专利名称：用于多个光源的自动调试的系统和方法
技术领域：
本发明涉及控制具有多个光源的照明系统，尤其涉及照明系统的光源的半自动调试(commission)或者支持利用该照明系统创建照明场景。
背景技术：
对于装饰照明而言，经常必须安装大量诸如照明器之类的光源并且必须正确地配置用于这些光源的控制系统以便在一定位置复现适当的光效。用于这种应用的典型灯经常经由特定控制总线进行控制。若干灯连接到相同的物理或逻辑总线。为了单独地控制这些灯，关于控制总线的信息被设置成使得灯可以确定关于总线的总体信息的哪部分是与其相关的。每个灯具有地址；基于该地址，灯提取相关数据。大量位置中的许多安装的光源意味着确定不同光源的地址以及将这些地址编程到光系统控制器中的繁琐的过程。这是需要的，以便确保所有光源的单独可寻址性以利用光系统控制器控制这些光源，例如改变特定区域或者特定物体的光照。使得不同光源的地址为照明系统或者光系统控制器所知的过程称为调试并且对于支持人员也是重要的，因为在编辑或改变照明场景期间，知晓光源的地址并且分配希望的光效给这些地址对于支持人员而言是非常困难的任务。W02006/111930A1公开了一种照明系统，其包括控制器、照明单元和感测设备。每个照明单元包括照明源和调制的光源。单个光源可以用来用作照明源和调制的光源。每个调制的光源发射独特的调制光。每个调制的光源的辐射图案与相同照明单元的照明源的辐射图案基本上一致。感测设备适合感测观察区域内的调制光。感测设备感测其调制光的照明单元根据该调制光的调制而被标识。感测设备测量来自标识的照明单元的调制光的强度。光源根据控制数据而加以控制，所述控制数据包括测量的光强度的测量值。因此，可以改变特定区域或物体的光照，而无需用户知道哪些光源负责该区域或物体的当前照明以及哪些光源需要加以控制和在什么程度上控制以便获得用于该区域或物体的希望的照明。
发明内容
本发明的目的是提供一种系统和方法，其允许容易地控制具有多个光源的照明系统，尤其是容易地调试照明系统的光源。这个目的是通过独立权利要求的主题来解决的。从属权利要求示出了另外的实施例。本发明的基本思想是，代替诸如从W02006/111930A1获悉的照明系统之类的现有技术中应用的时间光编码或者除了该时间光编码之外，使用光的空间编码以便控制照明系统，尤其是调试照明系统的光源。空间编码特别适合于壁照明光源，并且因而特别地帮助工作人员调试照明系统的壁照明光源。在光源的调试期间，照明系统设置光源以便在壁上创建光图案，该光图案可以利用用户使用的光图案捕获设备捕获以调试光源并且被解码以便获得关于光源的信息，例如照明系统中光源的位置、顺序、间隔或地址。因此，可以提供容易的调试，其不需要工作人员在照明系统的光系统控制器中手工输入光源的地址序列。
本发明的一个实施例提供了一种用于控制具有多个光源的照明系统的系统，该系统包括
-用于控制光源的光系统控制器，其中空间光图案被创建，其编码光源的一个或多个属性，
-光图案捕获设备，其用于捕获创建的空间光图案并且与光系统控制器通信以便允许基于捕获的空间光图案控制光源。空间光代码可以例如为投射到壁上的条形码类光图案以及投射光源的编码属性， 例如联网照明系统中的光源的唯一指示符。所述光系统控制器可以进一步适于通过将控制代码传输到光源来控制光源以便设置光源以创建空间光图案。控制代码可以例如适于在空间图案模式下开关光源，其中每个光源创建对应光源的空间光图案编码属性，或者它可以适于包括命令序列，所述命令序列控制光源以创建空间光图案、编码信息。所述光系统控制器可以进一步适于创建空间光图案，其中每个光源的唯一标识符被编码。唯一标识符可以例如为唯一地址，例如光源的MAC地址，或者特殊(有限)安装内的唯一标识符。典型地，在联网照明系统中，向每个光源分配唯一地址以便允许利用光系统控制器寻址每个光源。该地址可以例如通过已知的空间编码方案(例如通过使用条形码)在空间光图案中编码。在本发明的另一实施例中，
-可以提供对于捕获的空间光图案的处理并且捕获的空间光图案的处理可以包括解码每个光源的唯一标识符，并且
-与光系统控制器的通信可以包括将解码的唯一标识符从光图案捕获设备传输到光系统控制器。所述光系统控制器可以进一步适于控制光源以创建时间变化的空间光图案，其中在预定的时间段期间，创建不同的空间光图案。通过将空间编码与时间编码结合，可以编码更多的信息。特别地，空间光图案的时间变化使得也检测光源相对于其他相邻光源的相对位置成为可能。所述控制可以通过传输依照DMX (数字多路复用)协议的控制代码而执行， 因为该协议典型地用于控制典型地用在舞台照明中的调光器、智能聚光灯和光效控制器。依照本发明的另一实施例，
-创建的空间光图案的捕获可以包括在所述预定的时间段期间扫描创建的空间光图案，并且
-捕获的空间光图案的处理可以包括通过分析扫描的空间光图案而检测光图案捕获设备的指向位置，其中处理连续空间光图案之间的差异以检测指向位置。连续空间光图案之间的差异的处理允许检测时间变化的光图案的方向，即空间光图案在哪个方向上运动， 从而允许至少检测光图案捕获设备的相对指向位置。在本发明的另一实施例中，可以提供以下几项
