CN101080949A - 照明参数的多维控制 - Google Patents

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Abstract

一种多维控制器(150)控制照明系统(250)的多个参数。例如，使用提供三个旋转轴(101－103)的跟踪球(100)来控制三个照明参数，诸如色度、亮度和饱和度。类似地，可以通过具有三个自由/控制度的设备来控制强度、方向和扩散度控制。可选的，提供强制反馈(120)来根据已建立的预设或推荐的操作条件指示散度。还提供开关和其它控制元件来存储或重调用预设参数(220)，覆盖预定的照明参数等等。

Description

照明参数的多维控制
这项发明涉及照明系统领域，特别是适用于变化的照明参数的多维控制系统。
照明对一个环境的气氛有非常重要的影响。用于阅读的环境通常以明亮灯光照明，浪漫环境的灯光是微暗的，等等。除了亮度级，颜色内容也影响环境的氛围。带红色或黄色调的光通常被认为比带蓝色调的光“更温暖”。类似的，光的饱和度(白色内容)和其它参数，诸如光的色散程度，也影响环境。
传统的照明系统使用可变的控制开关设置参数以得到理想的照明效果。家庭的环境中，使用不同的开关式开关或可变调光器来控制每个或每组灯以达到期望的效果。在戏院环境里，一般使用有多个滑动或旋转控制旋钮的控制面板来实现期望的效果。
在欧洲公开的申请0192882，“具有自动可变的色调、饱和度和光束散度(divergence)的光源”，1985年10月30号提交，公开了一种照明器材，其中，使用不同的过滤器和透镜相对于白色光源调节方向，从而改变投射光的色调、饱和度和散度，该申请在此引入作为参考。在当前技术的典型实施例中，可变光源的控制面板包括滑动和旋转控制钮。
越来越多的使用计算机来存储照明参数组，这些参数可以通过单个命令重调用以实现期望效果。
美国公开的专利申请2003/0057887，“控制照明系统的系统和方法”，2002年6月13号提交，公开了一种多光系统，其中每个灯或每组灯的颜色和强度通过无线通讯由中央控制器控制，该申请在此引入作为参考。优选使用被控制环境的图形化表示来选择和分配每个/组灯的控制参数。这些参数被存在文件中，需要时可以“重放”(就是从文件中读取出来并且传输给灯)。“重放”可以直接由人发起，也可以被编成程序按特定的时间表发生。
本发明的目的是提供用于控制光源的多个参数的接口。另一个目的是提供与手动和计算机控制的照明系统都兼容的控制光源的多个参数的接口。本发明的再一个目的是提供能容易和直观使用的、并且在使用期间能可选的提供反馈的控制光源的多个参数的接口。
这些和其它目的是通过提供用于控制照明系统的多个参数的多维控制器来实现的。例如，使用一种提供三个旋转轴的跟踪球来控制三个照明参数中的每一个，如色度、亮度和饱和度。类似的情况，强度、方向、扩散度控制可以用具有三个自由/控制度的设备控制。可选的，提供强制反馈来根据已建立的预设或推荐的操作条件指示散度。也可以提供开关和其他控制元件来存储或重调用预设的参数，覆盖预定的照明设置，等等。
将参考附图作为示例，更详细地解释本发明。
图1A到1E示出了本发明使用的三维跟踪球的示例实施例。
图2示出了依照本发明的照明控制系统的示例结构图。
图3示出了依照本发明的照明控制系统的示例流程图。
在这些图中，相同的参考标号指相同的元件，或者实现基本相同功能的元件。这些图是为说明本发明的目的而不是限制它的范围。
本发明包括多维输入设备，用来控制照明系统的多个参数。为了表达和理解的方便，以跟踪球作为多维输入设备来描绘本发明。本领域的技术人员将认识到可以使用任何一种多维输入设备，包括，例如，传统的游戏杆、鼠标等等，和一些更高级的设备，如虚拟现实的手套、衣服、帽盔等等。本领域的技术人员将认识到虽然跟踪球类似于鼠标是“相对定位”或“基于运动”的输入设备，此发明的原理同样适用于使用“绝对定位”或“基于位置”的设备，如图形输入板，在那里指示设备在板表面上的绝对位置定义了一个二维坐标。类似的，术语“维度”在这里是广泛的意义，并且包括围绕其能够检测到运动的任何可辨别的方面。例如，在三维空间中，维度可以是上下、左右和前后；在球形空间中，维度可以是滚动、俯仰和偏转；在固定空间中，维度可以是应力和扭矩，等等。
