，可以分別被安裝在飛機(jī)上用于在大霧期間或人眼可見度欠佳的相關(guān)的天氣條件下的著陸和起飛。發(fā)明構(gòu)思不限于在汽車、卡車、飛機(jī)、輪船以及火車上的它們的應(yīng)用。因此，相對于任何運(yùn)輸車輛等等，其它實(shí)施例可以同樣適用。

為了提高穿透傳感器1200、1300、1400的能力，在一些實(shí)施例中，可以將反向旋轉(zhuǎn)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)1404設(shè)置在相機(jī)的前面，例如，在圖14中示出。可以從左到右和從右到左連續(xù)地掃描相機(jī)的視場(FOV)。如在圖14中所示，這將允許駕駛員發(fā)現(xiàn)在他的/她的前面改變車道的車輛，以便他/她可以快速反應(yīng)。這也允許駕駛員看見在他的/她的盲點(diǎn)光斑處橫穿街道的人。此外，這允許駕駛員在晚上或在欠佳能見度下發(fā)現(xiàn)橫穿馬路的動物。在一些實(shí)施例中，在光束調(diào)向機(jī)構(gòu)中的楔形棱鏡的材料包括Cleartran^Tm材料。在一些實(shí)施例中，楔形棱鏡的材料可以包括發(fā)射紅外光的其它材料。

如本文所描述，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以包括常平架或常平架鏡、一對反向旋轉(zhuǎn)楔形棱鏡。然而，反向旋轉(zhuǎn)楔形棱鏡可受孔徑尺寸的限制。為了具有大調(diào)向角度，楔形棱鏡的楔形角度必須大。使用大孔徑用于照明應(yīng)用，楔形棱鏡的厚度快速增加。系統(tǒng)變得龐大且重。此外，楔形棱鏡對于大輸入角度光線具有高損耗。而且，大楔形棱鏡難于制造且昂貴的。在照明應(yīng)用中用于光束調(diào)向的兩個(gè)軸常平架可以是非常笨重且昂貴的。常平架需要對稱旋轉(zhuǎn)。為了使得它們的負(fù)載不影響穩(wěn)定性，常平架的慣性矩必須大于負(fù)載的慣性矩。這意味著常平架必須重。為了捕獲在大常平架角度內(nèi)的所有光，常平架鏡需要大。這使得系統(tǒng)非常笨重。為了具有好的穩(wěn)定性，常平架需要重。因此，采用常平架、常平架鏡或反向旋轉(zhuǎn)楔形棱鏡用于在照明應(yīng)用中的光束調(diào)向因?yàn)榇笠?guī)模而不可能經(jīng)濟(jì)的。

實(shí)施例包括用于光束調(diào)向的基于透鏡的方法的采用并且可克服上述限制。由塑料制成的菲涅耳透鏡可以被采用。它非常廉價(jià)、薄、重量輕，并且可以被制造大尺寸，以及適合于照明應(yīng)用。為了進(jìn)行光束調(diào)向，一組導(dǎo)軌可沿x和y軸延伸，并且可以被構(gòu)造和設(shè)置為移動透鏡或光源。由于形成軌的材料和軌沒有復(fù)雜性，軌可以被構(gòu)造為廉價(jià)的。因此，廉價(jià)的可調(diào)向燈可以被構(gòu)造。如果光源被安裝在垂直軌上以相對于透鏡移動，照明光斑尺寸可以被調(diào)節(jié)。該類型的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的有益效果超出照明。如果光學(xué)無線通信發(fā)射機(jī)被安裝在該系統(tǒng)中或如果照明光被用作發(fā)射機(jī)，用戶可以將其照明和發(fā)射機(jī)光調(diào)向到他的/她的預(yù)期位置并且在他的便攜式電腦或移動設(shè)備上觀看千兆視頻。光束尺寸調(diào)節(jié)特征允許用戶增加發(fā)射機(jī)光束光斑尺寸，以便多用戶可以共享千兆數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶不希望共享時(shí)，他/她可以只用簡單地減少發(fā)射機(jī)光束光斑尺寸。

在一些實(shí)施例中，如在圖15中所示，通過在透鏡1502的焦平面中移動光源1501完成光束調(diào)向。在一些實(shí)施例中，透鏡1502可以為單一透鏡。在其它實(shí)施例中，透鏡1502可以為透鏡系統(tǒng)。本文，透鏡1502為固定的，并且光源1501相對于固定透鏡1502移動。如在圖15中所示，當(dāng)光源在一個(gè)方向中(例如，向右)移動時(shí)，照明光斑1503在相反方向中(例如，向左)移動。在一些實(shí)施例中，如在圖16中所示，通過一對機(jī)動化軌1602在相對彼此的垂直方向中定向移動光源1601而實(shí)現(xiàn)在焦平面處的光源的移動。換言之，軌可包括第一軌和垂直于第一軌的第二軌。機(jī)動化線性軌可以包括對于本領(lǐng)域那些普通技術(shù)人員已知的一個(gè)或多個(gè)電機(jī)。在圖16中，光源1601被定位在第一軌和第二軌中的至少一個(gè)上。至少一個(gè)電機(jī)沿第一軌和第二軌中的至少一個(gè)移動光源。在圖18中，透鏡被定位在第一軌和第二軌中的至少一個(gè)上。

在其它實(shí)施例中，如在圖17中所示，代替相對于固定透鏡移動光源，透鏡1702可以相對于固定光源1701移動。此處，照明光斑1703在相同于透鏡的方向中移動。在一些實(shí)施例中，透鏡(例如在圖18中示出的透鏡1801)的移動可以被通過正交定向的一對機(jī)動化軌1802a、b而完成。

在一些實(shí)施例中，如在圖19中所示，光源1901可以被移動遠(yuǎn)離透鏡1903的焦點(diǎn)或朝向透鏡1903的焦點(diǎn)，透鏡1903的焦點(diǎn)優(yōu)選是固定的。例如，光源1901相對于透鏡1903在垂直方向中移動，或上上下下，其在相對于透鏡垂直的方向上延伸。作為結(jié)果，照明光斑1904改變尺寸，例如，在圓周或區(qū)域中增加的1904’或減少的1904”。當(dāng)光源處于在焦點(diǎn)處時(shí)，它的尺寸是最小的，為小虛線圓。當(dāng)光源在方向1902中移動遠(yuǎn)離焦點(diǎn)時(shí)，照明光斑尺寸增大，為大虛線圓。在一些實(shí)施例中，透鏡可以被在水平平面中移動以調(diào)向光束用于沿透鏡焦距方向的任何位置處的光源。

在圖15-19中示出的透鏡可以為本領(lǐng)域中那些普通技術(shù)人員已知的任何類型。在一些實(shí)施例中，此處的一個(gè)或多個(gè)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以包括菲涅耳透鏡等等。菲涅耳透鏡可以通過塑料或相關(guān)的聚合物材料來制造。它可以被形成為非常輕的并且為任何尺寸。

