CN107801270A - 直升机搜索灯以及调整直升机搜索灯的光输出的方法 - Google Patents

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Abstract

一种直升机搜索灯(1)包括：照明布置(2)，所述照明布置包括至少一个光源(10、20)且具有可调整的光输出；光检测器(30)，所述光检测器被配置成检测由地面(200)和/或由所述地面(200)上的至少一个物品反射的光，且提供与检测到的光量相关的检测信号；以及控制单元(40)，所述控制单元耦合到所述光检测器(30)以用于接收所述检测信号，且耦合到所述至少一个光源(10、20)以用于控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。所述控制单元(40)被配置成：(A)选择性地接通和切断所述至少一个光源(10、20)的至少一个子集；(B)从所述检测信号确定第一光检测值(w1)，所述第一光检测值(w1)指示在切断所述至少一个光源(10、20)的所述至少一个子集时检测到的光量；(C)从所述检测信号确定第二光检测值(w2)，所述第二光检测值(w2)指示在接通所述至少一个光源(10、20)的所述至少一个子集时检测到的光量；以及(D)依据所述第一光检测值(w1)和所述第二光检测值(w2)的函数来控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。

Description

直升机搜索灯以及调整直升机搜索灯的光输出的方法
本发明的领域是外部直升机照明。本发明尤其涉及直升机搜索灯。
直升机常常配备有所谓的直升机搜索灯。此类直升机搜索灯用于照射直升机的环境，尤其用于照射在直升机前方和下方的区域中的地面。直升机搜索灯尤其在着陆过程期间特别用于检查地面上的潜在障碍，例如电线、树等。
操作当前可用的直升机搜索灯的结果在所有环境条件下并不令人满意。举例来说，由搜索灯照射的区域与未被搜索灯照射的其周围环境的亮度之间的大对比度(即，较大差异)可能会使飞行员的视觉感知变差。
因此，将会有益的是提供能够在广泛范围的环境条件下提供改善的照度的直升机搜索灯。
本发明的示例性实施例包括一种直升机搜索灯，所述直升机搜索灯包括：照明布置，其具有至少一个光源且具有可调整的光输出；光检测器，其被配置成检测由地面和/或地面上的至少一个物品反射的光且用于提供与检测到的光量相关的检测信号；以及控制单元，其耦合到所述光检测器以用于接收检测信号，并且耦合到所述至少一个光源以用于控制所述照明布置的所述可调整的光输出。所述控制单元被配置成：选择性地接通和切断至少一个光源的至少一个子集；确定来自检测信号的第一光检测值，所述第一光检测值指示在切断所述至少一个光源的所述至少一个子集时检测到的光量；以及确定来自检测信号的第二光检测值，所述第二光检测值指示在接通所述至少一个光源的所述至少一个子集时检测到的光量。所述控制单元进一步被配置成依据所述第一光检测值和所述第二光检测值的函数来控制照明布置的可调整的光输出。
本发明的示例性实施例还包括一种调整直升机搜索灯的光输出的方法，其中所述直升机搜索灯具有照明布置，所述照明布置包括至少一个光源且具有可调整的光输出，其中所述方法包括以下步骤：
(a)切断所述至少一个光源的至少一个子集；
(b)检测由地面和/或地面上的至少一个物品反射的环境光且提供第一光检测值，所述第一光检测值指示所检测到的光量；
(c)接通所述至少一个光源；
(d)检测由地面和/或地面上的至少一个物品反射的光且提供第二光检测值，所述第二光检测值指示所检测到的光量；以及
(e)依据所述第一和第二光检测值的函数来控制照明布置的可调整的光输出。
本发明的示例性实施例允许通过依据由独立于直升机的环境光(例如，月光或其他光源)提供的照度来控制照明布置的可调整的光输出而增强飞行员对环境的视觉感知。
可以通过将直升机搜索灯控制成使得其发射允许飞行员清楚地看到被照射对象所需的那么少的光来增强飞行员的视觉感知，而不会产生过度照射，过度照射将限制飞行员对非照射区域的外围视觉。
根据另一实施例，第一光检测值和第二光检测值的函数是第二光检测值与第一光检测值之间的比率，且控制单元被配置成控制照明布置的可调整的光输出，使得第二光检测值与第一光检测值之间的比率接近预定比率目标值。
