JP5462799B2 - 超音波を用いた方向制御可能照明ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、照明ユニット及びその制御に関するものであり、より具体的には、方向制御可能照明ユニット、少なくとも1つの方向制御可能照明ユニットを含む制御可能照明システム、及び少なくとも1つの方向制御可能照明ユニットを用いて照明システムを制御する方法に関する。
方向制御可能照明ユニットは、知られており、例えば、ナイトクラブ及び劇場などにおける娯楽目的に関する照明などにおいて使用される。この文脈において、「方向制御可能」という用語は、方向性光放射を有する照明ユニット、すなわち、等方性光放射とは反対であるような、この光放射の方向が自動的に(非手動で)制御可能である、特定の方向を有する照明ユニット(例えばスポットライト)を参照するのに使用され得る。
国際特許出願第2007/072314号は、遠隔制御装置及び照明器具における照明ユニットを有する照明システムを開示する。遠隔制御装置は、送受信器を用いて信号を送信する。信号を受信すると、照明器具は、信号に応答する。遠隔制御装置は、この場合、例えば、パン及びチルト動作に関してモータ又はフィルタ装置の制御などにより、ビーム方向などの最も近い光源の様々なパラメータを制御するのに使用され得る。更に遠隔制御装置は、例えば、三角測量、信号強度、飛行時間又はビーム方向などの、照明器具に対する位置又は距離を計算する。送受信器における通信は、ZigBee(登録商標)又はBluetooth(登録商標)などの無線であり得るが、RFID又は超音波タグでもあり得る。遠隔制御装置は、例えば、方向を変更することなどによって、位置に対してランプの方向性を制御するように制御され得る。
本発明の目的は、方向制御、特に自動方向制御、を促進する方向制御可能照明ユニットを提供することである。
本発明に従うと、この目的は、請求項1に記載の方向制御可能照明ユニット、請求項5に記載の照明システム、請求項10に記載の照明システムを制御する方法によって解決される。従属項は、本発明の好ましい実施例を参照する。
本発明者は、従来の方向制御可能照明ユニット及び制御システムが自動方向制御に関して適切に使用され得る情報をあまり提供しないことを認識していた。したがって、本発明の基本的な着想は、照明ユニットにおいて、少なくとも2つの超音波送信器及び/又は受信器ユニットを提供することであり、これらが超音波放射(送信器)又は超音波受信(受信器)が異なるように構成されるということである。対応する照明ユニットは、したがって、所望な手法で照明ユニットの光放射の方向を制御するのに有利に使用され得る超音波信号を送信及び/又は受信し得る。
本発明に従う照明ユニットは、方向制御可能であり、したがって、光放射を異なる方向へ方向付ける手段を含む。以下の詳細な説明において明らかになるように、このような光方向付け手段は、例えば、放射光の束又はビームの強度の中心として規定される光軸の角度を変更するなど、光放射方向を変更するのに適されるいかなる手段をも広範囲に含むように理解され得る。このような手段は、機械的手段(例えば、回転可能レンズなどの光源器具のための又は光学要素のモータなど)及び電気的手段(例えば、電圧感知光学素子を用いるなど)を含む。更に、本発明の好ましい実施例に従うと、方向制御可能照明ユニットは、相対的強度を変更させ、そしてこれにより、生じるまとめられた光放射の方向に影響を与えるために、異なる固定方向に面する複数の光源、及びこれらの光源を制御するための対応する駆動手段をも含み得る。
更に、本発明に従うと、少なくとも2つの超音波送信器及び/又は受信器ユニットを含む照明ユニットにおいて設けられる第1超音波手段が存在する。これらは、異なる空間的受信又は放射特性を有するように、照明ユニットにおいて構成される。
このことは、送信器の場合において、これらが、異なる超音波放射を提供することを意味する。これらの異なる送信器は、送信器を異なる位置に、すなわち互いに距離を置いて、又は、方向すなわち非等方性放射パターンの場合、ある角度で配置されるように異なる方向に構成することによって達成され得る。また、超音波放射は、形状(例えば、狭い放射/広い放射)が異なり得る、又は上述の差のいずれかが組み合わせられ得る。したがって、送信器の場合、放射超音波は異なり得、これにより、受信位置において、2つの送信器によって発された超音波信号は、例えば、振幅及び/又は位相に関して、異なるように受信され得る。
受信器ユニットの場合において、これらは、照明ユニットにも異なって配置される。これらは、(これらが方向性、すなわち非等方性受信感度を有する場合)位置及び/又は方向において相違し得る。代替的に又は追加的に、これらは、受信感度の異なった形状の空間分布(例えば広い・狭い)を有し得る。2つの超音波受信器の場合、したがって、送信器位置からの超音波送信は、受信器ユニットにおいて、例えば異なる振幅及び/又は位相を有して、異なるように受信され得る。
