JP2011503815A - 超音波を用いた方向制御可能照明ユニット - Google Patents

Abstract

照明システムにおいて使用するための方向制御可能照明ユニット10が記載される。照明ユニット10の光放射は、例えば機械的可動要素14・60を用いるなどして異なる方向へ方向付けられ得る。少なくとも２つの超音波送信器20a・20b又は超音波受信21a・21bは、これらが、位置において、又は空間的強度分布若しくは受信感度の空間的分布の方向若しくは形状において、のうちのいずれかにおいて異なるように当該照明ユニット10に配置される。携帯制御要素46は、少なくとも１つの対応する超音波送信器又は受信器50を含む。複数の受信器において受信される送信器からの信号又は単一の受信器で受信される複数の送信器の信号間の差は、方向制御可能照明ユニット10と制御ユニット46との相対的方向を決定し、これに依存して照明ユニット10の方向を制御するために使用される。

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 (10)

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手段と、
   −少なくとも２つの超音波送信器ユニット及び／又は受信器ユニットを含む第１超音波手段と、
   を含み、
   −前記少なくとも２つの超音波送信器ユニット及び／又は受信器ユニットは、当該少なくとも２つの超音波送信器ユニット及び／又は受信器ユニットが：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、受信感度の空間的分布の方向、又は受信感度の空間的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照明ユニットに配置される、
   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、
   −前記第１超音波手段は、少なくとも２つの超音波送信器ユニットを含み、前記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る、
   方向制御可能照明ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の方向制御可能照明ユニットであって、
   −前記光放射を方向付ける手段は、前記光放射を方向付けるための機械的可動要素を含み、
   −前記超音波手段は、前記可動要素と共に動くために前記可動要素において配置される、
   方向制御可能照明ユニット。
4. 請求項１又は２に記載の方向制御可能照明ユニットであって、
   −前記光放射を方向付ける手段は、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。
5. 照明システムであって
   −請求項１乃至４のいずれか一項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、
   −第２超音波手段を含む携帯制御要素であって、前記第１超音波手段が少なくとも２つの超音波送信器ユニットを含み、そして前記第２超音波手段が少なくとも１つの超音波受信器ユニットを含む、又は、前記第１超音波手段が少なくとも２つの超音波受信器ユニットを含み、そして前記第２超音波手段が少なくとも１つの超音波送信器ユニットを含む、携帯制御要素と、
   −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、同一の受信ユニットにおいて受信される異なる送信器ユニットの信号間における差又は同一の送信器ユニットからの異なる受信ユニットによって受信される信号間における差が、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、及び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ために使用される、
   照明システム。
6. 請求項５に記載のシステムであって、
   −前記制御手段は、前記制御可能照明ユニットを、前記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されるように制御するように構成される、
   システム。
7. 請求項５又は６に記載のシステムであって、
   −前記制御ユニットは、前記信号の位相又は振幅のうちの少なくとも１つに関して前記差を評価するように構成される、
   システム。
8. 請求項７に記載のシステムであって、
   −前記第１超音波手段は、少なくとも２つの超音波送信器ユニットを含み、
   −前記超音波送信器ユニットは、前記受信器ユニットにおいてともに受信される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、
   −前記制御手段は、前記信号間の差に関して少なくとも１つのパラメータを分析するように構成され、前記パラメータは、前記信号の位相又は振幅のうちの少なくとも１つに依存し、
   −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、
   システム。
9. 請求項５乃至８のいずれか一項に記載のシステムであって、
   −前記制御手段は、方向が調整されるべきである前記照明ユニットの方向制御モードにおいてのみ前記第１超音波手段を有効化させ、
   −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第１超音波手段を無効化する、
   ように構成される、システム。
10. 請求項１乃至４のいずれか一項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、第２超音波手段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、前記第１超音波手段が少なくとも２つの超音波送信器ユニットを含み、そして前記第２超音波手段が少なくとも１つの超音波受信器ユニットを含む、又は、前記第１超音波手段が少なくとも２つの超音波受信器ユニットを含み、そして前記第２超音波手段が少なくとも１つの超音波送信器ユニットを含み、当該方法が、
    −前記受信器ユニットにおいて受信される前記送信器ユニットからの信号を評価するステップと、
    −同一の送信器ユニットからの異なる受信ユニットによって受信される信号間における差又は同一の受信ユニットにおいて受信される異なる送信器ユニットの信号間における差を決定するステップと、
    −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するために、前記差を使用するステップと、
    −前記決定される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ステップと、
    を含む方法。

Images