JP7043585B2 - 動力車事故に対するシミュレーション装置の照明デバイス - Google Patents

Description

本開示は、特に、動力車事故に対するシミュレーション装置に使用するための、照明またはライティングデバイス、そのような照明デバイスの照明またはライティングユニット、および、そのような照明デバイスを調整するための方法に関する。

従来、衝突試験および衝突試験設備の略称で知られている、動力車事故の影響を試験するための方法およびデバイスが、長きにわたって知られている。そのような衝突試験において、動力車は、それ自体の駆動システムによって、所定の衝突点まで案内される。衝突の瞬間が、衝突の影響を非常に精密に分析することができるように、可能な限り多くの詳細を記録するために、典型的には約１０００～２０００フレーム毎秒の記録頻度で、特別な高速カメラによって記録される。

そのような高速カメラを、短い露光時間で使用するには、衝突時点において車両全体を集中的かつ均質に照明する必要がある。この目的のために、通常、ホール天井から懸架されるレールに取り付けられる、複数のライティングユニットからなるライティングデバイスが提供される。これらのライティングユニットの各々は、放射線のビームを、動力車の一区画へと方向付ける。目的は、空間的に、動力車の領域全体を可能な限り均質に照明することを達成することである。

本開示の第１の態様によれば、ライティングまたは照明デバイスは、放射線ビームを放出するための光源、および少なくとも１つのレーザビームを放出するための少なくとも１つのレーザビーム源を各ライティングユニットが備える、複数のライティングまたは照明ユニットと、各アクチュエータ手段がライティングユニットに接続されており、レーザビームの検出されているビーム方向に基づいてライティングユニットの向きを変化させるように適合されている、複数のアクチュエータ手段とを備える。

本開示の第２の態様によれば、ライティングユニットは、放射線ビームを放出するための光源と、レーザビームを放出するためのレーザビーム源とを備え、レーザビーム源は、放出されているレーザビームによって、ライティングユニットから或る距離における放射線ビームを空間的に延長したところをマークするように配置および適合されている。

本開示の第３の態様によれば、各々が光源およびレーザビーム源を備える複数のライティングまたは照明ユニットを備えるライティングデバイスを調整する方法は、レーザビーム源からレーザビームを放出することと、レーザビームのビーム方向を検出することと、レーザビームの検出されているビーム方向に応じて照明ユニットの向きを変化させることとを含む。

本開示の第４の態様によれば、動力車事故に対するシミュレーション装置は、本開示の第１の態様によるライティングまたは照明デバイスを備える。

専門家には、以下の詳細な説明および添付の図面を読めば、追加の特徴および利点が認識される。

添付の図面は、実施形態の例であり、本明細書とともに、本開示の原理および実施形態の例の詳細を説明する役割を果たす。

衝突試験設備の概略上面図である。 ライティング装置の一方の側に３つのライティングユニットがある、本開示の第１の態様による例示的なライティングデバイスまたは装置の概略平面図である。 ライティング装置の３つのライティングユニットの斜視図である。 図２Ａおよび図２Ｂによるライティング装置のライティングユニットとして使用することができる、本開示の第２の態様による４つのレーザダイオードを有するライティングユニットの平面図である。 図２Ａおよび図２Ｂによる照明装置の照明ユニットとして代替的に使用することができる、本開示の第２の態様によるレーザダイオードおよびビーム偏向器を有する照明ユニットの平面図である。 アクチュエータ手段を制御するための制御デバイスが設けられており、制御デバイスが、レーザビームのビーム方向を検出するための検出デバイスに接続されている、本開示の第１の態様による例示的な照明デバイスの概略平面図である。 本開示の第３の態様による照明デバイスを調整するための例示的な方法を説明する流れ図である。

以下の詳細な説明において、これらの一部を形成し、例示のために、本開示を実践することができる特定の例が示されている、添付の図面が参照される。これに関連して、「上部」、「下部」、「正面」、「背面」、「前方」、「後方」などのような方向の用語は、説明されている図面の向きに関して使用される。本開示の例の構成要素は、複数の異なる向きにおいて位置決めすることができるため、方向の用語は例示のためのものであり、決して限定ではない。実施形態の他の例を使用することができ、本開示の保護の範囲から逸脱することなく、構造的および論理的変更を為すことができることが理解される。それゆえ、以下の詳細な説明は限定的な意味において理解されるべきではなく、本開示の保護の範囲は、添付の特許請求の範囲によって画定される。