-选择光图案捕获设备的一定数量的指向位置以便调节这些位置处的光效，以及 -计算用于位于选择的指向位置之间的光源的插值的光设置参数。因此，依照本发明的调试可以创建在调试的光源序列中进行适当的插值的基础。特别是如果利用挥动法进行调试，即当用户对着空间光图案挥动设备时，光源的间隔也可以进入计算并且将是可用的。
与光系统控制器的通信可以包括传输用户命令，该用户命令指示光系统控制器基于捕获的空间和/或时间光图案调试照明系统中的光源。与光系统控制器的通信也可以包括传输用户命令，该用户命令指示光系统控制器利用照明系统中的光源基于捕获的空间和/或时间光图案以及用户输入创建希望的照明场景。在另一实施例中，本发明涉及一种适于与依照本发明的系统一起应用且如上所述并且包括光图案发生器的光源，所述光图案发生器在接收到来自光系统控制器的控制代码时创建编码光源的属性的空间和/或时间光图案。所述光图案发生器可以进一步适于在创建的空间图案中编码光源的地址。本发明的另一实施例提供了一种光图案捕获设备，该设备适于与依照本发明的系统一起应用且如上所述并且包括
-空间光图案捕获单元，该单元适于捕获由一个或多个光源创建的空间光图案， -光图案处理和解码单元，该单元适于解码在捕获的光图案中解码的光源属性，以及 -通信单元，该单元适于将解码的属性传送到光系统控制器以便控制与接收的属性有关的光源。本发明也提供了传送捕获的信号并且在不同的位置，例如在光系统控制器中处理该信号的可能性。在这种情况下，捕获设备可以仅仅包括光电检测器、信号调节电子器件和发送器。在不同的位置(其中所需的处理能力是可获得的)，可以接收和处理信号。本发明的另一实施例提供了一种用于控制具有多个光源的照明系统的方法，该方法包括以下动作
-控制光源以便设置光源以创建空间光图案，该空间光图案编码光源的一个或多个属
性，
-捕获创建的空间光图案并且基于处理的空间光图案控制光源。依照本发明的另一实施例，可以提供一种计算机程序，该计算机程序使得处理器能够执行上述依照本发明的方法。依照本发明的另一实施例，可以提供一种存储依照本发明的计算机程序的记录载体，例如CD-ROM、DVD、存储卡、磁盘、互联网存储设备或者适合存储计算机程序以供光学或电子存取的类似数据载体。本发明的另一实施例提供了一种经过编程以执行依照本发明的方法的计算机，例如PC (个人计算机)，其可以包括用于光图案捕获设备以及用于与光源通信以便控制光源的接口。本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。在下文中，将参照示例性实施例更详细地描述本发明。然而，本发明并不限于这些示例性实施例。
图1示出了照明系统的一个实施例，其包括两个将空间光图案投射到壁上的壁照明装置(wall washer)以及依照本发明的用于捕获空间光图案的光图案捕获设备；
图2示出了隐藏在16通道灯产生的条形码中的5比特标识符的实例的表格；图3示出了隐藏在16通道RGB灯产生的彩色条形码中的32比特信息的实例的表格； 图4示出了用于控制依照本发明的照明系统的系统的实施例的框图； 图5示出了依照本发明的光系统控制器中的数据结构的实施例； 图6示出了照明系统的另一实施例，其包括两个将空间光图案投射到壁上的壁照明装置以及依照本发明的用于捕获空间光图案的光图案捕获设备； 图7A示出了依照本发明的光图案捕获设备的实施例； 图7B示出了依照本发明的光捕获设备的实施例的框图8示出了用于控制依照本发明的壁照明装置的控制值序列的实例以及由于该序列而由壁照明装置创建的对应时间变化的空间和时间光图案；
图9示出了所获取的由时间变化的空间光图案引起的光电二极管信号(顶部)以及产生时间变化的空间光图案的DMX数据流(底部)；
图10示出了当将光图案捕获设备的焦点移向右边以便依照本发明扫描时间变化的空间光图案时仿真的信号的实施例；以及
图11示出了当依照本发明分析时间变化的空间光图案时执行的用于控制照明系统的系统中的信号分析过程。
具体实施例方式在下文中，功能相似或相同的元素可以具有相同的附图标记。此外，在下面的描述中，术语“灯”、“照明器”和“光源”用作同义词，每个词含义相同并且描述可以用在具有多个光源的照明系统中的任何种类的可控光源。在下文中，借助于示例性实施例解释本发明。所描述的实施例是光源产生的编码的光，即光的时间编码或频率编码的可替换方案，并且特别适合于容易地调试壁照明光源和按顺序安装的其他种类的光源，例如商店中沿着主要路径的向下照射灯(downlighter)。 与时间光编码形成对照的是，本发明使用对信息编码的空间代码或空间光图案。调试光源可以利用光图案捕获设备来进行，所述光图案捕获设备可以实现为能够读取该空间代码的光学手持件(hand-piece)。在下文中，将描述光图案捕获设备的两个实施例自扫描读取器以及沿着具有编码效果的壁滑动的读取器。