照明ユニットにおけるこのように提供される第1超音波手段は、照明ユニットの方向を制御するのに使用され得る追加的な情報を与えるように作用する。これは、上述の少なくとも1つの方向制御可能照明ユニット及び第2超音波手段を有する携帯制御要素を有する照明システムにおいて使用され得る(すなわち、照明が送信器を有する場合、携帯制御要素は、少なくとも1つの受信器を有し得、照明ユニットが受信器を有する場合、携帯制御要素は、少なくとも1つの関連送信器を有し得る)。
携帯制御要素の位置に対して方向制御可能照明ユニットの方向を制御するために、超音波信号は、受信器から送信され、受信器により受信される。照明ユニットが2つの受信器を有する場合、制御要素における送信器は、照明ユニットにおける2つの受信器ユニットにより受信される超音波信号を送信する。照明ユニットにおける受信器の異なる構成又は受信特性により、信号は、2つの受信器によって異なるように受信され得る。同様に、照明ユニットが2つの送信器を有する場合、これらの両方は、制御要素において受信される超音波信号を発する。送信器の位置、方向又は特性間の相違により、超音波受信器は、2つの送信器からの信号をこの受信器において異なるように受信する。
その結果として、信号間の上述の差は、携帯制御要素の位置に対する方向制御可能照明ユニットの相対的方向を決定するために評価される。この場合、制御可能照明ユニットの方向は、例えば、照明ユニットを制御要素の位置へ指し示すなどのために、この情報を用いることによって制御され得る。
簡単な例において、照明ユニットが右を指し示す第1超音波送信器、及び左を指し示す第2超音波送信器を有する場合、第1送信器から入来する受信超音波を識別するオブザーバは、この情報から、照明ユニットがオブザーバの左を指し示されているという情報を収集し得る。オブザーバが両方の送信器から超音波を同時に受信する場合、信号の受信強度の比較は、照明ユニットがオブザーバに対して直接指し示されるのか(これにより送信器からの信号は同一の強度で受信されるようにされる)、オフセットを維持しているのかについての情報を生じさせ得る。
したがって、本発明にしたがう照明ユニットは、照明ユニットの方向を自動的に制御することに関するいかなる種類の制御タスクをも大いに促進し得る。
本発明の様々な好ましい、任意追加的な態様が存在する。照明ユニットの光源は、当然、白熱ランプ、放電ランプ、蛍光ランプ又はLEDランプなどの、いずれかの既知の種類であり得る。制御要素は、有線接続、しかし好ましくは無線であり得る携帯装置、好ましくはハンドヘルド装置である。制御手段は、照明ユニット内、携帯制御要素内又はいずれかの場所に配置され得る。これらは、対応するプログラムを実行するマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサなどの適切な電子機器として実施化され得る。制御手段は必ずしも単一の専用アセンブリである必要はなく、例えば、異なる目的を作用するいくつかのプログラムのうちの1つとして制御プログラムを実行する主処理器などの、他のタスクに沿って制御目的に作用するアセンブリでもあり得ることを特記されるべきである。
更に、制御手段は光学センサ及び照明ユニットの両方へ特定の種類の接続部(例えば、直接制御接続又は電源ラインなどのケーブル、及び電波又は赤外線などの無線など)を具備されることが好ましい。制御手段は、携帯制御要素から受信される情報に基づき(接続部における方向付け手段を駆動させることによって)照明ユニットの方向を自動的に制御する。
好ましい実施例によると、照明ユニットにおける第1超音波手段は、区別可能な超音波信号を送信する少なくとも2つの超音波送信器ユニットを含む。信号は、例えば、異なる周波数の超音波信号など、多くの手法で区別可能であり得る。また、超音波信号は、振幅又は周波数変調など、異なるように変調され得る。このようにして、識別子は、各超音波送信器ユニットと関連付けられ得、この場合、識別子は、2つの超音波送信器ユニット間において相違する(、そして、上述の複数の制御可能照明ユニットを含む照明システムにおいて、全ての超音波送信器間において固有であることが好ましい)。
このような識別子を提供することによって、送信器から発される超音波信号は、適切なオブザーバ、すなわち、例えば、周波数を分析することによって又は受信信号を復調することによって、識別子を認識する能力を有する超音波受信器、により区別可能になる。送信器が異なる空間的分布を有する超音波を発するように装着されるので、異なる超音波信号の受信についての情報は、オブザーバに対する方向制御可能照明ユニットの方向についての情報を含む。
一つの実施例にしたがうと、制御可能照明ユニットは、光放射を方向付ける機械的可動要素を含む。これは、1つ以上の光源が装着される可動構造であり得る。代替的には、可動要素は、動きにより、1つ以上の照明ユニットからの光を異なる方向へ方向付けるレンズ又は反射器などの光学要素であることも可能である。照明ユニットにおいて固定位置で超音波手段を配置することも可能である一歩で、好ましい実施例にしたがうと、超音波手段は、可動要素とともに動くように配置される。このことは、上述の手段が、照明ユニット及び携帯制御要素の位置の相対的な方向についての情報だけでなく、特にフィードバック制御に関する、制御目的に関してより容易に使用され得る携帯制御要素の位置及び現在のランプ方向の相対的向きについての情報をも代わりに入手することを可能にする。