以下の説明、特許請求の範囲または図面が、回路要素が互いに「接続」される、「電気的に接続」される、または「電気的に結合」されると表現する範囲内において、この表現は、言及されている要素が直接的に、すなわち、間にさらなる要素がない状態で結合されることを意味し得る。しかしながら、この表現はまた、上記要素が互いに直接的に結合されていないこと、および、さらなる要素が上記要素の間に結合されることを意味する場合もある。同じ参照符号が図面において使用されている限りにおいて、それらの参照符号は、同一または機能的に同一の要素を参照し、結果、これらの事例において、これらの要素の説明は繰り返されない。

図１は、衝突試験設備の不可欠の構成要素を、概略的な単純化された形式で示す。選択されている表現は、本開示の開始点を明瞭にするようにのみ意図されている。衝突試験システム１０は、衝突点１と、ライティングデバイス２と、動力車３が衝突点１に衝突する瞬間を記録するように意図されている複数の高速カメラ（図示せず）とを有する。衝突点１は、固定された不動の障害物または別の車両であってもよい。ライティングデバイス２は、例えば、レール２．２に固定されている複数のライティングユニット２．１を備えることができ、レール２．２は、ホールの天井から懸架される。３つのライティングユニット２．１が、一例として示されている。ライティングユニット２．１の各々は、放射線のビーム２．１１を、動力車３の方向に放出する。ライティングユニット２．１は、例えば、特別な安定器によって動作させられるハロゲンガス放電ランプまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）、特に白色ＬＥＤを含んでもよい。ライティングユニット２．１によって動力車３の領域の可能な最も均質な照明を達成するために、ライティングユニットのビーム２．１１は、可能な限り完全にかつ重なり合わないように、動力車３の領域内で互いに隣接するべきである。

図２は図２Ａ～図２Ｄを示し、本開示の第１の態様によるライティングデバイスの例（図２Ａ、図２Ｂ）および第２の態様によるライティングユニットの例（図２Ｃ、図２Ｄ）を示す。

本開示の第１の態様による照明デバイスまたは装置２０は、複数の照明ユニット２１を有し、各照明ユニット２１は、放射線ビーム２１．１Ａを放出するための光源２１．１と、レーザビーム２１．２１を放出するためのレーザビーム源２１．２とを備える。照明デバイス２０は、複数のアクチュエータ手段２２をさらに備え、各アクチュエータ手段２２は、照明ユニット２１に接続されており、レーザビーム２１．２１の検出されているビーム方向に基づいて放射線ビーム２１．１Ａの放出方向を変化させるように適合されている。

第２の態様による照明ユニットは、例えば、図２Ｃに示すように、放射線ビーム２１．１Ａを放出するための光源２１．１と、レーザビーム２１．１Ａを放出するためのレーザビーム源２１．２とを備え、レーザビーム源２１．２は、放出されているレーザビーム２１．２Ａによって、照明ユニット２１から或る距離における放射線ビーム２１．１Ａを空間的に延長したところをマークするように配置および適合されている。特に、レーザビーム源２１．２は、このように放射線ビーム２１．１Ａの発散をイメージングするために、放出されるレーザビームのビーム方向が、放射線ビーム２１．１Ａの縁部においてビーム方向に平行になるように、位置合わせされる。

図２に示す照明デバイス２０の例によれば、照明ユニット２１の各々は正確に４つのレーザビーム源２１．２を有する。しかしながら、この点において、本開示の目的のために、単一のレーザビーム源でも十分であり得ることは容易に理解されるはずである。この一例を下記に与える。

第１の態様による照明デバイス２０および第２の態様による照明ユニットの一例によれば、光源２１．１は、マトリックス状に配置された複数のＬＥＤ２１．１１、特に白色ＬＥＤ２１．１１を有する。代替的に、光源２１．１はまた、ハロゲンガス放電ランプによって提供することもできる。

図２に示す、第１の態様による照明デバイス２０および第２の態様による照明ユニットの一例によれば、レーザビーム源は４つのレーザダイオード２１．２を有し、放射線ビーム２１．１Ａは、実質的に矩形の断面を有し、４つのレーザダイオード２１．２は、それらのレーザダイオードによって放出されるレーザビーム２１．２１の各々が、放射線ビーム２１．１Ａの縁部において放出方向に平行に、放射線ビーム２１．１Ａの矩形断面の４つの隅部のうちの１つにおいて進行するように配置される。しかしながら、レーザダイオードの数が４つよりも少なく、例えば、レーザダイオードが２つまたはさらには１つのみである、他の配置も考えられる。この一例が、図２Ｄにおいて下記に示されている。