壁照明灯以某种方式与用于调试的用户接口工具“通信”。图1示出了被设置用于照射房间的壁4的两个壁照明装置或壁照明灯1和2。壁照明灯1和2由光系统控制器(图1中未示出)控制。该光系统控制器可以经由有线或无线连接，例如ZigBee 无线通信连接将控制代码发送到壁照明灯。壁照明灯1和2适于处理接收的控制代码。每个壁照明灯1和2可以包含预定义的控制代码集合，利用这些控制代码可以启动灯的某些功能。一种控制代码可以设置壁照明灯1和2以便在壁上创建空间光图案。该空间光图案包含强度(或颜色)序列，该序列以允许标识创建该序列的光源的方式选取。壁4上由光源1和2产生的空间光图案11、12、21、22类似于条形码。该条形码编码壁照明灯1和2的独特地址，例如在壁照明灯1和2中编程的MAC地址，或者可以用来编码这些地址的若干部分。用作调试工具的光图案捕获设备3包括某个光学系统，该光学系统将壁上可见的区域31或者该区域的部分中的空间光图案投影到该设备中。区域31是设备3的捕获区域，即投影到光学检测器或者在设备3中实现的自动扫描仪的扫描范围的区域。设备3可以是例如从左到右直接读取不同强度(颜色)的相机或机械扫描仪。该区域31中可见的光效的代码利用该设备捕获并且被处理，其中捕获的代码在设备3中被自动地解码。设备3适于与照明系统的光系统控制器通信，这将在以后更详细地加以描述。为了调试例如照明系统的所有灯，可以在调试过程期间从设备3发送设备3解码的光代码，并且这些光代码可以包含灯的访问信息。对于调试而言，可以接通照明系统的所有壁照明灯以便显示它们各自的标识符。这可以例如借助于从光系统控制器广播到所有灯的特殊控制命令代码来启动。在壁上显示的空间光图案中的代码被形成为使得它们可容易读取以便保持手持件中的努力以及读取期间的瞄准和检测精度为低。产生的空间光图案或代码可以例如类似于单维条形码，因为这样的代码可以容易地利用依照本发明的尤其适于捕获空间光图案的条形码扫描仪扫描。以下要求中的一些可以使得空间光图案的捕获更容易即使当反向安装灯时，代码或空间光图案也应当是可读取的，因此需要明确的开始编码。即使当视点不垂直于壁上的代码的中心时，代码也应当是可读取的，因此它应当凹凸不平以用于光学失真。如上面已经提到的，许多应用中用于条形码的编码方案可以解决前面提到的要求并且在这里非常适合应用。在下文中，出于完整性并且也为了使得编码和读取更清楚，描述了两种编码方案。图2在表格中示例性地示出了利用具有16通道SO…S15的壁照明灯创建的空间光图案的编码。灯的每个通道可以编码一个比特的数字信息。置于空间光图案中编码的比特中的有价值信息或灯属性可以例如为灯的地址以及可能地为灯的类型。也可以编码其他属性，例如灯的特定功能，比如可获得的光效。数据比特可以从光系统控制器传输到壁照明灯。产生的空间光图案可以由光系统控制器确定，从而壁照明灯简单地产生由光系统控制器确定的空间光图案。在图2的表格中，具有比特SO…S5的灯的最左边6个通道总是显示具有比特序列 “101110”的代码。该代码允许清楚的灯成帧(lamp framing)，因为编码方案规定三个连续的比特“1”(通道S2、S3、S4)应当永远不出现在空间光图案的选择的代码的正常数据字段内。比特的第一序列“1”_ “0”(通道SO和Si)可以用来在光图案捕获设备的扫描仪越过图案的同时调节比特率。通道S5用作成帧比特与利用通道S6…S15编码的信息比特之间的间隙。这10个后面的通道S6…S15分组成5个配对01^、0!1、比、1!1、21^、2!1、31^、3!1、虬、4!1， 其中如果相关数据比特为“0”，则来自左边OL的第一通道设置为接通，并且如果该数据比特为“1”，则设置右边通道0H。这保证了强度的规则变化，从而允许保持比特同步。在大的安装中，该代码在反向地读取时仍然可能产生混淆。然而，在利用光图案捕获设备接收整个代码之后，所述三个连续的“1” S2、S3、S4清楚地设置了代码在何处开始。由于用于壁照明的许多灯允许进行调光并且每可用通道具有多种颜色，因而可以采用其他更复杂的编码方案。在下文中，参照图3描述了颜色辅助编码方案的一个可能的实施例，图3在表格中示出了利用具有16个通道的壁照明彩色RGB灯创建的空间光图案的编码。利用这种灯的编码可以利用简单的定时来实现，这时红色通道(除了设置为“1”的三个最左边的通道以外)从比特帧到下一个总是改变状态，即通道4、6、8、10、12、14和16设置为“0”，而通道3、5、7、9、11、13和15设置为“1”。两个其他的通道，即绿色和蓝色通道，也允许编码信息，从而与例如参照图2所解释的单色灯形成对照的是，允许编码总的更多的信息或者更多的比特。观察所有三种颜色并且利用光图案捕获设备对这些颜色的强度值计时允许直接读取产生的空间光图案中编码的信息。调试过程可以如下执行调试人员利用光图案捕获设备或者调试工具做挥动运动，所述设备或工具例如从由最左边的壁照明器产生的空间光图案的左边缘到最右边的壁照明装置的右边缘滑动。