至少根據(jù)圖15-19描述了依照一些實(shí)施例的透鏡光源光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)思。在圖21-24說明的附加的細(xì)節(jié)，透鏡光源光束調(diào)向機(jī)構(gòu)包含透鏡、光源模塊以及導(dǎo)軌系統(tǒng)，其可類似于高架起重機(jī)等等的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。

圖20A和20B分別為依照一些實(shí)施例的用于平面運(yùn)動的導(dǎo)軌系統(tǒng)2002和線性導(dǎo)軌2001。導(dǎo)軌包括在彼此正交的方向中延伸的兩個(gè)軌。在每個(gè)軌處為電機(jī)、軌、用于承載裝置的安裝物以及用以移動安裝物的帶或螺絲。導(dǎo)軌系統(tǒng)2002和/或線性導(dǎo)軌2001可以被實(shí)施在(例如，本文描述的)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中描述的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。

圖21為依照一些實(shí)施例的移動光源模塊2104的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2100的側(cè)視圖。光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2100包括包含垂直軌2103、內(nèi)軌2101以及一個(gè)或兩個(gè)外軌2102的導(dǎo)軌系統(tǒng)2100。光源模塊2104被安裝在垂直軌2103上。垂直導(dǎo)軌2103可以移動光源模塊2104以調(diào)節(jié)照明光斑的尺寸。垂直軌2103和光源2104被安裝在導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)的內(nèi)軌2101上，并且沿內(nèi)軌2101而一起移動。在一些實(shí)施例中，內(nèi)軌2101被安裝在兩個(gè)外軌2102上。光源模塊2104、垂直軌2103以及內(nèi)軌2101可以被沿兩個(gè)外軌2102而移動。本文，內(nèi)軌2101垂直于外軌2102。內(nèi)軌和外軌均平行于透鏡2105。在一些實(shí)施例中，通過沿內(nèi)軌2101和外軌2102來移動光源2104而獲得光束調(diào)向。兩個(gè)正交運(yùn)動(通過垂直和水平箭頭示出)允許照明光斑被調(diào)向到任何位置。更具體地，箭頭表示軌的運(yùn)動。在一些實(shí)施例中，諸如羅盤2106的方向指示器可以被附著在水平軌2101中的一個(gè)。當(dāng)多個(gè)可調(diào)向燈被定向安裝在各種方向中時(shí)，這使得用戶能夠確定光束調(diào)向的絕對方向。

圖22示出圖21的光源移動光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2100的頂視圖。示出透鏡2101、內(nèi)軌2102和外軌2103的突出物以及運(yùn)動的光源模塊2104向透鏡上的突出物。

圖23為依照一些實(shí)施例的透鏡移動光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2300的側(cè)視圖。圖24為圖23的透鏡移動光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2300的頂視圖；在包括用于光束調(diào)向的透鏡2305的移動的實(shí)施例中，如在圖23中所示，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)軌系統(tǒng)包含用于調(diào)節(jié)照明光斑尺寸的垂直軌2304、兩個(gè)內(nèi)軌2302以及兩個(gè)外軌2303。光源模塊2301被安裝到垂直軌2304，并且可以在第一方向(例如，垂直)中上下移動，但是另外相對于其它方向是平穩(wěn)的，例如，沒有水平移動。垂直軌2304被安裝到固定的安裝固定裝置。透鏡2305可以被安裝在兩個(gè)內(nèi)軌2302上，可以沿兩個(gè)內(nèi)軌2302移動透鏡2305。內(nèi)軌2302在相對于第一方向的第二方向中延伸，即，圖23的頁面的進(jìn)出。內(nèi)軌2302和透鏡2305被安裝在兩個(gè)外軌2303上，也可以沿兩個(gè)外軌2303在第三方向(例如，在圖23中示出的水平方向)中而移動透鏡2305和內(nèi)軌2302。透鏡2305和內(nèi)軌2302與外軌2303均垂直于光源2301的光學(xué)軸。內(nèi)軌2302和/或外軌2303可以包括電機(jī)。在一些實(shí)施例中，軌可以被手動移動。在其它實(shí)施例中，不需要機(jī)動化機(jī)構(gòu)。手動完成光束調(diào)向。在一些實(shí)施例中，通過沿內(nèi)軌2302和外軌2303而移動透鏡2305來獲得照明光斑的光束調(diào)向。在圖24中示出透鏡、內(nèi)軌和外軌以及光源向透鏡上突出物。如在圖21和圖22中所完成的，羅盤2306或相關(guān)的指示器可以被附著到水平軌中的一個(gè)上使得用戶能夠獲得絕對光束調(diào)向方向。

在一些實(shí)施例中，用于光束調(diào)向的透鏡可以為菲涅耳透鏡等等，但是不限于此。因此，在其它實(shí)施例中，任何其它透鏡可以被用于光束調(diào)向。在一些實(shí)施例中，圖23和24的透鏡光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以被放置在筒燈的正下方。這允許用戶光束調(diào)向他的/她的筒燈。由于筒燈被用在許多的室內(nèi)地方，該應(yīng)用將有益于許多用戶。

在上文描述的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)軌系統(tǒng)被構(gòu)造和設(shè)置以遠(yuǎn)距離移動或透鏡(例如菲涅耳透鏡)或光源以便覆蓋從通過光源生成的光束產(chǎn)生的照明光斑的整個(gè)預(yù)期范圍。在一些實(shí)施例中，多個(gè)光源可以被安裝在凝視透鏡的不同區(qū)域的透鏡之上。如在圖25中所示，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2500可包括安裝在透鏡2502之上的板2508上的光源2503陣列。光源分布允許用于在目標(biāo)表面處的不同區(qū)域2501或來自焦平面的不同位置的照明，而沒有必要移動。在一些實(shí)施例中，通過依次或每次一個(gè)地激活光源2503，每次在目標(biāo)表面中的一個(gè)區(qū)域可以被照明。從一個(gè)光到另一個(gè)的切換允許用戶選擇感興趣的區(qū)域以照明目標(biāo)區(qū)域。本質(zhì)上，這是不連續(xù)但離散的光束調(diào)向。如在圖25中所示，光源被連接到每次電路切換至一個(gè)光上的切換器。切換器2505被連接到光源驅(qū)動器2504，其可以改變輸入電流到各自光源。均被連接到允許用戶選擇哪個(gè)光被打開的控制器2506。驅(qū)動器2504也被連接到電源2507。