在此上下文中，“接近”是指控制照明布置的可调整的光输出，使得所述比率在实际条件下在技术上尽可能接近预定比率目标值，所述实际条件包括实际环境/外部光、地面的反射率条件，和直升机搜索灯的照度容量的限制。
根据另一实施例，可以控制照明布置的可调整的光输出，使得第二光检测值与第一光检测值之间的比率在预定范围内，所述预定范围是由下限比率和上限比率来界定。
根据另一实施例，目标比率值在1∶5与1∶50之间，尤其在1∶5与1∶15之间，更具体来说是大约1∶10。已经发现此类目标值对于实现飞行员的良好的视觉感知是有益的。此类目标比率值会产生良好照射的点，但它们还限制总的光污染，所述光污染将有害于对照射点之外的区域的外围视觉和其中切断搜索灯的情形的感知。
根据另一实施例，控制单元被配置成控制照明布置的可调整的光输出，使得第二光检测值超过预定最小照度值。所述第一和第二光检测值尤其可以是照度值，且预定最小照度值可以在50勒克斯与500勒克斯之间，尤其在50勒克斯与150勒克斯之间的范围内，更具体来说是大约100勒克斯。已经发现此类最小照度值对于实现足够的最小照度是有益的。
通过基于预定目标比率值与第二光检测值的预定最小照度值的组合来控制照明布置的可调整的光输出，根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯可以检测和调整绝对和相对的亮度水平，并且考虑到所述水平，以便散出尽可能少的光，但仍然提供有区别的搜索灯照度，从而增强飞行员的感知。
根据另一实施例，超过或至少达到第二光检测值的预定最小照度值优先于第二光检测值与第一光检测值之间的比率接近预定比率目标值的要求。即，在非常暗的环境中(新月和/或在浓密云层下)，虽然聚光灯一般不应该超过相对于环境光的预定目标比率值(例如，10x)，但超过所述重新确定的目标比率值以确保最小有用的照度，即，超过预定最小照度值，其在此情况下将是限制性因素。在相当亮的条件下(满月和/或存在外部灯)，将灯开启地亮得多，以便使比率尽可能接近预定目标比率值。在此类情形中，限制性因素不是最小照度值，而是预定目标比率值。
根据另一实施例，控制单元被配置成通过反馈控制回路使用由光检测器提供的信号作为用于调整照明布置的可调整的光输出的输入值来调整照明布置的可调整的光输出。
根据另一实施例，控制单元被配置成基于反复地、尤其是周期性地接通和切断至少一个光源的至少一个子集并且反复地确定第一和第二光检测值而反复地调整照明布置的可调整的光输出。切断光源允许确定在切断光源时的未照射地面的亮度。
通过交替地接通和切断至少一个光源的至少一个子集，可以连续地确定未照射地面的亮度，且可以根据改变的环境条件、尤其是地面的改变的亮度来连续地调整直升机搜索灯的操作。地面的亮度可以由于改变的环境光条件和/或由于地面的改变的反射特性(例如，当直升机从多树木区域飞到被雪覆盖的区域、飞过明亮的城市或飞过水面时)而改变。
在另一实施例中，控制照明布置的可调整的光输出可以基于多个连续时间周期(例如，指示在切断至少一个光源的至少一个子集时检测到的光量的多个连续第一光检测值)的平均值或积分。使用多个连续时间周期的平均值或积分会增强控制质量。具体来说，可以避免可能由于地面或环境/外部光的较短和/或意外人为因素而导致的照度振荡。类似地，可以使用多个连续第二光检测值的平均值或积分。
根据另一实施例，控制照明布置的可调整的光输出包括采用脉冲宽度调制并且通过调整所述脉冲宽度调制的占空因数来周期性地接通和切断至少一个光源的至少一个子集。脉冲宽度调制是用于调整由直升机搜索灯发射的光量的便利措施，尤其当直升机搜索灯的至少一个光源包括LED时。换句话说，根据脉冲宽度调制来控制可调整的光输出是对至少一个光源的至少一个子集进行调光的便利方式。周期性地接通和切断至少一个光源的至少一个子集允许容易地在切断至少一个光源的时间周期期间确定(测量)未被照射地面的亮度。
根据另一实施例，照明布置包括泛光灯模式和聚光灯模式，且照明布置可以在泛光灯模式与聚光灯模式之间切换。控制单元尤其可以被配置成视第一光检测值和第二光检测值而定在泛光灯模式与聚光灯模式之间切换照明布置。聚光灯模式提供相对较小的高度照射区域，而泛光灯模式提供相对宽大的弱照射区域，其中泛光灯模式中的照射的亮度低于聚光灯模式中的照射的亮度。在泛光灯模式与聚光灯模式之间切换是用于根据当前需要来调整由直升机搜索灯提供的照度的一个选项。