图1A-1E示出了本发明使用的三维跟踪球的示范实施例。图1A示出了一个示例球100，其可以在方向101、102和103的任意组合中旋转。球100可以包含内部惯性传感器，来报告球100的移动，但在更传统的实施例中，如图1B所示，球100被安装在基底110上，该基底包括分别用来报告在每个方向101、102、103中的运动的传感器111、112、113。示例传感器111，112，113包括与球100正切的、在三个正交方向的每个方向旋转的滚轮，和感应设备，例如传输与旋转对应的脉冲或其它信号的光检波器。下文进一步讨论的控制器(图2中150)接收这些信号，从这些信号可以确定球100移动的幅度。
图1C示出了本发明的另一方面，其中在多维输入设备中包含反馈元件120。为易于理解，反馈元件120被表示成可以在与球100表面垂直的方向移动，以便施加力量提供对球旋转的阻力。本领域技术人员将认识到，可以使用其它装置来提供更多的可选反馈：例如，阻止球在一个特定方向或方向组合上的运动。类似的，如果虚拟现实手套用作多维输入系统，手套元件上的张力可以被选择性控制以阻止或协助在特定方向的运动。
图1D示出了本发明的另一方面，其中多维输入设备中包含开关设备130。在这个例子中，开关设备130可以是位于球100下面的微开关，并且对用户在球上施加的垂直压力起反应。对于本领域技术人员来说，其它开关装置是显然的，包括独立于球100的开关。
图1E示出了本发明的另一方面，其中多维输入设备中包含灯元件140。在这个例子中，球100是透明的，灯元件140被配置来基于球100的运动所决定的参数投射光线到球100。优选地，被投射的光线相当于该多维输入设备正在或将要在真实的环境中产生的照明效果。
图2示出了依照本发明的多维照明控制器的示例结构图。控制器150接收来自多维输入设备中的运动传感器111，112等的信号。注意，尽管为了便于理解，图2中的传感器的参考标号对应于图1的示例跟踪球的运动传感器，但是图2中的这些传感器对应于多维输入设备中的任何传感器，诸如惯性传感器、张力传感器、近程传感器等。
如下面参照图3继续讨论的，控制器150处理来自传感器111、112和任何开关的信号，以便根据这些来自输入设备的信号确定照明参数的值。控制器150将这些参数传输给灯光控制器250，灯光控制器250被配置成根据这些参数对一个或多个灯211实施适当的控制。例如，把图1A的球100在方向101中旋转可以控制灯光的明暗度或亮度，在方向102中旋转可以控制灯光的颜色或色度，在方向103中旋转可以控制灯光的白度或饱和度。如果灯的可控特征多于多维输入设备的可用维数，开关130可以被配置用于重新分配输入信号到特定照明参数的映射。例如，一组控制灯光的闪烁、闪亮或顺序的输入可以通过控制这个输入设备上的开关来激活。
控制器150和250之间的通信，可以通过任何有线或无线的方式，包括直接连接、无线电、红外线等。在该系统的一个优选实施例中，输入设备和照明系统与一个家用网络协议兼容，控制器150，250通过相应的家用网络通信。在一个独立的系统中，控制器150、250可以包含在相同的设备中，并且在一些实施例中，控制器150、250被实现为单个处理设备，当软件代码的各个功能块执行时，参数的通信是通过处理器中的寄存器或存储元件进行的。
控制器150也可被配置来控制反馈设备120，下文对此进行继续讨论。