圖26包括光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2600，其包括用于提供到透鏡2602的橫向運(yùn)動的機(jī)構(gòu)2603。如在圖26中所示，在一些實(shí)施例中，通過添加橫向運(yùn)動機(jī)構(gòu)2603到透鏡2602，可以在它附近連續(xù)地調(diào)向選擇的光2604。這允許所有光源2604的光束調(diào)向覆蓋整個(gè)目標(biāo)區(qū)域。因?yàn)樗璧墓馐{(diào)向僅在選擇的光源2604的附近，透鏡運(yùn)動的范圍為小的。這將允許燈燈系統(tǒng)的尺寸減少。在一些實(shí)施例中，通過添加垂直運(yùn)動機(jī)構(gòu)2612，可以調(diào)節(jié)照明光斑2601的尺寸。例如，在一些實(shí)施例中，如圖21-24中示出的，橫向和垂直運(yùn)動機(jī)構(gòu)2603、2612可以包含導(dǎo)軌?？刂齐娐奉愃朴趫D25的控制電路，除了還提供了運(yùn)動控制2609。

圖27為該多源可調(diào)向燈系統(tǒng)2700的頂視圖。示出透鏡2704、導(dǎo)軌2702和2701，以及朝向透鏡上的光源2703的突出物。這些元件中的一個(gè)或多個(gè)可以相同于或類似于例如在本文描述的其它實(shí)施例中的可比的元件。

在圖28中，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)2800包括具有光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2801B的可調(diào)向光源模塊2801，其可以被通過接觸控制器2802而控制。在一些實(shí)施例中，接觸控制器2802可以為觸摸板類型的裝置等等，其可以感測諸如用戶手指的接觸對象的位置。其它觸摸板控制器可以被用在其它實(shí)施例中?？刂破骶哂腥齻€(gè)分開的控制部件：用于控制光的光束調(diào)向的光束調(diào)向控制器2802A、用于控制光強(qiáng)的調(diào)光器2802C以及用于調(diào)節(jié)光束的尺寸的光束尺寸控制器2802B。光束調(diào)向控制器2802A包括感測一個(gè)或多個(gè)接觸對象的位置的觸摸板裝置等等。接觸對象可以為用戶手指2806。調(diào)光器2802C為使用一維位置以調(diào)節(jié)光強(qiáng)的觸摸板。它也可以為任何其它調(diào)光器。光束尺寸控制器2802B可以為使用一維位置的用于光束尺寸調(diào)節(jié)的觸摸板。在一些實(shí)施例中，可以在產(chǎn)品發(fā)布之前做出在光束調(diào)向控制器2802A的觸摸板位置與導(dǎo)軌的光束調(diào)向位置之間的校準(zhǔn)。通過測量光束調(diào)向控制器和導(dǎo)軌的運(yùn)動范圍可以獲得校準(zhǔn)系數(shù)。校準(zhǔn)系數(shù)為兩個(gè)設(shè)備的兩個(gè)比例因子。校準(zhǔn)系數(shù)可以被存儲在處理器中。在觸摸板上的手指的位置可以被通過在處理器2804中施加校準(zhǔn)系數(shù)到手指位置而譯為調(diào)向的光束的方向?？梢杂?jì)算需要的光束調(diào)向的量并發(fā)送到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2801B。通過移動手指2806到在觸摸板2802上的不同位置，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2801B可以調(diào)向照明光斑2807到各種位置或區(qū)域。光束尺寸控制器2802B可以為觸摸板或其它電子裝置的部分。因?yàn)橥ㄟ^改變光源2801C到透鏡2801A的距離而調(diào)節(jié)光束尺寸，僅一維運(yùn)動被通過觸摸板感測。調(diào)光器2802C可以為觸摸板類型或本領(lǐng)域中那些普通技術(shù)人員已知的任何其它類型。

圖29為依照一些實(shí)施例的示出用于控制光束調(diào)向的方法2900的流程圖。在描述圖29中，可參考圖28的系統(tǒng)2800的元件和本文描述的導(dǎo)軌系統(tǒng)。在塊2901，來自觸摸板的新的手指位置被提供給處理器，如在塊2902中示出的，在該處理器中的校準(zhǔn)系數(shù)被用于獲得在塊2903中示出的導(dǎo)軌系統(tǒng)的位置。位置2903優(yōu)選地為xy位置(例如，在x-軸與y-軸之間相交的點(diǎn))。使用新的xy位置(塊2903)與先前xy位置，方法2900可以進(jìn)行到塊2904，其中可以計(jì)算光束調(diào)向的方向和量。

再次參考圖28，在一些實(shí)施例中，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)2803在觸摸板控制器2802與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2801B之間通訊。在其它實(shí)施例中，可以通過以太網(wǎng)絡(luò)或其它有線網(wǎng)絡(luò)獲得通訊，其中手指2806、觸針或其它對象通過接觸觸摸板屏幕生成信號，該信號被傳感器檢測并發(fā)送到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)2801B用于控制通過光源2801C生成的光束的移動。在一些實(shí)施例中，觸摸板控制器2802可以包括光束調(diào)向控制器2802A、光束尺寸控制器2802B以及調(diào)光器2802C的組合。可以將分開的觸摸板面板用作調(diào)光器用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)?？梢詫⑹种肝恢媒忉尀樵谠撁姘逯械墓鈴?qiáng)。通過沿面板移動手指，可以調(diào)節(jié)光強(qiáng)。在一些實(shí)施例中，可以將諸如智能手機(jī)、例如蘋果iPAD^TM裝置的電子筆記本的移動裝置等等用于控制光束調(diào)向和光束尺寸調(diào)節(jié)。依照一些實(shí)施例，可以將相關(guān)應(yīng)用寫入和安裝在進(jìn)行處理的一個(gè)或多個(gè)步驟的這些裝置中。

如先前提及的，使用反向旋轉(zhuǎn)楔形棱鏡或常平架的光束調(diào)向?yàn)榘嘿F的且笨重的。為了使具有手勢控制的可調(diào)向燈實(shí)用，例如，在上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635和美國專利申請?zhí)?4/048505中描述，依照本文的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可用透鏡光源光束調(diào)向機(jī)構(gòu)代替光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。增加的益處為照明光束尺寸可以被調(diào)節(jié)。同樣在一些實(shí)施例中，用于智能燈的控制光斑可以來自照明光斑的外部，而不是照明光斑的內(nèi)部。