根据另一实施例，照明布置包括以泛光灯模式操作的至少一个光源的第一子集，和以聚光灯模式操作的至少一个光源的第二子集。分别针对泛光灯模式和聚光灯模式提供光源的两个不同子集允许优化以所述两个模式发射的光的图案。进一步允许以两个模式在高效率下操作直升机搜索灯。光源的第一子集和第二子集可以是可以经由脉冲宽度调制而进行调光的，以便实现对光输出的更精细调整。
根据另一实施例，光检测器是亮度检测器。亮度检测器允许对由地面和/或地面上的至少一个物品反射的光量进行非常准确的测量。亮度测量值是对人眼感知的亮度的合适指示。因此允许调整尤其让人眼舒适的直升机搜索灯的光输出。
根据另一实施例，光检测器被配置成虚拟点测量，即，由光检测器检测到的区域与被照射区域相比较小，且因此可以解译为指示被照射区域的亮度。光检测器的检测角度尤其可以比照明布置的光发射角度显著更小，例如，小至少十倍。在一个实施例中，光检测器的检测角度小于或等于5°，尤其小于或等于3°。如果光检测器的检测角度将在与光分布的张开角度相同的范围内，那么光检测器将能够仅测量反射率，但其可能考虑不到平方根距离/亮度相关性。然而，极大地限制光检测器的检测角度允许使用光电检测器来代替相对昂贵的亮度检测器作为光检测器。
根据另一实施例，光检测器可以包括准直透镜和/或抛物面反射器。准直透镜和/或抛物面反射器被配置成限制光检测器的检测角度。准直透镜和/或抛物面反射器允许以高信号-噪声(S/N)比率来有效地约束光检测器的检测角度。
根据另一实施例，光检测器可以是提供环境亮度的空间分辨记录的CCD传感器。
关于附图来描述其他示例性实施例，其中：
图1示出包括根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯的直升机；
图2示出根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯的俯视图；
图3示出贯穿图2中示出的直升机搜索灯的横截面视图；
图4说明由根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯发射的光的示例性角度强度分布；
图5是根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯的示意图；
图6说明脉冲宽度调制的信号。
图7说明由于采用图6中示出的脉冲宽度调制来控制直升机搜索灯的照明布置而产生的地面的亮度。
图8示出说明本发明的示例性实施例对地面上的照度的影响的各个图。
图1示出在地面200上方高度H处飞行的直升机100。直升机100配备有安装到直升机100的前下部分的直升机搜索灯1。直升机搜索灯1包括具有可调整的光输出的照明布置2，其中关于图2和图3详细地描述了照明布置2。图1中的线70指示由直升机搜索灯1发射的光的主要方向。
直升机搜索灯1的照明布置2可以具有至少两种操作模式：泛光灯模式和聚光灯模式。聚光灯模式有时被称为“搜索模式”或“铅笔模式”。
当直升机搜索灯1以聚光灯模式操作时，大体上在线70的方向上从直升机搜索灯1发射窄光束75，如由虚线示意性地界定。飞行员因此可以检查在位置P周围的区域AA中的地面200，其中表示主要光发射方向的线70接触地面200。在聚光灯模式中，沿着主要光发射方向使由直升机搜索灯1发射的光成束。因此，在位于位置P周围的相对小的区域AA中地面200被明亮地照射，从而允许飞行员进行严密和透彻的检查。
在泛光灯模式中，照明布置2的照明功率分布在线72之间，从而在主要光发射方向70周围界定广得多的圆锥区73。圆锥区73可以具有大约100°的张开角度，这由图1中示出的两个角度74指示。通过使用泛光灯模式，飞行员可以比在聚光灯模式中检查更大片区的环境。因为在泛光灯模式中，直升机搜索灯1的照明功率比在聚光灯模式中分布在更大的角度区内，且因此分布在更大的范围内，所以地面200的照度大大地小于在聚光灯模式中。因此，通常仅当直升机100在相对接近地面200的低高度H(例如，达20m或30m的高度H)处飞行时使用泛光灯模式。在此情形中，由于距地面200的距离缩短，因此在泛光灯模式中到达地面的光量足以进行地面检查。
图2示出根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯1的照明布置2的俯视图。
照明布置2包括具有圆柱形侧壁5的灯头部4，所述灯头部的上部边缘在图2的俯视图中示出为圆。照明布置2进一步包括分别布置在灯头部4内的六个第一光源10(光源的第一子集)和六个第二光源20(光源的第二子集)。