照明ユニットの光放射が機械的可動要素を用いることなく方向付けられる代替的な実施例において、第1超音波手段は、照明ユニットにおいて固定位置で構成されることが好ましい。受信信号間の差の上述の処理を用いることにより、この場合、照明ユニット及び携帯制御要素の位置の相対的方向についての情報を得ること、及び、光放射の方向を適宜制御することが可能である。
機械的可動部分を用いない方向制御可能照明ユニットの一つの例として、異なる固定方向に面する複数の光源が提供され得る。生じる合計光放射は、光源からの光放射の相対的強度を制御することによって方向付けられ得る。したがって、光放射は、例えば、第1レベル強度を有する第1光源及び第2レベル強度を有する第2光源を駆動することによって第1方向へ、並びに、第3レベル強度を有する第1光源及び第4レベル強度を有する第2光源を駆動することによって第2方向へ、方向付けられ得る。第1及び第2レベルの割合が第3及び第4レベルの割合とは異なるので、生じる合計光放射は、異なる方向へ指し示し得る。
更なる開発にしたがうと、評価される差は、受信信号の位相及び/又は振幅に関する。例えば、位相差及び/又は振幅割合は、相対的位置又は方向についての情報を得るために評価され得る。特に好ましい実施例において、第1超音波手段は、区別可能な超音波信号を送信する送信器を含み、携帯制御要素において受信される生じる超音波信号は分析され、これにより、信号間の位相及び/又は振幅差に依存してパラメータを決定する。信号は、CDMA、TDMA又はFDMAなどの複数のアクセス技法を使用して区別可能であることが特に好ましい。
携帯制御要素に対する照明ユニットの制御において、当然、携帯制御要素の位置を参照のみとして使用し、光源をその位置に依存した位置へ指し示すものの、携帯制御要素を正確には狙わないことも可能である。しかし、制御の扱いを促進させるために、制御可能照明ユニットは、携帯制御要素の位置を指し示すように調整されることが好ましい。このようにして、ユーザにとって、例えば、携帯制御要素をある場所に配置することによってその所望な位置を指し示すために光スポットを方向付けるなどのことは非常に容易である。システムに含まれる複数の照明ユニットは、個別に、全て一緒に、又は選択されたグループで制御され得る。更なる特徴として、第1超音波手段は、照明ユニットの方向制御モードにおいてのみ活性化されるが、その後の通常照明(動作モード)において不活性化されることも可能である。
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び有利な点は、好ましい実施例の以下の説明から明らかになる。
図1は、方向制御可能ランプの第1の実施例の概略的側面図を示す。 図2は、図1の照明ユニットの要素の電気接続の概略的表現を示す。 図3は、図1に示される方向制御可能な光を含む照明システムを示す。 図4は、図3のシステム携帯制御要素を概略的に示す。 図5は、方向制御可能ランプの第2の実施例の概略的側面図を示す。 図6は、図3の照明ユニットの要素の電気的接続の概略的表現を示す。 図7は、方向制御可能ランプの第3の実施例の概略的側面図を示す。 図8は、方向制御可能ランプの第4の実施例の概略的側面図を示す。 図9aは、方向制御可能ランプのある実施例を示す。 図9bは、方向制御可能ランプの更なる実施例を示す。 図10は、複数の方向制御可能ランプを含む照明システムの更なる実施例を示す。
図1は、方向制御可能照明ユニット(照明器具)10の第1の実施例を側面図で示す。装着部12及び装着部12に対してモータ駆動接合部16により機械的に可動である固定具14を含む。
固定具14は、光源18、及び第1の実施例の例において超音波送信器20a及び20bである超音波手段を担持する。光源18は、中央光軸23の周囲に方向性光ビーム22(スポットライト)を放射し、このビームの方向分布(立体角)は、(図示されない)適切な反射器によって達成される。
超音波送信器20a・20bは、中央軸26a・26bを有する空間強度分布を有する超音波送信器24a・24bを送信するために固定具14に配置される。超音波送信器20a・20bの超音波放射24a・24bは、したがって、空間強度分布において異なる。示される好ましい例において、これらは、位置及び放射方向において、異なり、すなわち軸26a・26bは、角度αに構成される。また、超音波送信器20a・20bの超音波放射24a・24bは、光源18からの光放射22の方向とも異なり、すなわち、軸26a・26bと主光源18の光放射22の中央光軸23との間には角度βが存在する。
代替的に、超音波送信器20a・20bは示されるように距離を置いて構成されるが、並行な方向へ超音波を発することも可能であり得る。このことは、図7において示される。更なる実施例として、図8に示されるように、放射は、これらの放射が例えば第1の広い放射24a及び第2の狭い放射24bなどの異なる形状を有する場合、共通の軸26を用いて同一の方向にあり得る。
