CN102016392B - 具有改善的远程控制的照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明设备，该照明设备包括：形成聚光灯(1)的至少一个光源和反射器系统，被设置成在安装基座(4)中相对地转动聚光灯(1)以便改变照明角度的一个或多个致动器(5)，以及附接到聚光灯(1)且被对准以便获取聚光灯(1)所指向的照明区域(7)的图像的照相机(13)。聚光灯(1)被设计成包括中心区域，从该中心区域可看见照明区域(7)并且该中心区域不向照明区域(7)反射或发射光源的光，其中照相机(13)在聚光灯(1)的光轴(14)上设置在所述中心区域中。利用所提出的照明设备，甚至在其中照明的区域(7)靠近聚光灯(1)的应用中也可以实现聚光灯(1)的准确瞄准，而在照明区域(7)中不造成不希望的阴影。

Description

具有改善的远程控制的照明设备
技术领域
本发明涉及一种照明设备，该照明设备包括：形成聚光灯的至少一个光源和反射器系统；被设置成在安装基座中转动(pivot)聚光灯以便改变所述聚光灯发射的光束的照明角度的一个或多个致动器；以及附接到聚光灯且被对准以便获取聚光灯所指向的照明区域的图像的照相机。
这种照明设备用在其中必须照明物体或场景的许多应用中，特别地以便与周围环境相比强调该物体或场景。本专利中描述的照明设备的优选的应用是用于商店的显示照明，其中要强调的物体或区域比在剧院中、舞台上或者演播室照明中更靠近聚光灯。
背景技术
包括形成聚光灯的光源和反射器系统以及被设置成在安装基座中转动聚光灯以便改变聚光灯发射的光束的照明角度的一个或多个致动器的照明设备称为摇头灯或机器人灯。机器人灯包括相当小的致动电机，其与摇头灯中的电机形成对照的是，成本更低且致动慢得多。因此，机器人灯可以大量地安装并且允许在光设计者无需爬梯子的情况下瞄准发射的光束。致动电机简单地通过线路或者无线地连接到控制站，在控制站，光设计者可以控制聚光灯的转动。
US 6079862A描述了一种用于自动地跟踪要照明的目标的自动跟踪照明设备。聚光灯在天花板表面上支撑以便在水平和垂直方向上转动。水平驱动机构改变聚光灯的水平角度并且垂直驱动机构改变聚光灯的垂直角度。CCD照相机附接到聚光灯的外壳并且拾取要照明的目标区域的图像。要照明的目标由图像识别单元识别，该图像识别单元处理来自CCD照相机的图像。依照目标的所计算的坐标，这些驱动机构被自动地驱动以便在希望的方向上转动聚光灯。
这种照明设备可应用到其中与聚光灯和目标表面之间的距离相比、聚光灯的尺寸和产生的照明效果较小的应用中而没有严重的问题。剧院中、舞台上或演播室照明中大多是这种情况。在用于其中目标区域更靠近聚光灯的商店的显示照明领域，情况并非如此。在这些应用中，聚光灯与照相机轴之间的视差误差降低了瞄准的精度。另一方面，将照相机放置在聚光灯的光轴上在照明的目标区域中产生不希望的阴影。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有对于照明角度的改善的远程控制的照明设备，其允许实现准确的控制，而在照明区域中没有不希望的阴影。
这个目的是利用依照权利要求1的照明设备来实现的。该照明设备的有利实施例是从属权利要求的主题或者公开在说明书的后续部分以及实施例中。
所提出的照明设备包括：形成聚光灯的至少一个光源和反射器系统；被设置成在安装基座中转动聚光灯以便改变聚光灯发射的光束的照明角度的一个或多个致动器；以及附接到聚光灯且被对准以便获取聚光灯所指向的照明区域的图像的照相机。所述聚光灯被设计成包括中心区域，从该中心区域可看见照明区域并且该中心区域不向照明区域反射或发射光源的光，其中照相机在聚光灯的光轴上设置在所述中心区域中。该中心区域优选地面向照明区域。这种聚光灯的反射器系统被设计成在照明的区域中避免任何中心阴影。