第一和第二光源10、20中的每一者与对应的光学系统12、22相关联。第一光源10中的每一者具有与其相关联的相应的第一光学系统12，且第二光源20中的每一者具有与其相关联的相应的第二光学系统22。
在图2的示例性实施例中，第一光学系统12具有等同设计。光源10、20和光学系统12、22的相应组合的形状也是圆柱形。
第一光源10和对应的光学系统12的组合具有允许将这些组合中的六者布置在灯头部4内的等边(虚拟)六边形的拐角处的大小，在图2中通过虚线指示所述六边形。
在介于所述六个组合与灯头部4之间提供的空间中布置所述六个第二光源20，所述六个组合分别由所述第一光源10和相关联的光学系统12组成。第二光源20中的每一者与相应的第二光学系统22相关联。由第二光源20和相关联的第二光学系统22组成的这些组合分别被封装在第一光源10中的两者与灯头部4的圆柱形侧壁5之间。
操作第一光源10以用于提供照明布置2的聚光灯模式。操作第二光源20以用于提供照明布置2的泛光灯模式。
直升机搜索灯1进一步包括光检测器30，所述光检测器可以布置在由第一光源10形成的六边形的中心。
替代地，可以将光检测器30安装在照明布置2和/或直升机100的另一位置处。光检测器30例如可以位于外壳4内的第一和第二光源10、20中的任一者的位置处。在此情况下，第一或第二光源10、20可以布置在照明布置2的中心，即，在图2中示出的光检测器30的位置。在图中未示出的另一配置中，光检测器30可以在照明布置2的外壳4外部布置在直升机100的机身处。
在图3中示出在图2中示出的直升机搜索灯1的横截面视图。沿着在图2中绘制的线S定向图3的横截面平面。图3的横截面视图说明外壳4的圆柱形壁5的笔直延伸(在顶部/底部维度上)。直升机搜索灯1具有在图3的观看平面中被描绘为顶侧的光发射侧LE，和在图3的观看平面中被描绘为底侧的排热侧HD。为了所述排热，外壳4配备有冷却肋状部结构6，从而为布置在外壳4内的光源10、20提供散热器。
在图3中示出的横截面视图中说明第一光源10。第一光学系统12布置在第一光源10上方和周围。第一光学系统12包括准直透镜和/或准直反射器。如图3的示例性光射线13所说明，准直透镜和准直反射器以一种方式更改由第一光源10发射的光射线13的方向，使得所述光线全部在大体上相同的方向上(即，在图3的观看平面中朝向顶部)离开直升机搜索灯1。此大体上准直的光是由处于聚光灯模式的直升机搜索灯1发射。
在图3的横截面视图中可以看到布置成邻近于外壳4的圆柱形侧壁5的两个第二光源20。换句话说，一个第二光源20邻近于外壳4的侧壁5在图3的观看平面中布置在直升机搜索灯1的右侧上，而另一第二光源20邻近于外壳4的侧壁5在图3的观看平面中布置在直升机搜索灯1的左侧上。
两个第二光源20中的每一者包括与其相关联的第二光学系统22。第二光学系统22在图3的观看平面中布置在第二光源20上方和周围。在图2和图3的示例性实施例中，每个第二光学系统22包括反射器和透镜。反射器朝向主要光发射方向，即，朝向垂直于外壳4(即，垂直于整个直升机搜索灯1)的方向，反射由相应的第二光源20发射的光的一部分。而且，透镜朝向主要光发射方向折射由相应的第二光源20发射的光的一部分。第二光源20的光的实质部分以不变的方式离开直升机搜索灯1，从而提供光输出的广张开角度。总的来说，第二光学系统22以一种方式被设计成使得受控制的杂散光分布离开直升机搜索灯1。这通过图3的示例性光射线23来说明。还有可能第二光学系统22中的每一者包括提供受控制的杂散光分布的相应透镜。由处于泛光灯模式的直升机搜索灯1发射来自第二光源20的光。
第一和第二光源10、20可以包括LED，尤其是发射可见光范围内的光(即，人眼可见的光)的LED。替代地或另外，第一和第二光源10、20中的至少一者可以被配置成发射人眼在例如夜视装置等适当装置的帮助下可见的红外和/或紫外光。
图4说明由以聚光灯模式操作的根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯1的照明布置2发射的光的示例性角度强度分布。
由照明布置2发射的光锥具有大约3°的半束角(β/2)和在束中心(处于角度0°)的310,000坎德拉到320,000坎德拉的峰值强度。因此，图4示出由照明布置2发射的光集中于具有大约6°的张开角度β的窄束。
图5是描绘根据本发明的示例性实施例的直升机搜索灯1的示意图。