圖30為依照一些實(shí)施例的發(fā)光裝置控制系統(tǒng)3000的圖。特別地，圖30示出帶有手勢控制的可調(diào)向燈的構(gòu)思，其中，生成控制光斑3002以被在除照明光斑3001之外的不同表面或相同表面的不同區(qū)域上照明。在一些實(shí)施例中，可以通過安裝有光源的垂直導(dǎo)軌的移動而調(diào)節(jié)照明光斑的尺寸、形狀或其它特征，例如，在本文其它實(shí)施例中描述。本文，可調(diào)向燈投影照明光斑3001和鄰接它的控制顏色光斑3002。例如，類似于本文其它實(shí)施例，可以將手勢3004放置在以通過熱傳感器3010和相機(jī)3009同時(shí)感測的控制光斑中。當(dāng)檢測手熱信號時(shí)，處理器3011評估手勢圖像以確定它的姿勢。作為結(jié)果生成命令。如果將手勢3004提供用于變暗光，將變暗命令發(fā)送到驅(qū)動器。系統(tǒng)的一些元件可以類似于或相似于在其它實(shí)施例中的那些，例如，在本文通過引用并入的美國專利申請14/048505中描述的LED燈。例如，本文描述的，如果命令用于移動光束，然后，將光束調(diào)向命令發(fā)送到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)3008。命令照明光斑3001來跟隨手運(yùn)動3004，這允許用戶調(diào)向照明光斑3001到他/她希望的任何地方。如果將手勢用于改變照明光斑尺寸，然后，將手勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通過在圖30中的處理器3011或在圖31中的處理器3107的光束尺寸名令，進(jìn)而，將其發(fā)送到光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，例如，在圖31中示出的系統(tǒng)3100中，為了在照明光斑3001之外形成控制光斑3002，將控制光斑生成器光3102鄰接于照明光生成器3103。例如，在圖21中示出，將光生成器3102、3103均安裝在垂直導(dǎo)軌上用于光束尺寸調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，可以將類似于至少在圖34A中示出的類型的光源模塊用作控制光斑生成器3102?？刂乒獍?002包含能夠手勢多光譜成像的顏色光和NIR光。通過熱鏡反射NIR光源3402A以照明手勢。通過熱鏡3403A傳輸顏色光源3404A以照明手勢?？梢詫⑼哥R3101設(shè)置在兩種光的前面。可以將相機(jī)系統(tǒng)3106和熱傳感器3105設(shè)置在光源模塊的之外。為了追蹤手運(yùn)動，熱傳感器3105視場(FOV)需要移動以追蹤手勢。在一些實(shí)施例中，采用IR菲涅耳透鏡等的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以調(diào)向熱傳感器的FOV。在其它實(shí)施例中，熱傳感器3105的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)可以類似于分別在圖23和圖24中示出的那些，而在一些實(shí)施例中沒有垂直軌。在一些實(shí)施例中，相機(jī)FOV足夠大以便不需要獨(dú)立的光束調(diào)向元件。

在一些實(shí)施例中，參考圖34C，在圖34C中的相機(jī)模塊4302可以被用作在圖31中的多光譜相機(jī)3106。相機(jī)模塊4302包含熱鏡3403C，其可以將可見光透射到可見光相機(jī)4301C，同時(shí)它將NIR光反射到NIR相機(jī)3402C?？梢酝瑫r(shí)獲得手勢的可見光和NIR。另外地，控制光斑的顏色光斑僅在可見光相機(jī)中顯示。在一些實(shí)施例中，可以在光源3404A的前面插入多孔圖案以產(chǎn)生多個(gè)微小光斑。在一些實(shí)施例中，可以在光源3404A的前面插入紅色、綠色以及藍(lán)色的顏色光圖案以產(chǎn)生RGB多個(gè)微小光斑。這協(xié)助可見光相機(jī)3402C識別顏色控制光斑3002。因?yàn)轭伾庠床痪哂性贜IR中的任何光譜成分，NIR圖像不具有微小光斑。因此，可以將可見光相機(jī)用于定位控制光斑，同時(shí)可以將NIR相機(jī)用于獲得手勢圖像。

在圖32中示出手勢可調(diào)向燈系統(tǒng)3200的頂視圖。示出相機(jī)3203、熱傳感器3204、諸如朝向透鏡3201平面的照明光源3205和控制光斑光源3206以及導(dǎo)軌3202的其它部件的突出物。因此，新可調(diào)向燈不僅具有更高效率和更廉價(jià)的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，而且具有能力改變照明光斑的尺寸。此外，控制光斑處于在照明光斑之外，這允許用戶簡單地將控制光斑與照明光斑區(qū)別開來?？梢孕纬煽刂乒獍吖?未示出)以鄰近在透鏡3201(例如，菲涅耳透鏡)后面的照明光。

圖33示出用于另一可調(diào)向燈的系統(tǒng)3300，其可類似于在本文通過引用并入的美國專利申請序列號14/048505中描述的智能燈，除了在圖33中的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)使用參考圖21-24描述的實(shí)施例的透鏡光束調(diào)向機(jī)構(gòu)。此外，在圖33中，可以調(diào)節(jié)照明光斑的光束尺寸。因此，新可調(diào)向燈不僅具有更高效率和更廉價(jià)的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，而且具有改變照明光斑的尺寸的能力。此處，可以將手勢3305設(shè)置在控制光斑3304處以調(diào)向照明光斑3302?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)通訊信號3306(例如，無線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)或其它通訊網(wǎng)絡(luò))在手勢控制器3303與可調(diào)向燈3301之間通訊。在其它實(shí)施例中，可以使用例如此處描述的接觸控制器。

圖34示出依照一些實(shí)施例的手勢控制器3400。手勢控制器3400可以包含控制光斑生成器3403、熱傳感器3404、一個(gè)或多個(gè)相機(jī)模塊3402、處理器3403以及無線收發(fā)器3401?？刂乒獍呱善?403投影照明控制光斑，以便用戶知道控制光斑在哪?？刂乒獍呱善饕蔡峁┯糜谙鄼C(jī)3402的照明光。熱傳感器3404檢測人手的存在。相機(jī)3402捕獲手勢并將它們發(fā)送到處理器3403，在處理器3403中將手勢轉(zhuǎn)換為命令。

圖34A示出圖34的控制光斑生成器3403。在一些實(shí)施例中，控制光斑生成器3403可以包含用于相機(jī)的成像光的近紅外(NIR)照明光源3402A、用于加亮控制區(qū)域的顏色光源3404A、熱鏡3403A、可調(diào)向透鏡3401A。熱鏡3403A透射顏色光，同時(shí)反射NIR光。它在NIR光源3402A與顏色光源3404A之間以45°而放置。這確保NIR光和顏色光的FOV的重疊?？烧{(diào)向透鏡3401A允許根據(jù)用戶而調(diào)向或?qū)б刂乒獍吖狻?/p>