ここで示される制御可能照明ユニット10は、概略的にのみ示されることを特記されるべきである。モータ駆動接合部16は、詳細には示されない。照明ユニットの異なる種類のモータ駆動可動装着は、それ自体当業者には知られている。光源18の種類は、光源目的に関して適する限り、すなわち、部屋の一部などの特定の領域を照らすのに十分に高い強度で可視光を提供する限りは、例えば、白熱ランプ、アーク放電ランプ、蛍光ランプ、及び高輝度LEDなどの、利用可能な光源のうちからかなり相違して選択され得る。また、例えば、LEDのアレイ、複数の白熱ランプ、又は異なる種類の光源の組合せさえなど、主光源として複数の光源が設けられ得る。
図1の例において、照明ユニットの動きは、一つの軸、すなわち接合部16の軸周りの回転としてのみ示されることを特記されるべきである。したがって、動きは、水平方向と光源18との中央光軸23との間において規定され得る平面角γとして記載され得る。方向が示される一つ方向へのみ制御可能である照明ユニット10を設けることが可能である一方で、当然基本となる概念は、多次元の動きへ拡張し、これにより、この場合に方向が平面角よりむしろ立体角によって規定され得るようにされることが当業者にとって明らかであるべきである。このことは、当然は、互いに対する及び光源18の光軸23に対する超音波送信器20a・20bの配置(軸26a・26b間の角度)にも適用される。
図2は、超音波送信器20a・20b及び光源18を含む固定具14の簡素化された概略図を示す。電気接続28は、電気エネルギを供給するために設けられる。区別可能な超音波信号を設けるために、送信器は、同一基本超音波周波数で、しかし異なる変調を用いて動作される。このことを達成するために、変調駆動回路30a・30bは、変調スキームに従い送信器20a・20bを駆動させるために設けられる。
変調は、送信器20a・20bの間のオン・オフ制御であり得る。しかし、放射超音波信号は「符号分割多重アクセス法」(CDMA)として知られるスペクトル拡散方式を用いて変調されることが特に好ましい。「A」又は「B」とそれぞれ指定され得るこの場合の個別符号は、互いに直交である、すなわち、符号の自己相関の値は、2つの異なる符号の交差相関の値よりもかなり高い。したがって、復調は、異なる光源20a・20bによる変調超音波信号の同時送信間の判別をするために所定の符号を使用し得る。また、好ましい実施例において、疑似雑音(PN)シーケンスなどの、非同期CDMA符号が適用され得、その理由は、これらが、異なる送信器間に関して共通のクロックを必要としないからである。より更なる解決法において、異なる送信器に関する信号は、「時間分割多重アクセス法」(TDMA)又は「周波数分割多重アクセス法」(FDMA)それぞれを用いて、時間又は周波数ドメインにおいて区別され得る。
駆動装置ユニット30a・30bは、したがって、送信器20a・20bの超音波放射24a・24bを、これらが、異なる識別符号を含むように、変調する。例えば、第1送信器20aにより発される信号24aは、符号「A」を含み得る一方で、第2送信器20bから発される信号24bは、符号「B」を含む。
異なる方向26a・26bを指し示す制御可能な照明ユニット10の使用は、複数の光源を有する、例えば部屋の中の照明システム40を示す図3に関して説明される。従来の固定光源42が、例えば部屋の天井に装着されて、設けられている。更に、制御可能照明ユニット10もその場所に装着されている。照明ユニット10は、制御ユニット44へ、制御ユニット44が上述の例において角度γによって示され得る光放射の方向を制御し得るように、接続される。
携帯制御要素46は、照明ユニット10によって照られ得る領域内に配置される。制御要素46は、制御ユニット44へ接続される。
図4は、制御要素46を概略的に示す。制御要素46は、超音波信号を受信し、対応する電気信号を生成する超音波受信器(マイクロフォン)50を含む。電気信号は、符号「A」及び「B」に従い変調される受信信号の部分を抽出するために復調ユニット52によって復調される。変調ユニット52は、符号「A」及び「B」のそれぞれを用いて変調される受信信号部分の位相及び/又は振幅を表わす値を伝達する測定装置54a・54bへ、信号の対応する復調部分を伝達する。この場合、値は、インターフェイスユニット56へ渡され、制御ユニット44へ伝達される。
したがって、図3の照明システム40において、携帯制御要素46は、送信器20a・20bに加えて他の供給源からの超音波信号寄与を受け取る一方で、制御ユニット44へ渡される信号は、制御可能照明ユニット10からの変調信号24a・24bの受信強度についての情報のみを含む。