在本发明的优选实施例中，已定义的参数值的组被存储为预设220，使得用户能够快速的设置灯211以达到预定义的效果。这个预设选项可以在多维输入设备中提供，或者在照明控制中提供。在两实施例中，多维输入设备都包括一个控制装置，通常是开关130，使使用者可以将当前的参数存储为预设220。如果提供了多个预设220，开关130可以被配置为使输入设备的维度之一激活以便“卷动(scroll)”通过每个预设。如上所述，输入设备可以包含也由控制器250控制的灯140。可选的，控制器250可以被设置为，当使用者在卷动预设或搜索一个期望的效果时，控制器250独立于灯211来控制灯140。当使用者用信号通知如灯140所示已经达到期望效果的时候，控制器150激活灯光控制器250，以便将相同的设置施加到灯211。控制器150或控制器250，也可以包括一个调度程序(scheduler)，其用于在给定的一个时间启动预设220，或在预定的时间启动预设220的序列。
图3示出了在依照本发明的控制器150中使用的示例流程图。在310，控制器侦测来自多维输入设备上一个或多个传感器或开关的活动。
当侦测到一个活动，控制器为输入设备的每个维度执行320-335循环。在本发明的优选实施例中，控制器允许使用者可选择的只激活一个或多个输入维度，以使得例如，使用者可以选择只影响照明系统的亮度，而保持其他照明效果固定在他们当前的设置上。在335，检查每个维度，以查看该维度上的移动是否被激活来影响其对应参数。如果其被激活，则基于该激活的方向上的任何移动，更新对应于该激活方向的照明参数。
在所有的输入维度都被处理过之后，控制器通过循环340-355处理每个开关的输入。根据当前输入设备的模式，一些开关可以被禁止影响输入设备的操作。在345，检查每个开关以查看其是否被激活，如果它被激活，则在350执行被该开关的状态控制的操作。如上面提到的，一个开关可以影响存储或重调用预设参数，从而在330存储或覆盖该照明参数值组。
在所有的开关(如果有的话)被处理过之后，通过循环360-375将每个照明参数应用到照明系统上。在365，控制对应于该参数的照明效果。如上所述，这个控制可以影响整个照明系统的亮度、色度、饱和度等，或它可以被限制为依赖于输入设备的当前模式或照明系统的当前模式来选择灯，诸如输入设备中的可选光源。
在370，控制器可选地基于一个或多个照明参数控制一个或多个反馈设备。例如，大多数灯光的失败率是亮度级决定的。反馈设备可以被配置为对亮度的持续增长提供增长的阻力(resistance)，以阻止高亮度级。另外一个例子是，这种阻力可以基于与所选预设的差而增长。类似地，使用专家系统方法，阻力可能基于使用者提供的或第三方专家对照明效果提供的规则集。这样的专家系统方法特别适用于专业的照明设置，如戏院，以减少发生错误的可能性，并且/或者减少操作该系统所需的技术或培训。
在所有的参数都被应用到照明系统和可选的反馈系统之后，控制器返回到310接收下一个来自输入设备的输入，重复以上的过程。
前述的内容主要阐述了本发明的原理。本领域的技术人员将理解，可以设计虽然这里没有明确描述和示出但是体现了本发明的原理并且因而在所附权利要求的精神和范围之内的不同装置。
在对权利要求的解释中，应理解：
a)词“包括”不排除给定权利要求中所列出的元件或动作之外的元件或动作的存在；
b)元件之前的“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在；
c)权利要求中的任何参考符号不限制它们的范围；
d)若干“装置”可以用相同项目或硬件或软件实现的结构或功能来表示；
e)所公开的每个元件可以包括硬件部分(例如包括分离的和集成的电子电路)、软件部分(例如计算机程序)或其任何组合；
f)硬件部分可以包括一个或多个模拟和数字部分；
g)除了特别声明的之外，所公开的任何设备和其各部分可以组合在一起或者分割为更小的部分；
h)除了特别指出的，没有特定的动作序列；
i)术语“多个”元件包括两个或多个所声明的元件，并且不意味着元件数目的任何特定范围，即，多个元件可以只包括两个元件。

Claims (20)

1.一种照明控制系统，包括：