该工具记录在该滑动期间在壁上“看见”的光代码序列。然后，可以由该工具分析所记录的“看见”的光代码序列。分析也可以在光系统控制器上进行。然后，将记录的“看见”的光代码序列的分析结果或者记录的“看见”的光代码序列传输到光系统控制器，所述光系统控制器可以根据光代码确定不同灯的地址。此外，“看见”的光代码的时序可以用来确定灯的间隔(例如当安装了彼此具有特定距离的多通道壁照明装置时)。该信息对于计算平滑的颜色插值场景是有价值的。现在，借助于图4中示出的照明系统和用于控制照明系统的系统的框图解释照明系统的设置。光(灯)系统控制器5可以访问光源或灯1并且具有到手持式设备3的链接， 该手持式设备实现光图案捕获设备并且作为用于控制调试过程的用户接口服务于用户。灯系统控制器5可以例如由个人计算机(PC)或嵌入式计算机实现，其被执行依照本发明的用于控制照明系统的方法的软件配置。灯系统控制器5包括用于与手持式设备通信的接口。 灯系统控制器5与手持式设备3之间的链接可以借助于无线电链接来实现。天线32和52 可以分别集成到手持式设备3和/或灯系统控制器5中。灯系统控制器5借助于如图5中绘出的灯表格51跟踪灯访问信息和灯特性。灯表格51存储在灯系统控制器5的存储器中并且包含用于照明系统的每个调试灯或光源的行。每行包括两列，一列包含系统中的灯的唯一标识符，例如灯的唯一地址，并且另一列包含灯的特性。除了图4中示出的输入端52 之外，灯系统控制器5也可以具有根据另外的数据源选择不同的场景或设置不同的场景的另外的控制输入端(未示出)。灯系统控制器5被配置成基于灯的检测的顺序和方向以及甚至间隔将命令的照明场景数据映射到实际灯安装。可能合理的是覆盖仅在调试期间使用的设备3上的按钮以便避免用户意外地破坏灯表格51的列511中存储的调试信息。所示出的系统也可以被配置成允许输入调试代码仅仅一次并且需要某个完整的复位以再次输入。 (特性“反向”地将“灯号2”映射到“具有物理地址0x45的灯”仍然不清楚)。用户借助于手持式设备3通过按压手持式设备3上的按钮启动照明系统的灯的调试而调试所述系统。按压按钮使得手持式设备3产生用于调试的控制命令并且经由32和 52建立的无线通信链接将该命令传输到灯系统控制器5。当接收到该命令时，灯系统控制器5将控制代码广播到照明系统的所有光源以便设置光源以创建光源或灯1和2的空间光图案编码属性。控制代码使得照明系统的每个被寻址的灯1和2如图1和6所示例如在壁 4上产生空间光图案。手持式设备3具有允许聚焦到限定的敏感区域31中的光效(图1和图6)上的传感器。限定的敏感区域31取决于手持式设备3的光学装置并且可以类似于照相机完全覆盖产生的空间光图案，从而允许快速地捕获如图1的实施例中所示的空间光图案，或者它可以如图6的实施例中所示仅仅覆盖有限的部位，利用其可以类似于条形码扫描设备例如从左到右扫描空间光图案。在图1和图6的实施例的任一个中，手持式设备3在用户的控制下捕获由壁照明灯1和2投射到壁4上的空间光图案。该捕获可以由用户通过按压单个按钮来启动，该按钮例如激活调试且需要在设备一次性(图1)或者通过线性地扫描空间光图案(图6 ；用户可以通过按压按钮开始扫描过程，或者该扫描过程可以在用户按压按钮的同时执行)捕获空间光图案之前按压。在捕获过程期间，手持式设备3记录壁上“看见”的光代码序列。接着，在手持式设备3中通过解码壁照明灯1和2的所有属性或特性，尤其是其在照明系统中的(唯一)地址及其灯类型而处理捕获的空间光图案。然后，经由无线通信链接 32和52 (图4)将解码的属性或特性从手持式设备3传输到灯系统控制器5。在接收到传输的属性或特性之后，灯系统控制器5产生调试的灯1和2的表格51， 其如图4中所示从选择的第一灯开始到选择的最后的灯。表格51在列511中包含访问灯的地址并且在列512中包含(分配)给该灯的特性，尤其是灯类型。可替换地，也可以在表格 51中存储从每个灯1和2检测的特性，其支持例如照明场景设置插值。在照明系统的正常操作期间，光源将显示用户编程的照明场景。因此，在正常操作期间，如上所述的灯的标识通常是不可能的，但是原理上可以使其成为可能。如上面已经提到的，手持式设备也可以包括相机或机械扫描仪以获得序列的光效，以便解码光图案中空间隐藏的信息。在上面描述的实施例中，可以在用于壁照明应用的设置协议中集成空间编码光技术。然而，所描述的用户交互并不限于壁照明，而是也允许调试和控制线性排列的其他类型的线源。尽管上面针对调试照明系统的光源或灯描述了本发明的实施例，但是本发明并不限于仅仅可应用于调试，而是也可以应用于在复杂照明系统中设置照明场景，或者应用于操作照明系统。一般而言，本发明可以应用于控制照明系统，其中控制包括照明系统的任何种类的操作。图7A和图7B中示出了依照本发明的手持式设备3的实施例。图7A中示出的手持式设备3包括用于与用户交互的若干按钮。存在两组按钮。组33包括“选择”按钮331 以及用于颜色332、饱和度333和或亮度334的调节按钮。