通过使用聚光灯的这种特殊设计，可以将照相机设置在聚光灯的光轴上，而不在投射的区域中造成任何阴影。通过如此将照相机放置在光轴上，使得不可能出现视差误差，允许聚光灯的更准确的对准或瞄准。照相机可以被设计或调节成获取具有与被聚光灯照明的区域相同的尺寸的成像区域的图像。如果该照明区域具有圆形形状，那么可以例如掩蔽该图像以便在尺寸和形状上完全与照明区域一致。照相机也可以被设计或调节成获取比照明区域的尺寸更大的成像区域的图像，以便提供对于照明区域更近的周围环境的概观。
利用所提出的照明设备，可以实现用于控制聚光灯的致动器的控制系统的手动的、半手动的和自动的操作。在任何情况下，照相机与聚光灯一起被瞄准。可以例如为CCD或CMOS照相机的照相机的图像示出从照明的表面反射的光。在手动操作中，设计者可以例如查看照相机获取的图像并且通过控制站的图形用户界面控制聚光灯的致动器以便为希望的照明实现聚光灯的正确取向。在这种情况下，通常获取的图像的中心与照明的区域的中心相对应。同样可能的是使用图形用户界面指向获取的图像中的位置，在这种情况下其必须示出比照明的区域的尺寸更大的区域。在这种情况下，自动地控制致动器以使图像居中，即移动聚光灯到希望的目标区域。此外，图像识别算法可以用来检测图像中的希望的目标物体或者目标区域，其中然后也自动地控制致动器以便相应地对准聚光灯。因此，可以与所提出的照明设备一起应用上述US6079862A中描述其实例的这种自动或半自动识别。
所获取的图像数据可以无线地或者通过线路从照相机发送到控制站。这同样适用于用于驱动致动器以转动聚光灯的控制信号。此外，用于移动聚光灯的机械构造并不严格。可以使用任何能够特别是通过在一个或两个维度上转动聚光灯而将聚光灯移动到希望的方向上的已知构造。优选地，致动器是小致动器电机，如从机器人灯中已知的那样。照明设备的光源可以由一个或多个LED(LED：发光二极管)形成或者由UHP灯(UHP：超高性能)形成。如果可用的话，也可以使用适合希望的照明应用的其他光源。这适于允许其光可以由反射器系统聚焦以便形成照明光束的所有种类的光源。归因于用于高效束聚焦的小燃烧点，UHP灯对于所提出的照明设备是特别有利的。
在所提出的设备的一个实施例中，光源由多个不同颜色的LED形成，其发射的光由混合系统混合。通过改变所述多个LED的控制，这种光源可以发射可控颜色的光以便产生感兴趣的照明效果。
在一个有利的实施例中，所提出的照明设备的反射器系统由反射折射或反射光学器件形成，所述光学器件在其光轴上包括具有中心开口的第一反射元件和第二反射元件。第二反射元件小于第一反射元件并且被设计和设置成将沿着光轴通过开口从第一反射元件的背侧进入的光源的光反射到第一反射元件的反射表面。光从第一反射元件的该反射表面向照明区域反射。第一反射元件的反射表面是弯曲的，以便向入射光提供准直效应。这两个反射元件被设计成通过第二反射元件在照明的区域中避免任何中心阴影。这样的反射折射或反射光学器件在本领域中是已知的，例如可从望远镜领域获悉。照相机安装在第二反射元件的背侧并且因而在照明区域中也不造成任何阴影。第二反射元件也可以是弯曲的或者可以是平面的，这取决于整个反射器系统的光学构造。这样的反射折射或反射光学器件的使用具有以下进一步的优点：光源放置在也称为主反射器的第一反射元件之后，并且因而在尺寸上没有严格的限制。因此，由多个LED以及用于混合这些LED的光的混合单元组成的光源可以作为光源设置在主反射器之后。
同样可能的是互换照相机和光源在上述系统中的位置，即将照相机设置在第一反射元件之后并且将光源设置在第二反射元件的背侧。第二反射元件的背侧在这种情况下必须被设计成准直光源的光并且将其向照明区域反射。
