照明装置和用于制造照明装置的方法_2

文档序号:9252778阅读:来源:国知局
>[0037]在优选的设计方案中,由三维的照明主题产生原始数据,并且通过所述原始数据的渲染、即通过图像合成为各基准面点确定光流。相应的图像合成程序(渲染器)是市售的,例如以商标“Radiance”是市售的。
[0038]在此期间,通常也能够“类似地”、即在没有图像运算的情况下确定:即当由真实的照明主题在基准面中产生方向分辨的图像并且将相应的记录随后朝向观察位置以方向分辨的方式描绘时,各基准面点可发出何种光流(与此类似详细地为图la、b的实施例)。
[0039]优选地,当然首先产生照明主题的原始数据,在虚拟的照明主题的情况下因此例如确定各个元素的相对布置和/或照明主题的表面伸展;表面的光学特性、例如反射特性和光源的布置和射线方向也例如能够属于原始数据。在随后的渲染中,于是例如通过射线跟踪来确定光流,所述光流分别沿着直线发出,所述直线穿过基准面点(并且与此相应地在所述基准面点处能够由照明装置以位于该直线上的射线发出)。
[0040]原始数据当然也能够由真实的照明主题产生,更确切地说优选通过光密度测量产生;所述光密度测量尤其优选以波长分辨的方式进行,使得原始数据也包含色彩信息。在光密度测量中,由照明主题的表面元素发送的光不借助平均值形成来检测,这对应于常规的光图像,而是以方向分辨的方式测量光流。
[0041]因此,光密度是每集光率子体积(dE)的光流,集光率定义为面元素和投影立体角的乘积,例如参见R.Winston的“Nonimaging Optices”;光密度是各“光子体积”的光流,因此表征光流在该“光体积”中的分布(在四维的相空间中,参见集光率的数学定义),例如类似于质量密度描述三维体中的质量分布。
[0042]光密度例如能够借助照相机、例如CXD照相机测量,所述照相机例如沿着一个面运动,并且借助所述照相机在不同点处、通常在遵照网栅的不同点处记录照明主题。于是,在了解照相机的光学装置的情况下,能够将方向(角分辨率)与CCD阵列的特定的像素(位置分辨率)相关联,因此能够确定:光从哪个方向入射。
[0043]借助多个这种照相机成像器并且在了解相应的记录位置的情况下,于是能够确定照明主题的光密度,即由表面元素沿不同方向发出的光流。
[0044]在此,照相机通常不聚焦到照明主题的表面上,而是聚焦到与此间隔开的基准面上了 ;通过渲染于是能够从中确定其他的基准面的光密度。这种光密度测量原理上从基本上点状的光源、例如白炽灯的特征中已知,其中照相机在围绕光源的测角器中移动,参见Isadore Nimeroff 的“Analysis of Gon1-ophotometric Reflect1n Curves,,,Journalof Research of the Nat1nal Bureau of Standards, Vol.48,N0.6 ;1952年6 月,441-448页。
[0045]于是,在任何情况下,借助从光密度测量中获得的数据,对于照明主题的表面元素都分别存在关于方向相关地发射的光的信息。因此,关于照明主题的表面元素,为多个方向(“沿着多个直线记录”)存在光流值。
[0046]如果基准面移动,那么例如能够将之前由第一放射面沿第一放射方向发出的光随后由相对于第一放射面侧向地(垂直于距照明主题的距离确定的方向)移动的放射面沿相同的放射方向发出(参见图2a、b)。然而,在新的基准平面中不一定存在如下放射面,所述反射面的射线与第一放射面的射线位于一条直线上,使得例如也能够描绘由照明主题的表面元素沿着另外的紧密“相邻的”直线发出的光流。
[0047]在此,关于立体角位于测量的光密度值之间的中间值通常能通过渲染来确定,更确切地说与光密度测量的面分辨率和/或角分辨率相关。
[0048]“原始数据”因此通常表示包含光密度信息和/或能够从中确定所述光密度信息的数据组。在虚拟的照明主题的情况下,光密度信息例如能够从表面的布置、其性质和光源的位置中确定,例如通过射线跟踪;然而,原始数据也能够是测量的光密度值并且能够通过渲染、类似于内插确定中间值。
[0049]在此,在一组原始数据中,关于光密度的信息不一定必须已经作为光密度值存储,其例如也总是能够包含例如由光流和集光率构成的数对、相应的信息;更确切地说,决定性的是:能够从中计算光密度。
[0050]在本公开的范围内,参考光度变量“光流”并且相应地参考“光强度、照明强度和光密度”,即分别参考关于辐射物理变量“辐射功率、射线强度、辐照强度和射线密度”的光方面的相应物。光流对应于根据人眼的波长相关的灵敏度(ν(λ)曲线)加权的辐射功率;在本公开的范围内涉及光方面的变量的结论类似地适用于辐射物理的变量。
[0051]在一种观察方式中,设置具有彼此间特定间距的特定大小的放射面能够视作为预设离散化,照明装置具有与此相应的位置分辨率并且根据放射方向/射线的倾斜也具有立体角分辨率。每个放射面能够连同其射线的放射方向视作为“像素”,即作为预设集光率子体积的“像素”(放射面的集光率子体积相加得到照明装置的集光率)。
[0052]通过渲染确定光流,所述光流能够与集光率子体积相关联,因此连同其他的像素(同样用光流“填充的”集光率子体积)一起得到光密度变化,如照明主题会发出其的那样。借助于渲染确定用于“填充”集光率子体积的分散值,例如通过从分散的光密度至中内插和/或也通过从连续的/准连续的数据域中进行本地的平均值形成。