第１の態様による照明デバイス２０および第２の態様による照明ユニットの一例によれば、レーザビーム源２１．２は各々、レーザダイオード、例えば、可視スペクトル範囲内で発光するレーザダイオードを有する。

第１の態様による照明デバイス２０および第２の態様による照明ユニットの一例によれば、少なくとも１つのレーザビーム源２１．２は、それぞれの照明ユニット２１から所定の距離における照明ユニット２１によって放出される放射線ビーム２１．１Ａの放射線場の空間位置およびサイズをマークするように構成される。所定の距離は、例えば、照明ユニット２１から、衝突試験向けに意図された動力車の中心長手方向軸までの距離によって与えることができる。この平面の近くで、２つの隣接するライティングユニット２１によって放出される放射線ビーム２１．１Ａの放射線場は、間隙または重なりなく互いに可能な限り近づくことが望ましい。照明デバイス２０を調整するとき、例えば、適切な投影面２５が、放射線ビーム２１．１Ａおよびレーザビーム２１．２１が投影されるこの平面内に配置され得る。このとき、投影面２５上の２つの横方向に隣接する照明ユニット２１によって放出されるレーザビーム２１．２１の衝突を適切に検出することができ、これに基づいて、照明ユニット２１の放出方向を変化させることができる。

第１の態様による照明デバイス２０および第２の態様による照明ユニットの一例によれば、ビーム２１．１Ａは通常、わずかに発散し、結果、ビーム断面の縁部におけるビーム方向は、図２Ａに最もよく見えるように、垂直から０°以外の角度にある。レーザビーム２１．２１の放射方向は、それに従って、レーザビームがビーム２１．１Ａの縁部においてビーム方向に平行に進行する、すなわち、したがってレーザビームがビームの発散をイメージングするように設定されるべきである。これによって、レーザビーム２１．２１の、投影面２５への入射点２１．２１Ａが、可能な限り正確に、放射線ビーム２１．１Ａの放射線場の隅部に位置し、したがって、それらによって囲まれる放射線場のサイズを反映することが保証される。レーザダイオード２１．２は、それらの放射方向が不変であるように、照明ユニット２１のハウジング２１．３の内部に永続的に取り付けることができる。しかしながら、代替的に、レーザダイオード２１．２が、レーザダイオードの放出方向が必要に応じて放射線ビーム２１．１Ａの発散特性を変化させるように適合することができるように、レーザダイオードの放出方向に関して可動、特に調整可能であるように、ハウジング２１．３内に配置されることも可能にされ得る。

これは、図２Ａにより詳細に示されている。照明ユニット２１から所望の距離において、放射線ビーム２１．１Ａおよびレーザビーム２１．２１が投影される投影面２５が配置される。投影面２５上に投影されるレーザビーム２１．２１は、光学的に検出可能であり、例えば、自動手順によって照明ユニット２１の位置合わせを変化させることによって、放射線場を互いに隣接して最適に配置するために使用することができる。この目的のために、隣接する照明ユニット２１のレーザビーム２１．２１の入射点２１．２１Ａは、重なり合わなければならない。図２Ａは、最も上側のライティングユニット２１と中央のライティングユニット２１とが、そのような隣接する衝突点２１．２１Ａで重なり合う状況を示す。中央のライティングユニット２１および最も下側のライティングユニット２１に関して、点線のレーザビーム２１．２１は、レーザビーム２１．２１の衝突点２１．２１Ａが投影面２５上で一致しない初期状況を表す。これは、下記に示すように、適切な検出デバイスによって検出することができ、これを受けて、検出デバイスに接続されている制御デバイスが、隣接する照明ユニット２１のレーザビーム２１．２Ａの入射点が互いに重ね合わされるように、アクチュエータ手段２２に、照明ユニット２１の放出方向を変化させる。図示されている事例において、最も下側の照明ユニット２１に接続されているアクチュエータ手段２２は、例えば、照明ユニット２１が、図の平面に垂直な軸を中心としてスイベル回転されるようにして、スイベル回転動作後に、トレースされるレーザビーム２１．２１によって与えられるレーザビーム２１．２１の放出方向を変化させる。加えてまたは代替的に、アクチュエータ手段２２はまた、照明ユニットの横方向調整をも引き起こすことができる。

第１の態様による照明デバイス２０の一例によれば、照明ユニット２１は、アクチュエータ手段２２による適切な制御によって、照明デバイスの向き、したがってビーム２１．１Ａの放出方向を変化させることができるように、取り付けられる。放射方向は、照明ユニット２１の並進と回転の両方によって変化させることができる。例えば、ライティングユニット２１は、レール上で互いに隣接して配置することができ、図２Ａ内の矢印によって示すように、レールの長手方向において可動とすることができる。さらに、ライティングユニット２１は、２つまたは３つの軸を中心として回転またはスイベル回転され得る。