このことは、制御ユニットが、照明ユニット10の方向を制御するのを可能にする。例えば、制御要素46の位置へ指し示すために照明ユニット10を方向付けることが所望であり得る。図3に示される照明ユニット10の位置を用いると、照明ユニットが右へと遠すぎるように方向付けられることが明らかである。このことは、符号「A」に従い変調される第1超音波送信器20aからの相対的に強い入射信号24aを生じさせる一方で、符号「b」で変調された信号は、僅か又は全く第2の超音波送信器20bから受信されない。制御ユニット44へ送信されるこの情報から、ユニット44は、照明ユニット10が右へと遠すぎるように方向付けられていることが決定され得る。受信強度の割合は、不整合の角度値の特定の尺度をも生じさせ得る。
したがって、制御ユニット44は、照明ユニット10を左へ特定の距離だけ動かすために、対応する制御コマンドをモータ接合部16へ送信する。この場合、超音波信号の振幅の更なる測定は、制御要素46によって有効化され、これにより、制御ユニット44は、位置合わせが今正しいのか(同一の強度超音波放射24a・24bが受信される)、又は左への(放射24aが強い)又は右への(放射24bが強い)更なる補正が必要であるのかを示す情報を受け取るようにされる。制御ユニット44は、したがって、光軸23が制御要素46の位置へ方向付けられるように、正確に照明ユニット10を方向付けるために、閉ループ制御を用い得る。
代替的に、制御要素46は、供給源20a・20bからの信号間の位相差を評価し得る。位相差が最小化される場合、ランプは、制御要素を指し示している。
図5は、照明ユニット11の代替的な実施例を示す。照明ユニット11は、概して、図1に関連して記載される照明ユニット10に対応する。同様の部分は、同様の参照符号により参照される。以下において、異なる部分のみが更に説明される。
第1の実施例における2つの超音波送信器の代わりに、第2実施例に従う照明ユニット11は、2つの超音波受信器(マイクロフォン)21a・21bを含む。本例において示される受信器は、方向付の受信特性を有し、これにより、これらの受信感度は、等方性ではないが、方向に依存して異なる。これらの方向性特性は、受信領域23a・23bとして図5において象徴的に示される。当然、当業者によって、マイクロフォンの実際の方向性受信特性が三次元形状により規定されることは理解される。各受信領域23a・23bに関して、規定される中央軸26a・26bが存在し得る。
図5の例において、超音波受信器21a・21bは、機械的可動要素14において互いに距離を置かれて配置される。更に、これらは、異なる方向に、すなわち、中央軸26a・26bがある角度にある配置されるように、配置される。
この結果、送信器位置からの超音波信号が両方の受信器21a・21bにおいて受信される経路は、概して異なり得る(示される例において、中央軸23における位置から発される超音波信号のみが両方の受信器によって等しく受信され得る)。このことは、携帯制御ユニット(図示されず)が単一の超音波放射器を有する照明システムにおいて照明ユニット11の自動的な制御を有効化するのに使用される。
超音波放射器は、一定であり得る、又は例えば識別子又は符号を用いるなどして変調され得る超音波信号を発する。
照明システムの第1の例におけるように、この場合、超音波送信器を有する携帯制御要素は、照明ユニット11によって照らされ得る領域内に配置される。送信器からの超音波信号は、両方の受信器21a・21bによって受信される。照明ユニット11内において、図6に示されるように、電気接続部28へ接続される処理回路27が配置される。処理回路27は、可能なノイズの中から、両方の信号において、送信器からの寄与を識別して、そしてこれらの信号を比較することによって、受信器21a・21bにおいて受信される信号を処理する。
放射超音波信号が符号を用いて変調される場合、この信号は、他の超音波信号又はノイズ影響からより良く区別され得る。この場合において、復調は、従来既知の符号を用いて受信信号を相関化することによって、図6において示される処理回路27において有効化され得る。このことは、他の信号寄与を抑制し、関連情報のみを含む後の比較に関する信号を生じさせる。当然、非変調超音波信号の場合、処理回路27における相関化器ユニットは、省略され得る。
第1の変形態様において、比較は、信号の振幅に関する。振幅割合が決定され、制御ユニット29へ渡される。制御ユニット29は、この割合の値にしたがい、方向制御手段、現在の例においてモータ駆動接合部16、を制御する。例えば、受信器21bにおいて受信される信号の振幅によって除算される受信器21aにおいて受信される信号の振幅の割合は、1より上であり、この場合、照明ユニットは、受信器21bの方向に(すなわち、図5の例において右へ)移動され、そうでない場合は、反対の方向へ移動される。このことは、割合が値1に達するまで反復され、これにより、この場合、照明ユニット11は、携帯制御要素を直接指し示す(、これにより、超音波送信器は、中央軸23に位置される)。
更なる変形態様において、受信信号は、位相と比較される。位相差が決定され、制御ユニット29へ渡される。制御ユニット29は、位相差を最小化するために方向制御手段16を制御し、更に、照明ユニット11が携帯制御要素を指し示すような構成を生じさせる。