图5尤其示出两个示例性光锥41、42。光锥41、42中的每一者分别由第一光源10发射。技术人员将理解，还可以针对由第二光源20发射的光锥绘制类似的图片。技术人员将进一步理解，光锥实际上在远场完全重叠，即，两个光锥实际上照射相同的地面面积，因为直升机搜索灯1与地面之间的距离一般比两个第一光源10之间的距离大得多。由于可以在图5中所描绘的有限的延伸，所以在图5中未示出此远场效应，但技术人员将容易了解。出于此原因，由直升机搜索灯1发射的光束的张开角度β仅指示为光锥41的张开角度。
图5示出被光锥41、42覆盖的地面200的面积AA随着距光源10的增加的距离Di而增加。实际上，面积AA的量与距离Di呈平方地增加。因此，被照射区域AA的亮度随着与光源10的增加的距离Di而呈平方地减小。
根据本发明的示例性实施例，测量被照射区域AA的恒定或至少大体上恒定中心部分CC的亮度。尤其通过光检测器30来测量被照射区域AA的恒定中心部分(检测区域)CC的亮度。
光检测器30的一个可能的选项是市售的亮度检测器(其包括光电检测器，所述光电检测器可以包括CCD)与测距仪的组合。此类亮度检测器允许根据由光电检测器检测到的所反射的光的量与直升机100和所照射的表面区域AA之间的距离Di的组合来计算地面200的亮度，所述距离是由测距仪测量。
作为亮度检测器的较不复杂、可以更容易实施且较不昂贵的替代方案，可以使用检测角度α被限制于相对窄的角度的光检测器30。由于相对小的检测角度α，检测区域CC的大小将保持基本上恒定，即使光检测器30与地面200之间的距离Di改变也如此。
检测角度α尤其可以比光锥41、42的张开角度β小至少一数量级(十倍)。
因为在此情况下被光检测器30覆盖的检测区域CC的大小基本上独立于光检测器30与地面200之间的距离Di，所以此光检测器30基本上执行虚拟点测量。可以将此测量的结果解译为亮度的指示。亮度的此近似适合于控制根据本发明的示例性实施例的第一和/或第二光源10、20的所要目的。
相比而言，如果光检测器30的检测角度α将在与光锥41、42的光分布的张开角度β相同的范围内，那么光检测器30将仅测量反射率，而可以不根据距离/亮度相关性进行调整。因此，将光检测器30的检测角度α选择为显著小于根据示例性实施例的光源10、20的张开角度β。
可以使用包括销孔孔径的光学系统35或具有比销孔孔径更好的信号-噪声(S/N)比率的光学系统35(例如，准直透镜和/或抛物面反射器)来用于适当地减小光检测器30的检测角度，尤其减小到小于或等于3°的检测角度。
直升机搜索灯1进一步包括控制单元40。可以在灯头部4内或旁边提供控制单元40。替代地，控制单元40可以布置在直升机100的另一部分中，例如，布置在直升机100的驾驶舱中。
将由光检测器30提供的检测信号递送到控制单元40，所述控制单元尤其可以包括反馈控制回路。为了实现地面200的所要照度，控制单元40被配置成在聚光灯模式与泛光灯模式之间切换，且/或基于由光检测器30提供的检测信号而采用脉冲宽度调制对由光源10、20发射的光进行调光，如之前描述。
控制单元40尤其包括切换电路45。切换电路45电耦合到电源(未示出)，以及电耦合到第一和第二光源10、20。切换电路45允许选择性地接通和切断第一和第二光源10、20。切换电路45尤其允许在聚光灯模式与泛光灯模式之间切换，在所述聚光灯模式中，接通第一光源10且切断第二光源20，在所述泛光灯模式中，接通第二光源20且切断第一光源10。切换电路45进一步可以允许以组合模式操作直升机搜索灯1，在所述组合模式中，同时接通第一和第二光源10、20。
另外，控制单元40被配置成尤其通过采用脉冲宽度调制(PWM)对第一光源10和/或第二光源20进行调光。通过脉冲宽度调制进行调光包括：周期性地接通和切断第一光源10和/或第二光源20且改变占空比，即，其中接通光源10、20的时间周期的长度与其中接通和切断光源10、20的时间周期的组合长度的比率，以便调整由第一光源10和/或第二光源20输出的光量。
图6说明此脉冲宽度调制(PWM)的示例性实施例。在图6中，在垂直y轴上随时间t(x轴)描绘由照明布置2发射的光量I。
周期性地在第一时间周期T1期间切断照明布置2的第一光源10和/或第二光源20且在连续的第二时间周期T2期间接通它们。尤其可以在50Hz与200Hz之间的频率下、尤其在100Hz到150Hz的频率下接通和切断第一光源10和/或第二光源20。