顺序部分34包括开始新场景设置或者开始调试的按钮“第一个” 341。此外，“下一个”按钮342和按钮“执行” 343用来结束调试或场景设置。图7B示出了手持式设备的实施例的框图。设备3包括能够捕获捕获区域32中的光图案的光图案捕获单元35。单元35可以是例如数字照相机中实现的CCD或 CMOS传感器、具有光学器件的光电二极管，或者对区域31扫描的机械扫描设备，或者能够检测光的条形码扫描单元。设备3进一步包括光图案处理和解码单元34，例如微控制器，其被配置成处理单元35的数字输出信号并且解码捕获的光图案中解码的光源属性。微控制器可以例如执行控制器的内部存储器中存储的软件，该软件实现图像处理程序，尤其适于解码空间光图案，例如解码条形码状空间光图案。此外，设备3包括通信单元32，例如无线信号发射器，其能够启动与光系统控制器的通信链接并且通过该链接将数字数据传输到光系统控制器，尤其是诸如像光源地址那样的解码的属性之类的任何解码的值。现在，参照图1和图6所示情形详细地描述图4所示系统的调试模式中用户与手持式设备3的交互。设备3具有开始按钮“第一个” 341，当用户以如图1和图6所示利用壁照明灯1和2投影到壁4上的空间光图案11、12、21、22的左边缘开始时，她/他按压开始按钮。对于每个后续的灯，用户按压“选择”按钮331。设备3开始解码每次点击“看见”的代码并且将设备3的视场31中的新代码序列中的这些代码存储到存储器中，直到用户按压了停止该序列的按钮。这可以是结束调试的按钮“执行”343。如果灯以矩阵而不是单行排序，那么用户可以按压“下一个”按钮342以便再次从左边开始下一行灯。在一个改进的实施例中，用户不必对于每个灯按压“选择”按钮331。然而，在按压按钮“第一个” 341之后，用户从她/他想要在一行中调试的第一个到最后一个空间光图案挥动设备3。当例如第一灯是壁照明安装的最左边的灯时，用户挥动到右边，手持式设备记录所有的代码并且对于每个新代码在表格51 (图5)中形成调试的灯的新灯条目。当用户达到效果的右边缘时，按压按钮“执行” 343以停止记录。可替换地，按钮“下一个” 342可以允许开始下一行灯。调试并不限于检测狭窄的水平行中的空间光图案或光效。在壁在顶部区、中间区和底部区被照射并且每个区具有若干光效的情况下，用户也可能跨壁对角地或者以弯曲线挥动。然后，将存储该路径并且可以将光分布(例如从暗到亮的转变)分配给该路径。作为该调试过程的结果，产生调试的灯的表格51，其如图5中所示从选择的第一灯开始到最后选择的灯。接下来，参照图1和图6的情形详细地描述图4所示系统的场景设置模式中用户与手持式设备3的交互。在场景设置模式期间，所有灯再次接通并且被调制以便不断地通过空间光图案发送它们的代码。为了设置希望的照明场景，用户通过指向灯的特定空间光图案并且按压“选择”按钮331来选择所述图案。当用户现在通过按压区域33中的相关按钮改变颜色332、 饱和度333和或亮度334时，所述工具开始解码“看见”的代码。因此，将设置选择的灯的特性。为了给用户以该效果看起来如何的印象，也可以直接利用这些特性对寻址的灯编程。 这允许实现交互的特性选择。在此期间，寻址的灯也可以改变成其中它不发射任何代码的模式，因为它已经被寻址。如果用户想要设置更多的特性，她/他指向下一个效果并且发出 “选择”按钮331。这可以多次进行。为了结束，用户按压按钮“执行” 343。现在，其中用户未指向的所有灯的特性被计算为插值的值以便在效果行中产生软变化。对于具有多通道的灯而言，所指向的通道的检测可以借助于时间代码或细粒度特殊代码来检测以便允许访问单个通道以调节光特性。对于具有单行中调试的灯1-16的系统中的实例而言，用户可以按压灯3上的红色和灯12上的黄色。系统将分配红色给灯1-3并且分配黄色给灯12-16，越过灯8处的橙色的变化用于其间的所有灯。按照这种方式，可以通过调节仅仅2个值而自动地设置复杂的 16光源的场景。在第二实施例中，假设在壁照明区域上显示现有的场景(例如颜色梯度)。任务是修改该场景。这样做的一个原因可能是，在放置于受照射区域之前的物体之后希望亮白色光效。现在，将手持式设备3定向到希望的位置并且按压“选择按钮” 331。将空间光图案形式的代码与现有的场景叠加。在用户指向的位置处存在足够的光的情况下，设备3将检测代码并且将能够确定位置。如果在经过一段时间之后，所述工具没有识别这些代码，那么特殊光效(例如逐光或者调试期间使用的序列)可以用来“找到”该位置。在所述系统的另一个实施例中，设备3也可以包含选择插值模式的按钮。这可以允许选择插值是否仅仅使用色调(HUE)值插值，或者插值是否越过低饱和度或低亮度，因为可能合理的是从红色到蓝色而没有之间的紫色。此外，可以包括更多地在白色中控制的按钮以便具有例如中性、冷、暖白色。或者，规定数值调光值或色点设置。最后，参照图1和图6所示情形详细地描述图4中所示系统的操作模式中用户与手持式设备3的交互。在正常操作期间，光源可以停止发射空间光图案。