输入设备(1A-1E)，被配置用于侦测在多个维度(101-103)中的运动，和
控制器(150)，被配置用于
将所述多个维度(101-103)的每个维度中的运动映射到对应的照明参数，和
将一个或多个照明参数传输给照明系统(250)，以便根据该一个或多个照明参数影响一个或多个灯(211，212，220)的照明效果的变化。
2.权利要求1所述的系统，还包括照明系统(250)。
3.权利要求1所述的系统，其中，
输入设备(1A-1E)包括一个或多个反馈元件(120)，反馈元件被配置来限制在所述多个维度(101-103)的一个或多个维度上的运动，和
控制器(150)，还被配置来基于所述照明参数控制所述一个或多个反馈元件(120)。
4.权利要求3所述的系统，其中，控制器(150)被配置来基于下述内容的一项或多项来控制所述一个或多个反馈元件(120)：
与一个或多个照明参数相关的一个或多个规则；
在一个或多个照明参数和预定义的一个或多个照明参数(220)之间的差。
5.权利要求1所述的系统，还包括，一个或多个在操作上与控制器(150)结合的输入开关(130)。
6.权利要求5所述的系统，还包括：
存储器，被配置来存储一组或多组照明参数(220)，其中，控制器(150)被配置来基于所述一个或多个开关(130)的状态存储照明参数到存储器，并且基于所述一个或多个开关(130)的状态从存储器里重调用这些照明参数。
7.权利要求1所述的系统，还包括由照明系统(250)控制的一个或多个灯(211，212，220)。
8.权利要求7所述的系统，其中，输入设备(1A-1E)包括所述一个或多个灯(211，212，220)中的至少一个(220)。
9.权利要求1所述的系统，其中，输入设备(1A-1E)包括跟踪球(100)。
10.权利要求9所述的系统，其中，跟踪球(100)被配置来侦测在三个维度(101-103)中的运动。
11.一种控制照明系统(250)的方法，包含：
从配置用于侦测在多个维度(101-103)中的运动的输入设备(1A-1E)接收输入(310)，
将在所述多个维度(101-103)的每个维度中的运动映射到对应的照明参数，和
将该一个或多个照明参数传输到照明系统(250)，以便根据该一个或多个照明参数影响一个或多个灯(211，212，220)的照明效果的变化。
12.权利要求11所述的方法，还包括
在照明系统(250)接收所述一个或多个照明参数，和
基于该一个或多个照明参数改变(365)照明效果。
13.权利要求11所述的方法，还包括基于所述照明参数控制(370)一个或多个反馈元件(120)，该反馈元件被配置来限制输入设备(1A-1E)中的多个维度(101-103)的一个或多个维度上的运动。
14.权利要求13所述的方法，其中，控制(370)一个或多个反馈元件(120)包括应用与所述一个或多个照明参数关联的一个或多个规则来决定运动的限制量。
15.权利要求13所述的方法，其中，控制(370)一个或多个反馈元件(120)包括确定一个或多个照明参数与一个或多个预定义的照明参数(220)之间的差异来决定运动的限制量。
16.权利要求13所述的方法，还包括施加力到所述一个或多个反馈元件(120)上来限制运动。
17.权利要求11所述的方法，还包括
从输入设备(1A-1E)接收(340-355)另一个输入，
并且，基于该另一个输入，执行以下行为之一：
选择性地存储该照明参数，
和选择性地取出这些照明参数。
18.权利要求11所述的方法，还包括基于所述照明参数控制(365)输入设备(1A-1E)中的一个或多个灯(211，212，220)。
19.权利要求11所述的方法，其中，输入设备(1A-1E)包括跟踪球(100)。
20.权利要求11所述的方法，其中，来自输入设备(1A-1E)的输入包括在三个维度(101-103)中的运动的表示。
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