在图6中示出的实例中，第一时间周期T1的长度等于第二时间周期T2的长度。此对应于50％的占空比。然而，这仅是示例性的。尤其可以通过改变占空比R来对照明布置2进行调光，所述占空比即为第二时间周期T2(接通时间)与第一时间周期T1(切断时间)和第二时间周期T2(接通时间)的组合的比率(R＝T2/(T1+T2))。具体来说，通过延长第二时间周期T2和/或通过缩短第一时间周期T1来增加占空比R，以便增加由照明布置2发射的光量I。为了减少由照明布置2发射的光量，通过缩短第二时间周期T2和/或通过延长第一时间周期T1来减小占空比R。
图7说明由于采用在图6中示出的脉冲宽度调制的实例来控制直升机搜索灯1的照明布置2而产生的地面200的亮度L。
在其中切断照明布置2的全部光源10、20的第一(切断)时间周期T1期间，地面200的亮度L等于第一值(环境照明亮度值)L1，其来自从地面200反射的环境光(例如，月光)。
在其中接通照明布置2的光源10、20的至少一个子集的第二(接通)时间周期T2期间，地面20的亮度L等于第二值(头部光照射的亮度值)L2＞L1。增加的亮度L2是由于环境光(环境照明亮度值L1)与由照明布置2的光源10、20的被启动子集提供的额外量的光的组合。
L1在T1上的积分产生第一光检测值w1(在图7中示出的情况下：w1＝L1*T1)，且L2在T2上的积分产生第二光检测值w2(在图7中示出的情况下：w2＝L2*T2)。还有可能在多个接通/切断时间上执行积分。通过调整时间周期T1和/或T2的长度，可以选择性地调整第二和第一光检测值w2、w1之间的比率r＝w2/w1，尤其可以将所述比率调整为接近所要的目标比率rT。
图8示出说明本发明的示例性实施例对地面200上的照度的影响的各个图。在图8中示出的图尤其指示地面200上的时间平均照度(＝发光强度/距离2)(y轴)与距地面的高度/距离H(x轴)的函数关系。
虚线曲线80指示由根据现有技术的直升机搜索灯1，即，由不是连续地进行调光而是仅在泛光灯模式与聚光灯模式之间切换的直升机搜索灯1产生的照度I。
在低高度H(H＜20m)处，直升机搜索灯1以泛光灯模式操作。随着高度H增加，地面200上的照度I按照高度H的二次函数而减小。在大约20m的高度H处，地面200上的照度I接近由环境光产生的大约10勒克斯的照度I。当地面200上方的高度H进一步增加时，直升机搜索灯1从泛光灯模式切换为聚光灯模式。将直升机搜索灯1从泛光灯模式切换为聚光灯模式导致地面200上的照度I从大约10勒克斯增加到大约600勒克斯。在聚光灯模式中，增加的照度I集中于区域AA，所述区域大大小于在泛光灯模式中。随着进一步增加地面上方的高度，地面200上的照度I再次减小。
因此，在由虚线曲线80指示的常规的操作模式中，在被照射区域的照度(其可以大于1000勒克斯)与未被照射的区域的照度(10勒克斯)之间存在较大的对比度r。此较大的对比度r很可能使飞行员的视觉感知，尤其是对被照射区域之外的外围区域的视觉感知变差。
虚线曲线82说明类似的环境情形，即，地面200上的环境照度为10勒克斯的情形。然而，在由虚线曲线82表示的情形中，根据本发明的示例性实施例，对直升机搜索灯1进行调光，即，由直升机搜索灯1发射的光量受到控制。具体来说，地面200的被照射区域的照度受限于100勒克斯，即，是环境照度10勒克斯的十倍(所要的目标比率rT是10)。此导致在达大约50m的高度H下由水平曲线指示的地面的恒定照度。
在50m以上的高度H处，直升机搜索灯1的容量甚至当以全强度操作时也不足以产生地面200上的100勒克斯或更大的照度。因此，地面200上的照度在50m以上的高度H下减小。
通过以下方式实现地面200上的恒定照度。在其中由泛光灯模式产生的最大照度已经下降到100勒克斯的大约10m的高度以下，直升机搜索灯以泛光灯模式操作，其中经由脉冲宽度调制进行适当的调光会将地面200上的照度减小到100勒克斯。在大约10m的高度以上且在大约50m的高度以下，直升机搜索灯以聚光灯模式操作，其中经由脉冲宽度调制进行适当的调光会将地面200上的照度减小到100勒克斯。如已经在上文所述，直升机搜索灯在大约50m以上的高度下以聚光灯模式以全强度操作。
对于5勒克斯的环境照度，直升机搜索灯仍然可以根据虚线曲线82发射光输出。具体来说，地面上100勒克斯的值可以是直升机搜索灯的照度的预定最小值。在此情况下，虽然比率r将为20，但直升机搜索灯将仍然针对尽可能多的高度提供100勒克斯的照度。换句话说，照度的预定最小值优先于针对此类低环境照度的第二光检测值与第一光检测值之间的比率。