当用户开始操作手持式设备3 时，灯系统控制器5可以再次自动地进入所述交互模式之一。与手持式设备3集成的触敏传感器或者倾斜或运动传感器可以激活发送代码。接下来，详细地描述本发明的一个实施例，其允许通过产生时间变化的空间光图案检测照明系统的DMX (数字多路复用)安装中的光效的位置。应当指出的是，基于DMX数据流来描述该实施例，因为证明该实施例的可行性的可用演示器基于现有的DMX部件。另一方面，该实施例并不限于DMX，而是也可以与其他的控制接口一起使用，例如1-10V。下文中描述的实施例提供了计算手持式设备3指向的位置的简单的DMX数据流操作和检测算法。该实施例的一个优点在于，它可以用作现有远程可控灯的附加装置。此外， 与用于检测手持式设备3的指向位置的其他更昂贵的规定相比，该信号生成和分析较不复杂且因而较不昂贵。这里描述的实施例要求图4的灯系统控制器5能够产生特殊的照明器控制信号， 即适当的DMX命令，并且要求手持式设备3能够借助于带有准直光学器件的集成在手持式设备3中的光电二极管捕获得到的光效，尤其是空间光图案。然后，可以通过分析该光电二极管信号重新计算照明器的光效内的位置。因此，通过简单地沿着预定的路径指向希望的位置，系统可以检测用户指向的位置。该位置信息可以用来“学习”光效的位置并且将光效分配给选择的位置。此外，这可以在不改变现有照明器的情况下完成。整个功能可以通过 DMX总线实现，从而它可以与现有的照明器一起使用。无需信号发生器与检测器之间的有线或无线同步。所有这一切都包含在得到的基于产生的DMX序列的光效中。除了上面描述的空间图案之外，该实施例中的解决方案允许检测用户指向的照明器内的单独的光效，而不是基于发射的图案仅仅标识整个多通道照明器。DMX序列可以与前面描述的条形码图案结合，例如在调试期间使用条形码并且在场景编辑期间使用DMX序列。适合于所述方法和下文描述的用例的照明器是壁照明装置，例如来自申请人的 ColorBlaze72 0这些照明器提供了设置成12组RGB的总共36个可控通道。当沿着壁调整光效时，可以产生12个颜色可控的“指状物”或条纹光图案。用于照明器的控制接口是 DMX接口。通常，存在若干连接到DMX总线(称为“通用总线”)的照明器，其中串行发送数据由灯基于它们具有的地址来解释。用户可以选择基地址(例如经由开关或者经由“向上/ 向下键”和显示器)。例如，在C0l0rBlaze72 照明器设置为地址23的情况下，数据字节23 至58 (=23+35)被解释为用于该照明器的控制信号。在该实施例中，照明器设置为地址1，仅仅一个照明器连接到光系统控制器5的每个控制输出，其被配置成对于每个控制输出产生重复的DMX流。代替光系统控制器的是，可以使用用于产生重复DMX流的专用设备。第二专用设备可以用来产生用于第二照明器的信号。在正常操作期间，不应当存在来自附加专用设备的负面影响。例如，如果所述系统或者选择的灯不处于其中需要利用手持式设备3检测光效的模式下，那么将描述光效的原始数据发送到灯。当需要利用手持式设备3检测光效时产生的DMX流在三步骤的序列中形成在步骤或时隙1中，照明器的像素1、4、7、10设置为最大强度，其余关断。在步骤或时隙2中，像素2、5、8、11设置为最大强度，其余关断。最后，在步骤或时隙3中，像素3、6、9、12设置为最大强度，其余关断。图8示出了该序列和得到的光学效果，即所生成的由于DMX流而由壁照明装置产生的三个不同且重复的空间光图案。在该实例中，重复时间为9毫秒，因而得到的效果是壁照明装置，其在所有像素上设置为33%的强度，因为人眼太慢而不能看见不同空间光图案的这个9毫秒重复。另一方面，用来对图8拍照的曝光时间低于3ms的光电二极管或照相机快得足以捕获这个重复。为了检测位置，光电二极管的焦斑应当从“外部”移到壁照明装置的光效区域中。 在这里，用户可以选择从左边或者从右边进入该光效区域的路径。分析系统连续地搜索特性脉冲(在我们的实例中为3毫秒宽)。脉动(pulsation)存在于光效中，因而无需DMX序列发生设备与具有光电二极管的检测器之间的附加同步。如现在将要描述的，基于这些脉冲和“历史”，可以检测位置。当移动光电二极管的敏感斑点时，一个接一个地聚焦和捕获不同像素的光效区域。起初，即在第一次出现脉冲之后，关于位置的信息是未知的。但是焦点一移动到下一个像素位置，系统就注意到峰值信号的出现从一个时隙移动到另一个时隙。如果例如焦点从左边移动到右边，那么第一信号可能类似于图9中的迹线，图9示出了由于DMX序列而从照明器产生的时间变化的空间光图案造成的光电二极管信号的示例性测量迹线，所述DMX序列也在图9中示于测量示图的底部。当改变焦点位置时，将改变捕获的信号。这种随着时间的变化携带了关于用户指向的位置的一些信息。如果步骤2期间测量的信号增大而步骤 1期间的信号减小，那么焦点必须移向右侧，从而初始位置在像素1上，并且在第一次移动之后，手持式设备3的指向位置朝向像素2。如果用户选择从右边到左边的路径，那么步骤 3期间(在初始检测的脉冲之前)的信号将变成增大的值。