第１の態様の照明デバイス２０および第２の態様の照明ユニットの代替例によれば、放射線ビームは、円形断面のような、非矩形の断面を有し、この事例において、４つのレーザダイオードが、円の円周の０°、９０°、１８０°および２７０°の位置に配置され得、結果、それらのレーザダイオードによって放出されるレーザビームの各々は、放射線ビームの縁部において放出方向に実質的に平行である。

第１の態様による照明デバイス２０および第２の態様による照明ユニットの一例によれば、特に、レーザダイオードのようなレーザビーム源が１つまたは２つしか使用されない場合、レーザビーム源のレーザビームのビーム方向は、時間とともに変化する。別の例によれば、レーザビームのビーム方向は、レーザビームが投影面に投影されるときに、レーザビームが、照明ユニットの放射線ビームの放射線場を囲む矩形を描くように、時間的に可変である。別の例によれば、レーザビームは、投影面上に、例えば、放射線場の外側境界線を示す単一の線を描く。別の例によれば、照明デバイスは、さらに、時間的に可変である所望の仕方でレーザビームを偏向させるようにセットアップされるビーム偏向デバイスを有する、単一のレーザビーム源、特にレーザダイオードを有する。さらなる例によれば、そのようなビーム偏向デバイスは、検流計を含む。

この一例は、図２Ｄに示されており、図２Ｄには、第２の態様によるさらなる照明ユニット３１が示されている。図２Ｃのライティングユニット２１のように、ライティングユニット３１は、矩形のハウジング３１．３を有し、ハウジングの正面には光源３１．１が設置され、光源は、マトリックス状に配置された複数の白色ＬＥＤ３１．１１を有する。対称的に、照明ユニット３１は、１つのみのレーザビーム源３１．２を有し、レーザビーム源は、例えば、ハウジング内で複数の白色ＬＥＤ３１．１１の中心に設置され、レーザダイオード３１．２１および偏向デバイス３１．２２を有する。偏向器３１．２２は、例えば、検流計であってもよい。レーザダイオード３１．２１によって放出されるレーザビームは、偏向デバイス３１．２２に供給され、偏向デバイスによって、照明ユニット３１から或る距離にある投影面上に、放射線ビームを空間的に延長したところをマークする矩形を描くように、時間に依存するように偏向される。

図３は、第１の態様による照明デバイス４０のさらなるバージョンを概略的に示す。

第１の態様による照明デバイス４０の一例によれば、照明デバイス４０はこのように、レーザビームのビーム方向または投影面２５上のレーザビームの入射点を検出するようにセットアップされる検出デバイス２３をさらに備える。その別の例によれば、検出デバイス２３は、光学センサ、特に、ＣＣＤカメラのようなカメラを含む。点線によって示されるように、投影面２５の、レーザビーム２１．２１の入射点２１．２１Ａが存在する領域全体が、検出デバイス２３上でイメージングされる。その後、記録されたパターンは、画像処理にかけることができ、この画像処理の結果に基づいて、照明ユニット２１を適切に動かすために、適切な制御信号をアクチュエータ手段２２に送信することができる。

第１の態様による照明デバイス３０の一例によれば、照明デバイス３０はまた、例えば、上述したような画像処理のためのデバイスを含むことができる制御デバイス２４をも有する。代替的に、画像処理デバイスは、検出デバイス２３内に含まれてもよい。制御デバイス２４は、アクチュエータ手段２２に接続され、照明ユニット２１の向きが、投影面２５上の隣接する照明ユニット２１のレーザビームの入射点が重なり合うように変化されるように、アクチュエータ手段２２を制御するように構成される。このように、放射線ビーム２１．１Ａが、投影面２５の平面内で、間隙または重なりなく互いに隣接することが達成される。この別の例によれば、制御デバイス２４は、検出デバイス２３に接続され、隣接する照明ユニット２１のどの衝突点が依然として互いに離間されているかについて示す信号を、検出デバイス２３から受信するようにセットアップされる。この信号に基づいて、制御デバイス２４は、照明ユニット２１のすべての必要な調整を計算し、それに従って、信号をアクチュエータ手段２２に転送する。制御デバイス２４による計算は、ライティングユニット２１の必要な調整の回数が最小限に抑えられるように、実行することができる。