第1の実施例におけるように、第2の実施例に従う照明システムは、例えば、電気供給部28における電源ライン通信など、適切な接続において有効化される更なる外部制御を使用し得る。
上述の実施例において、照明ユニットが、機械的可動固定具14によって調整可能な方向であるように示される一方で、図9a・9bを参照して次に説明されるように、照明ユニットの光放射の方向性制御を異なる手法で達成することも可能である。前述の図において説明及び示される例は方向を制御する手段としてモータ接合部を参照し得る一方で、このことは、例としてのみ与えられており、制限するように解釈されるべきでないことを特記されるべきである。代わりに、示され説明される照明ユニットを、次に説明される代替的な照明ユニットによってモータ接合部と交換することは可能である。
図9aに示されるように、光放射の異なる方向への(この場合、-2、...2と指定される)方向は、光源18のビーム経路において位置される光学装置60の回転などの、機械的動作によって達成され得る(この場合において、LEDとして示されるが、光源18は、当然いかなる他の種類でもあり得る)。示される光学装置は、例えば、レンズ又は拡散器であり得、そして例えばモータなどにより動かされ得る。代替的に、光学装置は、反射器であり得る。光学装置の位置は、光放射の方向を制御する。固定具14の機械的動作の上述の場合におけるように、示される平面における回転のみでなく、直角な軸周りの回転も可能である。
図9bに示される更なる実施例において、照明ユニット11は、共通基体66に装着される複数の個別制御可能光源64を含み、これにより、方向性光放射を異なる方向へ発するようにされる。照明ユニット11からの可能な光放射の全体範囲は、図9bにおいてビームパターン68として指定され、個別光源64からの光放射を拡げることによって作り上げられる。代替的に、光放射も、重複し得る。
制御回路70は、照明ユニット11からの光放射の所望な強度及び方向に関する入力コマンドを受け取り、そして、生じる合計出力として所望な放射を達成するために個別光源64を駆動させるように設けられる。このことは、照明ユニット11のいかなる部分の機械的動作なしに達成される。例えば、方向0のみの放射が望ましい場合、制御装置70は、光源64を、これらが「0」方向を指す中央光源を除いて全てスイッチオフにされるように、制御し得る。同様に、「-2」のビーム方向が望ましい場合、左側の光源64のみがスイッチオンにされ得る。光源64が設けられる2つの方向の間における光放射が望ましい場合、例えば、「-1.5」の光方向に関して、このことは、例えば、50%の光寄与で2つの最も左のLEDを動作させることなどによって、部分的に減光状態で特定の光源64を動作させることによって、達成され得る。
したがって、照明ユニット11は、いかなる機械的可動部分を必要とすることなく、十分な範囲68内において所望な照明を達成し得る。
この場合示される光源64は、図に示されるように好ましくはLEDであるが、当然、他の、好ましくは減光可能な種類の光源でもあり得る。
示される例において複数の(ここでは4個の)超音波受信器21である、超音波手段は、照明ユニット11において装着され、そして機械的固定としても装着され得る。上述のように、超音波受信器21によって受信される超音波信号は、超音波送信器への相対的方向を決定するために処理され得、この信号は、超音波受信器21のそれぞれにおいて受信される。例えば、「"Two Decades of Array Signal Processing Research" by Hamid Krim and Mats Viberg in IEEE Signal Processing Magazine, July 1996, pp 67-94」における記事において記載されるような、個別の受信器21において受信される信号における位相差を使用する既知のアレイ処理技術が使用され得る。
したがって、超音波送信器を用いて携帯制御要素への相対方向が決定された後に、制御装置70は、決定方向を指し示すために照明ユニット11の光源64を適宜制御し得る。
図10は、いかに複数の方向制御可能照明ユニット10・10'が制御され得るかを例において例証するために、更なる照明システム80を示す。モータ接合部によって制御可能な示される種類の方向制御可能照明ユニット10・10'は、主光源としてハロゲンランプを有し、第1超音波手段として2つの送信器を有し、例としてのみ与えられ、当然、いかなる種類の更に記載される照明ユニット、方向制御の方法及び光源の種類によっても置換され得ることを特記されるべきである。
図10の照明システムに示される複数の方向制御可能照明ユニットの場合、供給源の超音波において埋め込まれる符号は固有である。したがって、例えば、第1方向制御可能照明ユニット10の左側にある超音波送信器は、埋め込まれる自身の符号によって、同一の照明ユニットの他の送信器からだけでなく、他の照明ユニットの全ての他の超音波送信器からも区別され得る。
照明システム80を制御することを望むユーザは、以下のように進める。