然后，系统知道初始位置在像素 12上以及第一次移动之后的位置朝向像素11。在入口位置的该初始检测之后，可以仅仅通过评估在哪个时隙内测量结果增大或减小而容易地跟踪进一步的定位。由于这是可见光效内的相对定位，因而手持式设备3无需来自控制器5的定时信息。特别地，无需知道特定测量信号是否由步骤1、2或3期间的命令得到。在图10中，示出了当手持式设备3的焦点移向右边时必要信号的仿真结果。在图的左边部分，来自光电二极管的捕获信号被示为若干时间点。最低的迹线为t=to的初始情形。上面的迹线针对增加的时间t>to。图的右边部分绘出了照明器产生的光效(的一部分) 内检测器的焦点位置。下面的部分是与图左边部分的最低迹线有关的初始位置，上面的部分是与左边部分的最上面的迹线有关的最终位置。图10中的箭头代表焦点位置的移动方向和前进时间二者。由图可见，时隙3中的信号减小而时隙1增大。所示的仿真结果的最低迹线是初始位置。于是，后面的脉冲的高度增大而初始脉冲减小。在最上面的迹线处，焦点在下一个像素位置上。图11中简要地描绘了该实施例的信号分析工作流。若干任务并行地运行。一个任务10是对模拟输入信号采样。第二任务11是检测采样值流内的脉冲以便使采样(再)同步并且选择用于所述三个时隙的相关样本。然后，在接下来的任务12中，评估时隙信号。取决于在哪个时隙中找到最大信号的决策，在任务13中跟踪位置。最后，可以在任务14中显示找到的位置。第二 11任务也负责位置跟踪环的初始化。作为在任务14中显示检测的位置的可替换方案，可以优选地经由无线通信链接将检测的位置传送到控制器5。控制器5 可以基于检测的位置修改DMX序列，例如以便提供关于检测的位置的反馈。这可以与所述 3步骤信号叠加。在上面的实例中，将像素设置为最大强度。有可能选择不同的值并且然后增加检测的位置处的亮度。用户将看见她/他指向的位置处的更亮的斑点。针对前面所述的其他实施例描述的所有用户交互(选择位置、设置颜色……)都可以与该检测方法相结合。 简而言之，本发明特别地涉及以下方面灯系统，包括灯、系统控制器和手持式设备以允许半自动灯调试和场景控制，其中光图案用来标识灯和它们的相对位置。灯系统可以利用包含光学传感器的手持式设备，该光学传感器“看见”限定的区域并且可以指向和扫描要调试的光效序列。手持式设备可以在没有用户的任何动作的情况下扫描区域(例如从左到右的行)，其中CCD或CMOS相机系统或机械扫描光学器件用来聚焦一个接一个的效果。 灯系统可以使用手持式设备与系统控制器之间的无线链接。灯系统可以记录给定序列中的灯。在灯系统中，场景设置可以通过设置用于有限数量的灯的参数来完成，并且系统控制器可以由这些设置的参数推断所有其他灯的参数。在灯系统中，插值可以通过将颜色色调从开始色调转向结束色调来完成。在灯系统中，可以逐行地对多行灯调试。在灯系统中，灯参数的插值在若干行灯中以及这些行之间进行。在灯系统中，可以在第一次上电时或者((完全复位))之后开始调试模式。在完成调试之后，其只能通过借助于((完全复位))擦除所有信息来重新激活。此外，提供了一种包括灯、系统控制器和手持式设备以允许半自动灯调试和场景控制的灯系统，其中使用了点和控制交互。该灯系统可以利用包含光学传感器的手持式设备，该光学传感器“看见”限定的区域并且可以指向选择的效果。可以提供手持式设备，其检测效果中的空间编码的光并且将代码与用户命令一起传输到光系统控制器。在该灯系统中，调试可以通过指向每个灯或者灯效果序列方式来进行，系统记录给定序列中的灯，场景设置可以通过设置用于有限数量的灯的参数来完成，并且系统控制器可以由这些设置的参数推断所有其他灯的参数。在灯系统中，插值可以通过将颜色色调从开始色调转向结束色调来完成。在灯系统中，可以逐行地对多行灯调试。在灯系统中，灯参数的插值可以在若干行灯中以及这些行之间进行。此外，提供了一种灯系统，其中可以仅在两个交互模式调试和场景设置期间产生编码的光。在操作期间，可以不产生代码。在灯系统中，在发出选择按钮之后，系统可以设法读取代码，并且在不能够捕获代码的超时之后，它可以开始增加一些灯或所有灯的亮度以便找到选择的灯。此外，可以提供光设备控制接口中继器设备， 其适于将预定的信号调制到输送给照明器的数据流中，得到的数据流基于接收的用于该照明器的命令和预定的调制。该设备可以适于采取一部分接收的命令并且以更高的重复率将数据流输送到照明器。该设备可以适于具有可选择的操作模式，其中数据流基于具有不同内容的有限数据分组序列，优选地基于三分组的序列，优选地借助于在分组中通过一组预定位置移动预定子分组而产生的分组内的数据。接口中继器设备的功能可以集成到光系统控制器中。也可以提供分析设备，其具有带有专用焦斑的光学接收器，适于检测照明器的光效，该照明器由前面提到的设备控制。该设备可以具有使照明器的光学响应与如前面所述产生的子集序列同步的装置。该设备可以适于根据接收的光学结果中的变化跟踪检测器的焦点瞄准的光效位置。本发明可以应用于具有多个光源的任何照明系统中，例如应用于家庭、商店和办公室应用中的照明系统。它特别适合于容易地调试光源，适合于检测壁照明器上的光效位置以及照明系统中的手持式设备的点和控制应用。本发明的至少一些功能可以由硬件或软件执行。在软件实现的情况下，单个或多个标准微处理器或微控制器或者数字信号处理器可以用来处理实现本发明的单个或多个算法。应当指出的是，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且措词“一” 或“一个”并没有排除复数。此外，权利要求书中的任何附图标记都不应当被视为限制了本发明的范围。