第１の態様によるライティングデバイスに関連して上述したような特徴および例を組み合わせることによって、さらなる実施形態例を作成することができる。

図４は、本開示の第３の態様によるライティングデバイスを調整するための手順の流れ図を示す。

図４によれば、各々が光源およびレーザビーム源を備える複数の照明ユニットを備える照明デバイスまたは装置を調整するための方法５０は、レーザビーム源からレーザビームを放出すること（５１）と、それぞれの照明ユニットから或る距離におけるレーザビームの空間位置を検出すること（５２）と、レーザビームの検出されている空間位置に応答して照明ユニットの向きを変化させること（５３）とを含む。

第３の態様による方法の一実施形態例によれば、照明ユニットの向きは、放射線ビームが、照明デバイスから所定の距離において、間隙なくかつ重なり合うことなく互いに隣接するように変化される。

第１の態様による照明デバイスおよび第２の態様による照明ユニットに関連して上述したような特徴および実施形態例を組み合わせることによって、さらなる実施形態例を形成することができる。

本明細書において特定の実施形態を図示および説明したが、図示および説明されている特定の実施形態は、本開示の保護範囲から逸脱することなく、様々な代替的および／または均等な実施態様のために交換することができることは、当業者には明らかである。本出願は、本明細書において論じられている特定の実施形態の任意の適合または修正をカバーするように意図されている。それゆえ、本開示は、特許請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ限定されることが意図されている。

Claims (7)

1. 照明デバイス（２０）であって、
   放射線ビーム（２１．１Ａ）を放出するための光源（２１．１）、および少なくとも１つのレーザビーム（２１．２Ａ）を放出するための少なくとも１つのレーザビーム源（２１．２）を各照明ユニット（２１）が備える、複数の照明ユニット（２１）と、
   各アクチュエータ手段（２２）が照明ユニット（２１）に接続されており、前記レーザビーム（２１．２Ａ）の検出されているビーム方向に基づいて前記照明ユニット（２１）の向きを変化させるように適合されている、複数のアクチュエータ手段（２２）と、
   前記レーザビームの前記ビーム方向を検出するように適合されている検出デバイス（２３）と、
   前記アクチュエータ手段（２２）に接続され、前記照明ユニット（２１）の向きが、前記照明デバイス（４０）から所定の距離において前記放射線ビーム（２１．１Ａ）が間隙なくかつ重なり合うことなく互いに隣接するように変化されるという方法で、前記アクチュエータ手段（２２）を制御するように構成されている制御デバイス（２４）と、を備え、
   前記レーザビーム源（２１．２）は、前記放出されているレーザビーム（２１．２Ａ）によって、前記照明ユニット（２１）から或る距離における前記放射線ビーム（２１．１Ａ）を空間的に延長したところをマークするように配置および設計されており、
   前記検出デバイス（２３）は、投影面（２５）に対する前記レーザビームの入射を検出するように配置されている光学センサを含む、照明デバイス（２０）。
2. 前記レーザビーム源（２１．２）は、４つのレーザダイオード（２１．２）を含み、
   前記放射線ビーム（２１．１Ａ）は、実質的に矩形の断面を有し、
   前記４つのレーザダイオード（２１．２）は、前記４つのレーザダイオードによって放出される前記レーザビーム（２１．２Ａ）の各々が、前記放射線ビーム（２１．１Ａ）の矩形の断面の４つの隅部のうちの１つの近くで前記放射線ビーム（２１．１Ａ）の放出方向に実質的に平行であるように配置される、請求項１に記載の照明デバイス（２０）。
3. 前記レーザビームの前記ビーム方向は、時間とともに可変である、請求項１に記載の照明デバイス（２０）。
4. 前記レーザビーム源（３１．２）は、前記レーザビームを、時間とともに可変である所望の仕方で偏向させるように構成されているビーム偏向デバイス（３１．２１）を備える、請求項３に記載の照明デバイス（２０）。
5. 前記制御デバイス（２４）は、前記検出デバイス（２３）に接続される、請求項１に記載の照明デバイス（４０）。
6. 各々が光源およびレーザビーム源を有する複数の照明ユニットを有する照明デバイスを調整する方法であって、
   前記レーザビーム源からレーザビームを放出することと、
   前記レーザビームの空間位置を検出することと、
   前記レーザビームの前記検出されている空間位置に応じて前記照明ユニットの向きを変化させることと、を含み、
   前記照明ユニットの位置合わせは、前記光源から放出される放射線ビームが、前記照明デバイスから所定の距離において、間隙なくかつ重なり合うことなく互いに隣接するように変化される、方法。
7. 動力車事故に対するシミュレーション装置における、請求項１～５のいずれか一項に記載の照明デバイスの使用。

Images