圖34B為具有可調(diào)向IR透鏡的熱傳感器。圖34B的熱傳感器可以類似于圖34的熱傳感器3404。在一些實(shí)施例中，可以將可調(diào)向IR透鏡3402B用于跨熱傳感器的FOV調(diào)向熱探測器或探測器3401的FOV。熱傳感器FOV大于探測器FOV。熱傳感器的調(diào)向允許傳感器追蹤用戶的手。再次參考圖34C，如先前描述的，相機(jī)模塊3402可以包含顏色相機(jī)3401C、NIR相機(jī)或熱傳感器3402C以及光束分離器或熱鏡3403C。該結(jié)構(gòu)允許手勢的多光譜(紅色、綠色、藍(lán)色以及NIR)成像。它可以追蹤在可見光內(nèi)的控制光斑和在NIR中的手勢。因?yàn)榭刂乒獍吖鉃長ED顏色光，它不具有在NIR中的光譜成分。可以將多孔圖案插入在圖34A中的顏色光源3404A的前面以生成多個(gè)微小顏色光斑。可見光相機(jī)將能夠識別在顏色控制光斑內(nèi)的這些光斑，同時(shí)NIR相機(jī)將不能看見顏色光斑。在一些實(shí)施例中，相機(jī)模塊3402可以包含NIR相機(jī)3402C、熱傳感器3401C以及光束分離器3403C。光束分離器將熱輻射透射到熱傳感器3401C，同時(shí)將NIR光反射到NIR相機(jī)3402C。該結(jié)構(gòu)允許手勢的NIR成像和手的熱檢測。在一些實(shí)施例中，熱鏡或光束分離器3403C透射可見光并反射熱輻射。該結(jié)構(gòu)允許手勢的顏色成像和手的熱檢測。

圖35為可調(diào)向燈系統(tǒng)3500的視圖?？烧{(diào)向燈系統(tǒng)3500包含透鏡3503、無線發(fā)射機(jī)3501以及在導(dǎo)軌系統(tǒng)上安裝的光源3502，例如，類似于在圖21-24中描述的。將光源3502安裝在導(dǎo)軌系統(tǒng)3504的垂直導(dǎo)軌上。通過移動光源朝向或遠(yuǎn)離透鏡的焦點(diǎn)，可以調(diào)節(jié)照明光斑的光束尺寸。通過橫向移動光源3502，可以調(diào)向照明光束。

再次參考上文通過引用并入的PCT公開號WO2013169635，照明光可以被用作用于光學(xué)無線紅外(IR)光等的信號載體，可以被用作用于光學(xué)無線通訊的數(shù)據(jù)載體和用于照明的可見光。在兩個(gè)實(shí)例中，照明光源和發(fā)射機(jī)光源被安裝在采用常平架或反向旋轉(zhuǎn)楔形棱鏡的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)上。這允許用戶將用于照明和光保真(Li-Fi)通訊的光調(diào)向光至預(yù)期位置處。如先前提及的，楔形棱鏡具有有限的孔徑。大孔徑將增加系統(tǒng)的重量和尺寸以及價(jià)格。常平架需要被對稱旋轉(zhuǎn)。當(dāng)將諸如光源和發(fā)射機(jī)的旋轉(zhuǎn)非對稱負(fù)載設(shè)置在常平架上時(shí)，常平架移動的慣性必須大于負(fù)載貢獻(xiàn)的慣性以便具有穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致重的、笨重的以及昂貴的系統(tǒng)。

在一些實(shí)施例中，如在圖36、36A、36B以及36C中所示，可以將菲涅耳透鏡光束調(diào)向機(jī)構(gòu)用于代替常平架或反向楔形棱鏡用于調(diào)向照明光及通過作為通訊光用于交換數(shù)據(jù)。因?yàn)橥哥R可以為由塑料制成的菲涅耳透鏡，并且導(dǎo)軌可以被簡單制造且廉價(jià)的，用于Li-Fi通訊和照明的該類型的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)為非常廉價(jià)。除了光束調(diào)向之外，光源朝向或遠(yuǎn)離透鏡的焦點(diǎn)的運(yùn)動還改變調(diào)向光束的尺寸。

特別地，圖36、36A、36B以及36C示出用于可調(diào)向照明/通訊光的燈系統(tǒng)3600的構(gòu)思。圖36和36A僅示出根據(jù)在圖21和圖22中示出的結(jié)構(gòu)的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的情況。在一些實(shí)施例中，在圖36B中的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)使用圖23和圖24的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，可調(diào)向照明/通訊燈系統(tǒng)3600可以包含光源模塊3601、控制光斑光源模塊3610、透鏡3603以及包括橫向?qū)к壪到y(tǒng)3608和垂直軌3609的導(dǎo)軌系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，例如，根據(jù)在圖21和圖22中示出的結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)光源模塊安裝在在菲涅耳透鏡3603之上的導(dǎo)軌系統(tǒng)的垂直軌3609上。通過橫向或縱向移動光源模塊3601和3610，而獲得光束調(diào)向。通過垂直移動光源模塊3601和3610，而獲得光束尺寸調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，例如在圖36B和36C中示出的，根據(jù)在圖23和圖24中示出的結(jié)構(gòu)，如在圖36B和36C中所示，將光源模塊3601B和控制光斑光源模塊3610B安裝在菲涅爾透鏡3603B之上的垂直軌3609B上，而將菲涅爾透鏡3603B安裝在水平軌系統(tǒng)3608B上。通過橫向移動透鏡3603B而獲得光束調(diào)向。通過沿垂直軌3609B移動光源模塊而獲得光束尺寸調(diào)節(jié)。

在照明表面存在三個(gè)光斑：發(fā)射機(jī)光束光斑3604、照明光斑3606以及控制光斑3605?？刂乒獍?605用于通過手勢控制照明和發(fā)射機(jī)光斑。發(fā)射機(jī)光斑3604處于發(fā)生Li-Fi通訊的區(qū)域。照明光斑3606提供照明，例如，在表面上。如在圖36中所示，發(fā)射機(jī)光束光斑3604和照明光斑3606在空間上被光譜重疊地分開。在一些實(shí)施例中，光源模塊3601形成發(fā)射機(jī)光斑3604和照明光斑3606。它們的尺寸可以彼此相同或彼此不同。用戶可以在發(fā)射機(jī)光束光斑3604中設(shè)置他的/她的通訊裝置3607以訪問Li-Fi網(wǎng)絡(luò)或進(jìn)行相關(guān)通訊的其它網(wǎng)絡(luò)。如在圖36A中示出的，光束尺寸調(diào)節(jié)特征允許用戶改變照明3606A和發(fā)射機(jī)光束3604A光斑的尺寸。用戶可以將光斑一起調(diào)向到預(yù)期位置，在該位置，他可以使用高質(zhì)量照明光并且從他的/她的筆記本電腦或移動裝置訪問超高速互聯(lián)網(wǎng)。在一些實(shí)施例中，用戶可以通過沿垂直軌移動光源模塊來增加發(fā)射機(jī)光束光斑尺寸3604以容納多個(gè)用戶來共享Li-Fi網(wǎng)絡(luò)?？梢詫⒍鄠€(gè)通訊裝置3607A設(shè)置在發(fā)射機(jī)光束光斑3604A中。在一些實(shí)施例中，當(dāng)他/她不想共享網(wǎng)絡(luò)時(shí)，用戶可以減少發(fā)射機(jī)光束光斑尺寸。在一些實(shí)施例中，當(dāng)使用觸摸板或移動控制器時(shí)，不存在控制光斑光源模塊3610或3610A或3610B。在這種情況下，沒有控制光斑3605。