权利要求
1.一种用于控制具有多个光源(1，2)的照明系统的系统，包括-用于控制光源的光系统控制器(5)，其中空间光图案(11，12，21，22)被创建，其编码光源(511)的一个或多个属性(512)，-光图案捕获设备(3)，其用于捕获创建的空间光图案并且与光系统控制器(5)通信 (32，52)以便允许基于捕获的空间光图案控制所述一个或多个光源。
2.权利要求1的系统，其中光系统控制器(5)进一步适于通过将控制代码传输到光源来控制光源以便设置光源以创建空间光图案(11，12，21，22)。
3.权利要求1或2的系统，其中光系统控制器(5)进一步适于控制光源以创建空间光图案，其中每个光源的唯一标识符被编码。
4.权利要求3的系统，其中提供对于捕获的空间光图案的处理，并且 -捕获的空间光图案的处理包括解码每个光源的唯一标识符，并且-与光系统控制器的通信包括将解码的唯一标识符从光图案捕获设备传输到光系统控制器。
5.权利要求1、2、3或4的系统，其中光系统控制器(5)进一步适于控制光源以创建时间变化的空间光图案，其中在预定的时间段期间，创建不同的空间光图案。
6.权利要求5的系统，其中-创建的空间光图案的捕获包括在所述预定的时间段期间扫描创建的空间光图案，并且-捕获的空间光图案的处理包括通过分析扫描的空间光图案而检测光图案捕获设备的指向位置，其中处理连续空间光图案之间的差异以检测指向位置。
7.前面的权利要求中任何一项的系统，进一步包括-选择光图案捕获设备的一定数量的指向位置以便调节这些位置处的光效，以及 -计算用于位于选择的指向位置之间的光源的插值的光设置参数。
8.前面的权利要求中任何一项的系统，其中与光系统控制器的通信包括传输用户命令，该用户命令指示光系统控制器基于捕获的空间光图案调试照明系统中的光源。
9.前面的权利要求中任何一项的系统，其中与光系统控制器的通信包括传输用户命令，该用户命令指示光系统控制器利用照明系统中的光源基于捕获的空间光图案以及用户输入创建希望的照明场景。
10.一种光源(1，2)，适于与前面的权利要求中任何一项的系统一起应用且包括光图案发生器，所述光图案发生器在接收到来自光系统控制器的控制代码时创建编码光源的属性的空间光图案。
11.权利要求10的光源，其中所述光图案发生器进一步适于在创建的空间图案中编码光源的地址。
12.一种光图案捕获设备(3)，适于与权利要求1-9中任何一项的系统一起应用且包 括-空间光图案捕获单元(35)，该单元适于捕获(31)由一个或多个光源创建的空间光图案，-光图案处理和解码单元(34)，该单元适于解码在捕获的光图案中解码的光源属性，以及-通信单元(32)，该单元适于将解码的属性传送到光系统控制器以便控制与接收的属性有关的光源。
13.一种用于控制具有多个光源的照明系统的方法，包括以下动作-控制光源以便设置光源以创建空间光图案，该空间光图案编码光源的一个或多个属性，-捕获创建的空间光图案并且基于捕获的空间光图案控制光源。
14.一种计算机程序，使得处理器能够执行依照权利要求13的方法。
15.一种记录载体，存储依照权利要求14的计算机程序。
全文摘要
本发明涉及控制具有多个光源的照明系统，尤其涉及照明系统的光源的半自动调试或者控制利用该照明系统创建照明场景。本发明的基本思想是，代替现有技术中应用的时间光编码或者除了时间光编码之外，使用光的空间编码以便控制照明系统，尤其是调试照明系统的光源。本发明的一个实施例涉及一种用于控制具有多个光源(1，2)的照明系统的系统，包括用于控制光源的光系统控制器(5)，其中空间光图案(11，12，21，22)被创建，其编码光源(511)的一个或多个属性(512)；以及光图案捕获设备(3)，其用于捕获创建的空间光图案并且与光系统控制器(5)通信(32，52)以便允许基于捕获的空间光图案控制所述一个或多个光源。空间编码特别适合于壁照明光源，并且因而特别地帮助工作人员调试照明系统的壁照明光源。
文档编号H05B37/02GK102165849SQ200980137771
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月26日
发明者H·J·G·拉德马切尔, M·温特, P·利滕 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司