实线曲线84说明类似的情形，其与先前描述的情形(虚线曲线82)的不同之处在于环境照度是30勒克斯。因此，对于达地面200上方大约30m的高度H，地面200上的最大照度被限制于300勒克斯(＝10x30勒克斯)。在更大高度H处，即，在超过30m的高度处，直升机搜索灯1的容量甚至当其以全强度操作时也不足以产生地面200上的300勒克斯或更大的照度。因此，地面200上的照度随着进一步增加高度H而减小。以如上文相对于10勒克斯的环境照度所描述的类似方式使用调光的泛光灯模式和调光的聚光灯模式。还有可能针对所有高度经由在聚光灯模式中对光源的适当调光来实现所要的照度。
虚线曲线86说明其中环境照度是1000勒克斯的情形。因此，地面200上的最大照度受限于10000勒克斯(＝10x1000勒克斯)。然而，直升机搜索灯1的容量甚至在聚光灯模式中仅针对地面以上的较小高度H才能够产生此照度，尤其针对达大约10m的高度H。对于更大的高度H，即，对于超过10m的高度，直升机搜索灯1的容量甚至当其以全强度以聚光灯模式操作时也不足以产生地面200上的10000勒克斯或更大的照度。因此，当地面200上方的高度H超过10m时，地面200上的照度减小。在此情况下，可以在所有高度下使用聚光灯模式，其中在10m或更小的高度下进行合适的调光。
在图8中说明的所有照明情形中，由直升机搜索灯1照射的区域与地面200的非照射区域之间的对比度r不超过10。因此，可以可靠地避免由于过高的对比度r而使飞行员的视觉感知变差。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以作出各种改变，且可以使用等效物代替其元件。另外，在不脱离本发明的本质范围的情况下，可以作出许多修改来使特定情形或材料适应本发明的教导。因此，期望本发明不限于所公开的特定实施例，而是，本发明将包括属于所附权利要求书的范围的所有实施例。

Claims (15)

1.一种直升机搜索灯(1)，所述直升机搜索灯包括：
照明布置(2)，所述照明布置包括至少一个光源(10、20)且具有可调整的光输出；
光检测器(30)，所述光检测器被配置成检测由地面(200)和/或所述地面(200)上的至少一个物品反射的光，且提供与检测到的光量相关的检测信号；以及
控制单元(40)，所述控制单元耦合到所述光检测器(30)以用于接收所述检测信号，且耦合到所述至少一个光源(10、20)以用于控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出；
其中所述控制单元(40)被配置成：
(A) 选择性地接通和切断所述至少一个光源(10、20)的至少一个子集；
(B) 从所述检测信号确定第一光检测值(w1)，所述第一光检测值(w1)指示在切断所述至少一个光源(10、20)的所述至少一个子集时检测到的光量；
(C) 从所述检测信号确定第二光检测值(w2)，所述第二光检测值(w2)指示在接通所述至少一个光源(10、20)的所述至少一个子集时检测到的光量；以及
(D) 依据所述第一光检测值(w1)和所述第二光检测值(w2)的函数来控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。
2.根据权利要求1所述的直升机搜索灯(1)，其中所述控制单元(40)被配置成基于反复地、尤其是周期性地接通和切断所述至少一个光源(10、20)的所述至少一个子集且反复地确定所述第一和第二光检测值(w1，w2)来反复地调整所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。
3.根据权利要求1或2所述的直升机搜索灯(1)，其中所述第一光检测值(w1)和所述第二光检测值(w2)的所述函数是所述第二光检测值(w2)与所述第一光检测值(w1)之间的比率(r)，且其中所述控制单元(40)被配置成控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出，使得所述第二光检测值(w2)与所述第一光检测值(w1)之间的所述比率(r)接近比率目标值(rT)。
4.根据权利要求3所述的直升机搜索灯，其中所述目标比率值(rT)在5与50之间，尤其在5与15之间，更尤其为大约10。
5.根据前述权利要求中任一项所述的直升机搜索灯(1)，其中所述控制单元(40)被配置成控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出，使得所述第二光检测值(w2)超过预定最小值。