[0053]这能够以网栅图像的二维示例说明:记录主题(类似于照明主题)的图像,在行间距和列间距中通过像素大小确定的网栅置于图像之上并且为每个网栅单元确定平均的亮度值(灰度网栅图像)。
[0054]因此,“像素”的特征在于放射面和放射方向(相应的射线的方向);现在,如此确定的集光率子体积例如能够用白光和/或也用有色光填充;因此,为各放射面例如也能够设有多个不同颜色的光源,因此,集光率子体积例如也能够通过色彩混合来填充。
[0055]在此,在优选的设计方案中,首先确定放射面的布置,即首先执行离散化;确定“网栅量”。随后,关于如此预设的离散化进行渲染。例如预设具有相应的集光率子体积的像素并且通过渲染确定分别需要用于“填充”的光流。通常,另一方面,像素的布置和其“大小”(即其相应的集光率子体积)因此也能够匹配于之前测量的和/或之前渲染的数据。
[0056]因此,“方向能力”涉及照明装置的在多个放射面发出光的能力,更确切地说各放射面沿选择的方向并且以优选由控制单元可预设的光流发出光;照明装置在其提供“像素”、即集光率子体积和机构、即光源时具有“方向能力”,借助所述机构能够单独地“填充”集光率子体积。
[0057]通常,照明装置大面积地延伸,也以便能够为观察者例如实现“在其上徘徊的观察”,使得因此能够形成令人信服的三维印象。“大面积”例如表示以如下顺序越来越优选的至少 1m2、20m2、30m2、40m2、50m2、60m2、7Om2、80m2、90m2、10m2的发光面区域;与所述下限无关的上限例如能够为 1000m2、900m2、800m2、700m2、600m2或 500m2。
[0058]在此,面原则上能够具有任意的形状,沿面方向的最大延伸与最小延伸的比例例如能够至少为1:1、3:2、2:1、3:1并且与该下限无关地例如为最高100:U50:U20:U10:lo
[0059]根据本发明的照明装置应当不仅关于唯一的观察区域(“观察点”)能够形成三维的印象。更确切地说,观察者的目光应当能够在观察位置处在照明装置之上徘徊,即例如应当对每观察位置可供使用至少20°、60°或90°的观察角度;关于离散化的自由度,于是对每观察位置例如多于5个、20个或40个不同的观察方向是可能的。三维的印象例如也能够在借助仅一只眼睛的假设的观察中建立,因为由沿着照明装置运动通过不同的观察位置的观察者看到的不同的视图于是会“组合成”所述观察者的感觉。
[0060]在本文中,如下照明装置也是优选的,所述照明装置不仅关于第一观察线、而且也关于横向于第一观察线(成一定角度)延伸的第二观察线来描绘立体视图。“观察线”表示将多个观察位置连接的线,从所述观察位置起能够从分别不同的观察方向观察照明主题。
[0061]在例如在底部之上几米在顶部上或作为顶部(这两者在下面为了简单性称作为“顶部安装”)安装的照明装置的情况下,于是第一观察线沿着底部延伸并且至少一个横向于此的另外的观察线同样沿着底部延伸。理想地,在通常优选的顶部安装中存在多个面状地在与照明装置相对置的底部之上分布的观察位置,例如以如下顺序越来越优选地至少为10,20或40个观察位置并且与所述下限无关地以如下顺序越来越优选地例如为最多200、100或50个沿面方向彼此相邻的观察位置。
[0062]垂直于底部例如也能够得到多个相邻的观察位置;所述观察位置例如能够展开“观察窗”,所述观察窗例如以一定程度与底部间隔开,例如在Im和2m之间;但是观察位置在(也)设计用于坐立或站立观察的照明装置的情况下也位于更深,例如也伸展至底部。“观察位置”是在其相对于照明装置的相对位置中固定的位置,光从多个放射面从多个放射方向射到所述位置(换而言之,多个射线相遇),例如与每观察位置的为(0.25m.0.25m.0.25m)、(0.5m.0.5m.0.5m)或者(lm.Im.lm)的“观察体积”相关。
[0063]在任何情况下,在优选的设计方案中,存在多个彼此横向取向的观察线,即射线例如相对于照明装置的法线不仅沿一个方向倾斜(全部由面法线与各射线展开的平面于是都是平行的),而是沿两个方向倾斜,使得分别由面法线和射线展开的平面不仅平行地移动、而且也相互转动。
[0064]在优选的设计方案中,为所描绘的主题的大小与照明主题的大小的的比值预设最小量,所述大小比值以如下顺序越来越优选地因此至少为1:4、1:3、1:2 ;尤其优选地,描绘具有在任何情况下基本上相同大小的照明主题。所述规定显然(尤其)涉及真实的照明主题的情况(也对应于虚拟的照明主题的情况,所述照明主题模仿真实的照明主题)。
[0065]“放大”也是可能的,所描绘的主题与照明主题的比值也能够大于1:1 ;例如上限为1000000:1、100000:1、10000:1、1000:1、100:1、10:1。只要照明主题从不同的观察方向具有不同的大小,所述(和上述)规定就涉及到基准面上的垂直的投影,即涉及垂直于照明装置的射线(必要时涉及垂直于安装平面的射线)。
[0066]所描绘的照明主题优选在至少50%、以如下顺序越来越优选为至少60%、70%、80%、90%的面积份额中是不运动的,更确切地说在任何情况下都关于到基准面的同样提出的垂直的投影、尤其优选关于全部视图(关于全部观察方向)。
[0067]“不运动”表示:在任何情况下保持由各个放射面发出的光流的比例(因此均匀的调光不是运动),更确切地说对于例如至少10秒、
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