在另一有利的实施例中，反射器系统由抛物面反射器形成，其包括用于光源的中心安装杆。所述光源或多个光源在这种情况下安装在该中心安装杆的侧面，其中照相机安装在该安装杆的顶部。
在另一优选的实施例中，聚光灯被设计成使得光源和反射器系统的至少一个反射器元件可相对于彼此运动以便扩大或缩小它们在光轴上的距离。利用这种相对运动，可以改变聚光灯发射的光束的孔径角，并且利用该孔径角，可以改变照明的区域的大小。致动器优选地为电机驱动的致动器，其由控制站控制。此外，照相机包括光学系统，尤其是缩放系统，该系统也可以由一个或多个适当的致动器调节。利用这样的可调节光学器件，也可以通过由控制站控制这些致动器来扩大或缩小照相机的视角。优选地，用于改变照明孔径的致动器的致动耦合到用于致动缩放光学器件的致动器，使得所有致动器同时被驱动并且照明区域在尺寸和位置上总是与成像区域一致。因此，为了瞄准聚光灯，不必操作光源，因为照相机获取的图像总是与照明的区域相同。
本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。
附图说明
下面的示例性实施例结合附图示出了所提出的照明设备及其部件的实例，这没有限制保护范围。
这些附图示出：
图1具有远程控制的照明设备的示意图；
图2所提出的照明设备的第一实例的示意图；
图3所提出的照明设备的第二实例的示意图；以及
图4所提出的照明设备的第三实例的示意图。
具体实施方式
图1为内部可以依照本发明设计的照明设备的示意图。该图示出了发射光束2以照射照明区域7的聚光灯1的外壳，所述照明区域7在这种情况下在墙壁3上。聚光灯1安装在安装基座4上以便可在图1的箭头方向上相对于该安装基座4转动。致动电机5可以由控制站6驱动以便在安装基座4中转动聚光灯。
图2示出了本发明的照明设备的反射器系统的第一实例。该反射器系统在该实例中由反射折射光学器件形成，该反射折射光学器件包括如图2所示地设置的弯曲主反射器9和弯曲辅助反射器10。LED光源11发射的光通过主反射器9中的开口12定向到辅助反射器10的反射表面。从该反射表面，光被向后定向到主反射器10的反射表面，主反射器10的反射表面朝向墙壁3反射光并且准直光以便形成没有阴影的照明区域7。该图中没有示出LED光源11与开口12之间的透镜或透镜系统。根据光源的特性，这样的透镜或透镜系统也可以省略。在辅助反射器10的非反射背侧上，照相机13安装到聚光灯的光轴14上以便获取包括照明区域7的图像。用于成像的照相机13的视角可以由示意性地示为照相机13内部的透镜的缩放光学器件调节。整个反射器系统和光源设置在聚光灯1的外壳8的内部。由于照相机13安装在聚光灯1处，使得它与聚光灯一起被瞄准，因而照相机13获取的并且在控制站6处显示的图像示出从照明区域7反射的聚光灯1的光。
代替单个LED光源11的是，多个LED 11可以与用于混合由这些LED光源11发射的光的混合系统15一起形成光源，以便形成一个混合的光束。使用利用这种混合系统15的不同颜色的LED，通过适当地控制单个LED光源11，可以可控地改变发射的光的颜色。由于这种光源需要一些空间，因而如图3中所示的反射折射或反射光学器件的使用是有利的，因为光源可以设置在主反射器9之后，而不会急剧增大灯外壳8。
图4示出了所提出的照明设备的另一实施例。该设备的反射器系统包括抛物面反射器16。照相机13放置在承载用于照明的LED光源11的安装杆17的顶部。
图4示出了两个箭头18、19，其指示安装杆17相对于反射器16的相对运动以及设置在照相机13内部的缩放光学器件的透镜的相对运动的可能性。利用安装杆17与抛物面反射器16之间的相对运动，可以实现光束孔径角调节。该相对运动可以由可被控制站控制的适当电机致动器执行。通过相同的方式，可以经由控制站通过适当的致动装置调节照相机13的缩放光学器件。通过在抛物面镜16与安装杆17相对于彼此运动时同步地调节照相机13的缩放光学器件，可以耦合这些运动，使得照相机13总是准确地示出场景被照明的部分。