6.根据权利要求5所述的直升机搜索灯(1)，其中所述第一和第二光检测值(w1，w2)是照度值，且其中所述预定最小值在50勒克斯与500勒克斯之间，尤其在50勒克斯与150勒克斯之间，更尤其为大约100勒克斯。
7.根据前述权利要求中任一项所述的直升机搜索灯(1)，其中控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出包括采用脉冲宽度调制来周期性地接通和切断所述至少一个光源(10、20)的所述至少一个子集，且调整所述脉冲宽度调制的占空因数以用于调整所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。
8.根据前述权利要求中任一项所述的直升机搜索灯(1)，其中所述照明布置(2)具有泛光灯模式和聚光灯模式，且其中所述照明布置(2)可以在所述泛光灯模式与所述聚光灯模式之间切换，其中所述控制单元(40)尤其被配置成视所述第一光检测值(w1)和所述第二光检测值(w2)而定在所述泛光灯模式与所述聚光灯模式之间切换所述照明布置(2)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的直升机搜索灯(1)，其中所述光检测器(30)是亮度检测器且/或其中所述光检测器(30)的检测角度(α)比所述照明布置(2)的光发射角度(β)显著更小，尤其至少小至十分之一，其中所述光检测器(30)的所述检测角度(α)尤其小于或等于3°，其中所述光检测器(30)尤其包括准直透镜(35)和/或抛物面反射器，其中所述准直透镜(35)和/或所述抛物面反射器限制了至少一个光检测器(30)的所述检测角度。
10.一种调整直升机搜索灯的光输出的方法，其中所述直升机搜索灯具有照明布置(2)，所述照明布置包括至少一个光源(10、20)且具有可调整的光输出，其中所述方法包括以下步骤：
(a) 切断所述至少一个光源(10、20)的至少一个子集；
(b) 检测由地面(200)和/或所述地面(200)上的至少一个物品反射的环境光且提供第一光检测值(w1)，所述第一光检测值(w1)指示所检测到的光量；
(c) 接通所述至少一个光源(10、20)；
(d) 检测由所述地面(200)和/或所述地面(200)上的至少一个物品反射的光且提供第二光检测值(w2)，所述第二光检测值(w2)指示所检测到的光量；以及
(e) 依据所述第一和第二光检测值(w1、w2)的函数来控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。
11.根据权利要求10所述的调整直升机搜索灯的光输出的方法，其中所述方法包括通过反复地、尤其是周期性地接通和切断所述至少一个光源(2)的至少一个子集且反复地确定所述第一和第二光检测值(w1，w2)来反复地调整所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。
12.根据权利要求10或11所述的调整直升机搜索灯的光输出的方法，其中所述第一光检测值(w1)和所述第二光检测值(w2)的所述函数是所述第二光检测值(w2)与所述第一光检测值(w1)之间的比率(r)，且其中所述方法包括控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出，使得所述第二光检测值(w2)与所述第一光检测值(w1)之间的所述比率(r)接近比率目标值(rT)。
13.根据权利要求10至12所述的调整直升机搜索灯的光输出的方法，其中所述方法包括控制所述照明布置(2)的所述可调整的光输出，使得所述第二光检测值(w2)超过预定最小值。
14.根据权利要求13所述的调整直升机搜索灯的光输出的方法，其中所述第一和第二光检测值(w1、w2)是照度值，且其中所述预定最小值在50勒克斯与500勒克斯之间，尤其在50勒克斯与150勒克斯之间，更尤其为大约100勒克斯。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的调整直升机搜索灯的光输出的方法，其中所述方法包括采用脉冲宽度调制来周期性地接通和切断所述至少一个光源(10、20)的至少一个子集，且调整所述脉冲宽度调制的占空因数以用于调整所述照明布置(2)的所述可调整的光输出。
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