因?yàn)樵谏衔闹?，在透鏡光束調(diào)向機(jī)構(gòu)中不存在光學(xué)部件的旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)相對于各種形狀和結(jié)構(gòu)提供更多靈活性。特別地，旋轉(zhuǎn)對于旋轉(zhuǎn)對象的形狀非常敏感。當(dāng)車輛輪胎沒有對稱旋轉(zhuǎn)時(shí)，它需要平衡。當(dāng)系統(tǒng)不具有旋轉(zhuǎn)時(shí)，對形狀不敏感。系統(tǒng)的靈活性允許用于針對如在圖37中所示的照明源與發(fā)射機(jī)組裝3700的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在一些實(shí)施例中，如在圖38中所示，透射可見光并反射紅外線光的熱鏡3704可以被用于構(gòu)造照明/發(fā)射機(jī)光源模塊3700或3601，以便發(fā)射機(jī)3703與照明源3701和3702共享相同F(xiàn)OV。3702為控制光斑光源，而3701為照明光源。熱鏡3704可以類似于在http://www.eateimdoptics.com/optical-mirrors/specialty-mirrors/high-perf ormance-hot-mirrors/3150中描述的鏡，本文通過全面引用將其并入。

在一些實(shí)施例中，照明光束和LiFi通訊光Li-Fi光束在光學(xué)光譜被分開，但是空間上同時(shí)位于相同光斑中，照明光束處于在可見光光譜中，而LiFi發(fā)射機(jī)光束處于在NIR光譜中。在一些實(shí)施例中，當(dāng)將照明源3701用于照明和LiFi通訊，在光斑中僅存在一個(gè)光束。

Li-Fi發(fā)射機(jī)光束光斑3604和照明光斑3606(圖36)可重疊或相交。如果將照明光用于通訊，然后，發(fā)射機(jī)光束光斑3604和照明光斑3606為相同的或類似的。如果將紅外線光用于發(fā)射機(jī)信號和將可見光用于照明，然后，形成兩個(gè)光斑。在一些實(shí)施例中，如果也將照明光用于Li-Fi通訊，光源模塊可以包含白LED燈3701和顏色控制光斑生成器光源3702。在一些實(shí)施例中，光源模塊可以包含照明光源3701、顏色控制光斑生成器光源3702、IR發(fā)射機(jī)源3703以及熱鏡3704。如在圖38中所示，熱鏡透射可見光而反射IR光。熱鏡3704設(shè)置在離照明光源3701和發(fā)射機(jī)3703均45°的位置處。這確保透射的照明光和反射的IR發(fā)射機(jī)光共享相同的FOV。以這樣的方式使用IR光作為發(fā)射機(jī)光，用戶可以打開或關(guān)閉照明光，而沒有打斷他的/她的光學(xué)無線通訊網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，IR發(fā)射機(jī)光可以為LED光。在其它實(shí)施例中，IR發(fā)射機(jī)光可以為激光，或在諸如來自光學(xué)通訊光纖的激光的不同的但相關(guān)的頻譜中生成。

電動加熱器通過熱輻射加熱對象為已知的。當(dāng)在人類接收者或用戶處導(dǎo)引熱能量時(shí)，需要瞄準(zhǔn)用戶以便輸送大部分熱到用戶。這限制了用戶的移動性。在一些實(shí)施例中，由于IR菲涅耳透鏡透射熱輻射，可調(diào)向加熱器可以被通過使用IR菲涅耳透鏡和加熱器而構(gòu)造。

如在圖39中所示，在一些實(shí)施例中，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)3900可以被用于調(diào)向熱或熱光。將來自可調(diào)向加熱器3901的熱從最低點(diǎn)位置調(diào)向到用于3902位于的偏離軌道的位置3903。在一些實(shí)施例中，光束調(diào)向控制器可以為在本文通過引用并入的美國專利申請14/048505中描述的手勢控制器。在其它實(shí)施例中，它可以為諸如在圖28中的觸摸板2802或在圖6中的鼠標(biāo)控制器606的接觸控制器。

圖40示出依照一些實(shí)施例的可調(diào)向加熱系統(tǒng)4000的側(cè)視圖，其可以被施加在圖39中示出的操作中。在一些實(shí)施例中，加熱系統(tǒng)4000包含加熱器4001、諸如紅外(IR)菲涅耳透鏡4002的熱透鏡、導(dǎo)軌系統(tǒng)4003和4004，其可以相同于或類似于在圖21-24中描述的可比較的元件?？梢詫⒓訜崞?001安裝到允許加熱區(qū)域被調(diào)節(jié)的垂直導(dǎo)軌。由于在熱區(qū)域中的IR菲涅耳透鏡的光譜透射少于60％，它吸收熱?？梢詫L(fēng)扇用于產(chǎn)生對流以阻止在IR菲涅耳透鏡4002上熱堆積。

圖41為圖39和40的可調(diào)向加熱器4000的頂視圖。透鏡4002安裝在導(dǎo)軌系統(tǒng)4003、4004上。同樣示出位于透鏡4002上的加熱器4001的突出物。通過導(dǎo)軌系統(tǒng)4003、4004移動透鏡，而加熱器4001保持固定。