尽管在所述附图和前面的描述中已经详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。上面以及权利要求书中描述的不同实施例也可以加以组合。本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求的研究，能够理解并实施所公开实施例的其他变型。例如，反射器系统的构造并不限于附图中的示例性构造。这同样适用于光源的设计，其可以包括另一种设置的LED或者其他类型的发光设备。反射表面也可以基于全反射。
在权利要求中，动词“包括”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并没有排除复数。在相互不同的从属权利要求中陈述了技术手段这一事实并不意味着这些技术手段的组合不可以被有利地使用。权利要求中的附图标记不应当解释为限制了这些权利要求的范围。
附图标记列表
1    聚光灯
2    光束
3    墙壁
4    安装基座
5    致动电机
6    控制站
7    照明区域
8    外壳
9    主反射器
10   辅助反射器
11   LED光源
12   开口
13   照相机
14   光轴
15   混合系统
16   抛物面反射器
17   安装杆
18   箭头
19   箭头

Claims (7)

1.一种照明设备，包括：
-形成聚光灯(1)的至少一个光源和反射器系统，
-一个或多个致动器(5)，设置成在安装基座(4)中转动聚光灯(1)以便改变所述聚光灯(1)发射的光束(2)的照明角度；以及
-照相机(13)，附接到聚光灯(1)且被对准以便获取聚光灯(1)所指向的照明区域(7)的图像，
其中所述聚光灯(1)被设计成包括中心区域，从该中心区域可看见照明区域(7)并且该中心区域不向照明区域(7)反射或发射光源的光，所述照相机(13)在聚光灯(1)的光轴(14)上设置在所述中心区域中，
其中所述反射器系统由抛物面反射器(16)形成，其包括在侧面上承载所述至少一个光源的中心安装杆(17)，所述照相机(13)设置在该安装杆(17)的顶部。
2.依照权利要求1的设备，
其中所述致动器(5)经由远离所述聚光灯(1)的控制站(6)控制。
3.依照权利要求2的设备，
其中所述照相机(13)通过线路或者无线地连接到用于显示照明区域(7)的图像的监视器。
4.依照权利要求3的设备，
其中所述控制站(6)包括允许用户在所述图像中标记感兴趣的点或感兴趣的区域的图形用户界面，并且其中所述致动器(5)由所述控制站(6)自动地控制以便将聚光灯(1)瞄准感兴趣的点或感兴趣的区域。
5.依照权利要求1的设备，
其中所述光源由多个不同颜色的LED(11)以及混合系统(15)形成，所述混合系统(15)用于在LED(11)发射的光入射到所述反射器系统上之前混合所述LED(11)发射的光。
6.依照权利要求1的设备，
其中所述光源以及所述反射器系统的至少主反射元件可沿着光轴(14)相对于彼此运动以便改变聚光灯(1)发射的光束(2)的孔径角，
其中照相机(13)包括可调节以改变照相机(13)的视角的光学系统，并且
其中所述光源和主反射元件的所述相对于彼此运动以及照相机(13)的光学系统的所述调节相耦合以便同步地执行，使得照明区域(7)总是与照相机(13)成像的区域一致。
7.依照权利要求6的设备，
其中聚光灯(1)包括一个或多个用于执行光源与主反射元件的相对运动的电驱动致动器，并且其中照相机(13)包括一个或多个用于调节所述光学系统的电驱动致动器。
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