第1に、初めに制御されるべき方向の方向照明ユニットが識別される。このことは、例えば、携帯制御要素46を照明ユニットの超音波放射部分の近くへ保持することなどによって実行され得、これにより、制御要素46はこの場合、照明ユニットを識別するために発された符号を識別する。別の方法は、制御可能照明装置を識別するユーザインターフェイス装置の使用によるものであり得る。選択される照明ユニットは、フラッシュを開始し得、これにより、ユーザは、現在選択された照明ユニットを識別し得る。
別の方法は、スポットの光ビームに制御装置を置くことであり得る。符号/識別子/信号の対の振幅/位相における差に基づき、装置は、例えば、2つの供給源からの信号を最低位相/振幅差を有するランプなど、制御されるべきランプを選択し得る。
選択が有効化された後に、制御要素46は、方向性光源からの発された光が目標とされるべき位置に位置される。この場合、ユーザは、自動制御を開始し、これにより、制御ユニット44は、自動的に選択された照明ユニット10をこの位置を指し示すように調整する。
制御は、制御要素46において受信される信号における個別符号化超音波放射の寄与を測定することによって、そして、復調された情報を制御ユニット44へ伝達することによって、上述されるように有効化される。この場合、照明ユニット10の所望な方向は、現在の測定に基づき、又は一群の以前の測定と一緒にして、閉ループ制御アルゴリズムによって計算される。この方向は、方向制御可能照明ユニット10へ伝達され、これにより、照明ユニット10は、伝達された制御データに基づき放射方向を変更する(例えば、この変更は、上述の実施例のうちの1つに従い有効化され得る)。
上述の測定及び調整ステップは、満足な結果が達成されるまで、反復される。
制御ユニット44内において、したがって、制御は、照明ユニット10の新しい方向を各ステップにおいて生じさせる制御アルゴリズムに従い有効化される。制御アルゴリズムの例は、可能な方向の離散的な一群を試し、評価規準にしたがい最も高いスコアを有する方向を選択することであり得る。他の方法は、適合型フィルタリング(LMS、RLSアルゴリズム)又は、当業者にとってそれ自体知られている他の最適化技術に基づき得る。
第1照明ユニット10の方向がこのように調整された後に、ユーザは、この場合、第2制御可能照明ユニット10'の方向の調整へと進み得る。この照明ユニットは、同一の位置へ方向付けられ得る、又は制御要素46は、異なる位置へ第2照明ユニット10'を方向付けるように動かされ得る。
代替的に、照明システム80における方向制御可能照明ユニットの両方(又は皿等なる利用可能な照明ユニットがある場合、全て又は少なくともサブセット)を同時に制御することも可能であり、これにより、これらは、光学センサ46の位置へ全て方向付けられるようにされる。
上述の例において方向性制御が二次元平面においてのみ有効化される一方で、当然この概念は、三次元へも適用される。
本発明は、図面及び上述の説明において詳細に例証及び記載されてきた。このような例証及び記載は、例示的に考慮されるべきであり、制限的ではなく、本発明は、開示される実施例に制限されない。
以下のような複数の更なる可能な特徴が存在する。
−携帯制御要素に対するオフセットを有するスポットの位置合わせ
上述の例において、いかに照明ユニットが制御要素46へ直接指し示すように制御され得るかが示されていた。当然、所定の(固定又は可変選択の)オフセット角度を用いた照明方向を自動的に得ることも可能であることを特記されるべきである。例えば、オペレータは、スポットを、スポットが制御要素46の位置の上に、例えば10°などの、所定の角度に指し示すべきであるように調整することを選択し得る。
−超音波信号が伝達される時間
上述の文書において、照明ユニット及び超音波送信器は、制御を促進するために超音波信号を放射又は受信する特別な特徴に関して説明されてきた。当然、照明に関して所望な照明を提供することは、それでもなお照明ユニットの主な目的である。したがって、制御の有効化が成功した後に、上述の送信器は、変調超音波信号を発し続け得、好ましくは、超音波手段が新しい方向制御モードに入ることにより再有効化されるまで無効化状態であるような動作モードにあり得る。
実際に、複数の照明ユニットを含むシステムにおいて、各照明ユニットの超音波送信器は、照明ユニットが制御に関して特に選択される場合にのみこれらが超音波信号を発するように動作され得る。したがって、オペレータは、制御に関して、制限された数又は1つのみの照明ユニットを選択し得る。制御ユニットは、この場合、選択された照明ユニットの送信器へ符号を割り振り得る。このことは、効率的な制御に関しては符号が固有である必要があるので、符号の取り扱いをおおいに促進させ得る。結果的に符号が特に必要とされる場合にのみ使用される場合、制限された数の符号で十分であり得る。送信器が同時には動作(制御)されないことを保証される場合において、複数の照明ユニットのそれぞれにおいて、送信器は同一の符号を有することも可能である。
−強度及び色の追加的制御