典型地，密碼鎖使用數(shù)字組合作為用于打開鎖的密碼。圖42示出依照一些實(shí)施例的使用顏色用于密碼鎖的非接觸切換器4200的構(gòu)思。在一些實(shí)施例中，代替使用數(shù)字組合用于鎖定碼，可以使用顏色組合用于鎖定碼。例如，可以通過例如從用于鎖的4種可用顏色中的3種顏色碼代替3種數(shù)字碼。這在消毒為關(guān)鍵的醫(yī)院環(huán)境中尤其有用。而且，非接觸特征使得裝置比接觸裝置持續(xù)時(shí)間長。如在圖42中所示，在切換器模塊4201中的控制光斑生成器在表面上輸出4種顏色光斑，即，紅色4202、綠色4203、藍(lán)色4204以及黃色4205。熱傳感器連續(xù)監(jiān)視用于熱信號的4種顏色光斑。如果如手4206的人身體部分被插入到顏色光斑中的一個(gè)的FOV中，它將被視為信號。如果秘密顏色碼為黃色、紅色、綠色，然后，用戶以正確的順序?qū)⑺?她的手插入到三種顏色光斑中。在一些實(shí)施例中，在切換器模塊中的嵌入處理器將通過無線網(wǎng)絡(luò)4208或其它類型的通訊網(wǎng)絡(luò)將命令發(fā)送到鎖模塊以解鎖鎖4207。在本文通過引用并入的美國專利申請?zhí)?4/318019中可以發(fā)現(xiàn)切換器模塊的詳細(xì)描述。此處，非接觸切換器被用于打開/關(guān)閉光和其它裝置。它也被用于控制其它裝置。在一些實(shí)施例中，包括用于在非接觸切換器中的顏色的組合的顏色碼可以被用于鎖和解鎖諸如鎖的裝置。MEMS鏡被用于掃描用于生成用于非接觸切換器/控制器的非接觸功能鍵的熱傳感器的FOV。然而，MEMS鏡到熱探測器的封裝和光學(xué)對準(zhǔn)可以為具有挑戰(zhàn)的。光束調(diào)向技術(shù)提供更簡單的解決方案。在一些實(shí)施例中，可以通過如在圖43中所示的透鏡調(diào)向系統(tǒng)4300代替熱傳感器4310的該掃描系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，可以通過如在圖23和24中所描述的導(dǎo)軌等系統(tǒng)移動透鏡4301。在一些實(shí)施例中，可以將其它運(yùn)動機(jī)構(gòu)用于翻譯透鏡4301。通過橫向翻譯透鏡4301，熱探測器4314的瞬時(shí)視場(IFOV)掃描通過熱傳感器4310的視場(FOV)。熱探測器的產(chǎn)生的輸出為目標(biāo)場景的圖像?？刂乒獍呱善?324在目標(biāo)表面上輸出顏色光斑4309。熱傳感器不能看到顏色光斑。在一些實(shí)施例中，探測器的特定數(shù)目的瞬時(shí)視場(IFOV)與通過經(jīng)由在美國申請?zhí)?4/318019中描述的預(yù)定標(biāo)的控制光斑生成器4324生成的顏色椎體的IFOV來對準(zhǔn)。透射熱光并反射可見光的光束分離器4320使對準(zhǔn)有可能。在一些實(shí)施例中，這些IFOV為指定的功能鍵。在目標(biāo)表面上，這些熱探測器IFOV的足跡4308與顏色光斑4309相符。在一些實(shí)施例中，通過將手插入到顏色椎體的IFOV中，用戶觸摸非接觸功能鍵。在一些實(shí)施例中，這些功能鍵IFOV與移動透鏡的坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。在通過引用并入的美國申請?zhí)?4/318,019中描述了在圖像空間中的非接觸功能鍵的實(shí)例。這些成像像素具有用于透鏡運(yùn)動的相應(yīng)的坐標(biāo)圖。通過選擇經(jīng)過所有非接觸功能鍵的坐標(biāo)的最短路徑，可以獲得局部圖像，例如在通過引用并入的美國申請?zhí)?4/318019中描述的。在這情況下，通過透鏡的光束調(diào)向?yàn)楦行А?/p>

如本文所描述的，可以將反向旋轉(zhuǎn)楔形棱鏡用于進(jìn)行光束調(diào)向。然而，楔形棱鏡對于在照明應(yīng)用中的大孔徑為厚的且笨重的。在如圖44中所描述的一些實(shí)施例中，提供有菲涅耳棱鏡，其由薄塑料制成。因?yàn)樗鼈儽?，用于照明?yīng)用的大孔徑為有可能的。這將使得光束調(diào)向組裝緊湊且輕。菲涅耳棱鏡具有有限的光束調(diào)向范圍。對于具有小光束調(diào)向范圍的照明應(yīng)用，反向旋轉(zhuǎn)菲涅耳透鏡為理想的。圖44A和B示出反向旋轉(zhuǎn)菲涅耳棱鏡而調(diào)向光的構(gòu)思。來自光源4401的光束經(jīng)過一對菲涅耳棱鏡4402。在一些實(shí)施例中，通過兩個(gè)菲涅耳楔形棱鏡4402的反向旋轉(zhuǎn)4403，光束方向從光學(xué)軸4405偏離。在一些實(shí)施例中，通過兩個(gè)菲涅耳楔形棱鏡的共同旋轉(zhuǎn)4404，光束可以在方位方向中旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)θ和φ允許用戶在任何方向中調(diào)向光束。

再次參考圖21到24，可以通過施加包括在導(dǎo)軌系統(tǒng)上的透鏡和光源的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)而操作各可調(diào)向燈。在一些實(shí)施例中，可以將可調(diào)向燈陣列設(shè)置在一起用于照明大區(qū)域或用于允許多個(gè)用戶訪問可調(diào)向燈，或，在一些應(yīng)用中，在零售商店中照明多個(gè)商品。

在一些實(shí)施例中，如在圖45中所示，追蹤可調(diào)向燈系統(tǒng)4500可以包含菲涅耳透鏡陣列4504、光源陣列4503、導(dǎo)軌系統(tǒng)4502陣列安裝物以及單個(gè)軌道4501。光源4503被安裝在導(dǎo)軌系統(tǒng)4502上(其可以在進(jìn)出頁面的方向中移動)，進(jìn)而安裝在軌道4501上?？梢詫④壍?501安裝在天花板或其它表面上。將包含光源陣列4503、導(dǎo)軌系統(tǒng)4502以及軌道4501的組裝設(shè)置在菲涅耳透鏡陣列4504之后。照明光斑4505被投影到照明表面上。

如在圖46中所示，在一些實(shí)施例中，菲涅耳透鏡陣列4504可以包含一個(gè)或多個(gè)菲涅耳透鏡4601和將透鏡4601保持在一起的框架4602。

如在圖47中所示，在一些實(shí)施例中，可以通過將光源4704安裝到垂直軌4703上而構(gòu)造單個(gè)可調(diào)向燈系統(tǒng)組裝4700，該垂直軌4703被安裝到Z軌4702，該Z軌4702被安裝在軌道4701上。Z軌4702垂直于被設(shè)置在組裝4700的光源4704的前面的菲涅耳透鏡4705。光可以被從組裝4700輸出并形成可調(diào)向照明光斑(未示出)，其被投影到例如墻的表面4706上。在一些實(shí)施例中，可以通過垂直軌4703和軌道4704控制的光源的垂直運(yùn)動4709和追蹤運(yùn)動4707的組合(頁面的進(jìn)出)產(chǎn)生的調(diào)向運(yùn)動。在一些實(shí)施例中，可以通過Z軌4702的水平運(yùn)動4708而控制光束尺寸調(diào)節(jié)。因此，可以將可調(diào)向軌道燈系統(tǒng)陣列4700用于側(cè)面照明應(yīng)用，諸如在零售商店中的商品和在博物館中的圖畫。