この発明の技術により、照明ユニットの方向に加えて、光放射の強度及び/又は色を制御することも可能であり得る。このことは、例えば、制御要素46において位置されるユーザインターフェイスにおいて手動で、又は制御ユニット44を介して有効化される自動制御により、実行され得る。例えば、強度は、目標位置における一定光強度を得るために照明ユニットの向きの関数として増加される。
「有する・備える」という動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載される以外の要素又はステップの存在を排除しない。単数形の構成要素は、複数個の斯様な構成要素の存在を排除しない。いくつかの手段を列挙している装置請求項において、これらの手段のいくつかは1つの同じハードウェアの項目によって、実施化することが可能である。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されていることができないと示すものではない。請求項における如何なる参照符号も請求項の範囲を制限するように解釈されてはならない。

Claims (8)

  1. 方向制御可能照明ユニットであって、
    異なる方向へ光放射を方向付ける機械的可動部と、
    前記機械的可動部と一体的に可動するように設けられた少なくとも2つの超音波送信器ユニットと
    を含み、
    前記少なくとも2つの超音波送信器ユニットは、位置、放射の空間的強度分布の方向、放射の空間的強度分布の形状のうちの少なくとも1つにおいて異なるように当該方向制御可能照明ユニットに配置され
    前記少なくとも2つの超音波送信器ユニットは、区別可能な超音波信号を送信するように動作可能であり、
    前記少なくとも2つの超音波送信器ユニットによって送信された区別可能な超音波信号の或る受信位置における強度差に基づいて、前記方向制御可能照明ユニットの方向が制御される、
    方向制御可能照明ユニット
  2. 請求項1に記載の方向制御可能照明ユニットであって、
    前記機械的可動部は、生じる合計光放射を方向付けるために、異なる固定方向へ面する複数の光源を制御する駆動手段を含み、
    前記合計光放射は、前記光源からの光放射の相対的強度を制御することによって方向付けられる、
    方向制御可能照明ユニット。
  3. 照明システムであって
    請求項1又は2に記載の少なくとも1つの方向制御可能照明ユニットと、
    少なくとも1つの超音波受信器ユニットを含む携帯制御要素と
    前記少なくとも1つの受信器ユニットにおいて受信される信号を評価するための制御手段であって、同一の超音波受信器ユニットにおいて受信される異なる超音波送信器ユニットの信号間における強度に基づいて、前記方向制御可能照明ユニットと前記制御要素との相対的方向を決定し、前記相対的方向に依存して前記制御可能照明ユニットの方向を制御する制御手段と、を有する、
    照明システム。
  4. 請求項に記載の照明システムであって、
    前記制御手段は、前記方向制御可能照明ユニットを、前記方向制御可能照明ユニットの方向が前記携帯制御要素の位置を指すように調整る、
    照明システム。
  5. 請求項又はに記載の照明システムであって、
    前記制御手段は、前記信号の振幅に関して前記強度差を評価する、
    照明システム。
  6. 請求項に記載の照明システムであって、
    前記制御手段は、前記信号間の強度差に関して少なくとも1つのパラメータを分析、前記パラメータは、前記信号の振幅に依存し、
    前記信号は、時間、符号、及び/又は周波数多重化アクセス法を使用して区別可能である、
    照明システム。
  7. 請求項乃至のいずれか一項に記載の照明システムであって、
    前記制御手段は、方向が調整されるべきである前記方向制御可能照明ユニットの方向制御モードにおいてのみ前記超音波送信器ユニットを有効化させ、
    調整される方向が照明動作に関して一定に保持される動作モードにおいて前記超音波送信器ユニットを無効化する、
    ように構成される、照明システム。
  8. 異なる方向へ光放射を方向付ける機械的可動部と、位置、放射の空間的強度分布の方向、放射の空間的強度分布の形状のうちの少なくとも1つにおいて異なるように方向制御可能照明ユニットに配置されて、区別可能な超音波信号を送信するように動作可能な少なくとも2つの超音波送信器ユニットとを有する、少なくとも1つの方向制御可能照明ユニットと、少なくとも1つの超音波受信器ユニットを含む携帯制御要素と、を含む照明システムを制御する方法であって、前記照明システムにおいて
    前記超音波受信器ユニットにおいて受信される前記超音波送信器ユニットからの信号を評価
    同一の超音波受信器ユニットにおいて受信される異なる超音波送信器ユニットの信号間における強度差を決定
    前記強度差に基づいて、前記方向制御可能照明ユニットと前記携帯制御要素との相対的方向を決定
    前記決定される相対的方向に依存して前記方向制御可能照明ユニットの方向を制御する方法。
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