在一些實(shí)施例中，可以通過在圖48中示出的可調(diào)向軌道燈系統(tǒng)4800而照明諸如地板表面等的垂直表面。光源4803和菲涅耳設(shè)置4804可相同于圖45的軌道燈4500的光源和菲涅耳設(shè)置。然而，通過在圖48中的實(shí)例示出的導(dǎo)軌系統(tǒng)4801、4802輕微地不同于圖45的軌4501、4502。如在圖4500中，圖48的軌道燈4800可以包含光源陣列4803、包括交叉軌4902和垂直軌4904的導(dǎo)軌系統(tǒng)陣列、菲涅耳透鏡陣列4804以及兩個(gè)軌道4801A、4801B。在一些實(shí)施例中，如在圖49中所示，可以使用兩個(gè)軌道。在其它實(shí)施例中，可以使用不同數(shù)量的軌道。參考圖49-51，可以將光源4803或5103安裝到垂直軌4904或5104。垂直軌4904或5104安裝到交叉軌4902或5102?？梢詫⒔徊孳?902或5102安裝到兩個(gè)軌道4801A和4801B或5101A和5101B。在圖50中的菲涅爾透鏡陣列5000相同于在圖46中的菲涅耳透鏡陣列4504。同樣，在圖49中，可以將諸如羅盤的方向指示器安裝在水平軌4901、5101中的一個(gè)上，以便可以設(shè)定光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的方向。

圖51示出單可調(diào)向燈系統(tǒng)5100的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。軌系統(tǒng)包括上述的軌5102、5104以及5101A、B。此外，在一些實(shí)施例中，可以通過交叉軌運(yùn)動5107和軌道運(yùn)動5106的組合而獲得光束調(diào)向。在一些實(shí)施例中，可以通過垂直軌運(yùn)動5108而獲得光束尺寸調(diào)節(jié)。將可調(diào)向照明光斑陣列投影到表面5105上。

在一些實(shí)施例中，多個(gè)可調(diào)向軌道燈可以形成各種幾何圖案。例如，在圖52中，在一些實(shí)施例中，可以將類似于或相同于在圖48到51中描述的那些類型的四個(gè)可調(diào)向軌道燈5201、5202、5203以及5204用于構(gòu)造矩形可調(diào)向軌道燈系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，可以構(gòu)造其它幾何圖案的可調(diào)向軌道燈。在一些實(shí)施例中，可以將其它類型的可調(diào)向軌道燈用于構(gòu)造各種幾何圖案。

圖52僅示出矩形可調(diào)向軌道燈系統(tǒng)5200的底視圖。其可以可以通過在矩形可調(diào)向軌道燈的每個(gè)側(cè)面上的通過在圖45-47中的結(jié)構(gòu)或在圖48-51中的結(jié)構(gòu)的四個(gè)可調(diào)向軌道燈而形成。在圖48-51中示出代表的結(jié)構(gòu)，但是不限于此。系統(tǒng)5200包括菲涅耳透鏡陣列(未示出)，其覆蓋系統(tǒng)5200的矩形可調(diào)向軌道燈5201-5204的一些或所有四個(gè)側(cè)面。在一些實(shí)施例中，同樣可以構(gòu)造諸如燈的同心環(huán)的其它幾何形狀。

在一些實(shí)施例中，如在圖45到52中所示，可調(diào)向軌道燈移動一個(gè)或多個(gè)光源，而菲涅耳透鏡陣列相對于可移動的光源為固定的。然而，在其它實(shí)施例中，可調(diào)向軌道燈同樣可以移動菲涅耳透鏡，而光源為固定的。

在圖45到52的可調(diào)向軌道燈中，軌為機(jī)動化的。運(yùn)動的每個(gè)方向具有以移動單一軌或多個(gè)軌的電機(jī)組裝。在諸如零售商店的一些應(yīng)用中，光僅需要一天調(diào)向一次。在一些實(shí)施例中，在圖53中的系統(tǒng)5300的可調(diào)向軌道燈5300A的軌5303、5304以及5305沒有電機(jī)。特別地，軌5305為垂直軌，軌5304為交叉軌，并且軌5303為軌道。光源5306安裝在垂直軌5305上?？梢詫⒂纱挪牧现瞥傻脑趫D54中示出的對接口5408附著到垂直軌5305。

在一些實(shí)施例中，機(jī)動化調(diào)向車5301沿鄰近非機(jī)動化可調(diào)向軌道燈陣列5300A的軌道5302和平行的軌道5303而移動，并且可以調(diào)向軌道燈陣列5300A的單個(gè)可調(diào)向燈。在一些實(shí)施例中，車5301具有電磁臂，其允許它通過它的對接口抓住可調(diào)向軌道燈5300A的單個(gè)可調(diào)向燈，并且將其調(diào)向直到照明光斑位于預(yù)期位置。在圖54中，系統(tǒng)5400包括在機(jī)動化交叉軌5405和機(jī)動化軌道5402上的車5401或5301。車5401包含具有打開和關(guān)閉的切換器的電磁臂5404、電磁臂被安裝在其上的機(jī)動化垂直軌(未示出)、用于將對接口定位在可調(diào)向燈上的相機(jī)5406、用于處理相機(jī)的圖像并控制車的運(yùn)動的處理器5407、與可以為觸摸板類型或移動裝置類型以及其它類型的控制器的遠(yuǎn)程控制器通訊的無線(WiFi)或藍(lán)牙收發(fā)器5403。通過電源(未示出)驅(qū)動車，該電源從沿著軌道電力線(未示出)獲得功率。電磁臂5404可以包含線圈磁鐵。電磁臂的原理相同于電磁起重機(jī)的原理。如在圖54中所示，車5401可以沿機(jī)動化交叉軌5405和機(jī)動化軌道5402行進(jìn)以調(diào)向各光。在車上的機(jī)動化垂直軌(未示出)沿著軌上下移動電磁臂5404，以調(diào)節(jié)照明光斑的尺寸。一旦完成光束調(diào)向和光束尺寸的調(diào)節(jié)，臂的磁場可以被關(guān)閉并脫離。這允許臂移動遠(yuǎn)離和車移動向下一個(gè)可調(diào)向燈。在圖53和54中，車5301、5401移動各可調(diào)向燈的光源，而菲涅耳透鏡為固定的。在一些實(shí)施例中，車可以移動各可調(diào)向燈的菲涅耳透鏡，而光源為保持固定。

總而言之，如在圖53和54中所示，實(shí)施例包括非機(jī)動化可調(diào)向軌道燈系統(tǒng)的光源，其被安裝在非機(jī)動化軌系統(tǒng)上。車通過采用電磁臂調(diào)向各光以沿其非機(jī)動化軌而移動光源。菲涅耳透鏡為固定的。在一些實(shí)施例中，可以將非機(jī)動化可調(diào)向軌道燈的菲涅爾透鏡安裝在非機(jī)動化導(dǎo)軌系統(tǒng)上。非機(jī)動化可調(diào)向軌道燈的光源可以被保持固定?？梢酝ㄟ^逐次通過機(jī)動化車沿著軌而移動菲涅耳透鏡來調(diào)向各非機(jī)動化可調(diào)向燈。

已經(jīng)參考示例性實(shí)施例及其上文具體示出和描述了的本發(fā)明構(gòu)思，本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將理解，在沒有脫離本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，可以做出形式和細(xì)節(jié)的各種修改。