專利名稱：監(jiān)測來自不同區(qū)域的光的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光的設(shè)備，并且還涉及包括設(shè)備的系統(tǒng) 和方法。這樣的設(shè)備的實例是傳感器。這樣的區(qū)域的實例是地帶(zone)和/或?qū)ο?(object)0
背景技術(shù)：
EP 0 652 690公開了一種用于照明的自動控制設(shè)備，其通過進(jìn)行多個照明測量和 通過將所述測量結(jié)合在一起以便個別地控制照明源來調(diào)節(jié)房間的照明?？紤]多個內(nèi)部照明 測量和多個外部照明測量是可能的。該設(shè)備可以考慮外部照明的預(yù)測的測量。所述多個照 明測量由包含多個光敏傳感器或光電探測器的測量單元來給出。該處理通過模糊邏輯單元 和/或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來完成?？梢钥紤]用戶的行為和/或房間的特定特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光的改進(jìn)的設(shè)備，該設(shè)備不需 要在每個區(qū)域具有光敏傳感器或光電探測器。本發(fā)明的另一些目的是提供包括設(shè)備的系統(tǒng)和提供方法。根據(jù)第一方面，提供了用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光的設(shè)備，該設(shè)備包括 -用于選擇來自特定區(qū)域的光的第一部件，
-用于對所選擇的光進(jìn)行濾波的第二部件， -用于感測經(jīng)濾波的光的第三部件，和
-用于響應(yīng)第三部件的輸出信號而確定所感測的光的頻譜以及用于根據(jù)頻譜計算顏 色參數(shù)的第四部件。第一部件選擇來自特定區(qū)域的光，例如以時分復(fù)用的方式。在第一時間間隔期間， 選擇來自第一區(qū)域的第一光，在第二時間間隔期間，選擇來自第二區(qū)域的第二光。第一和第 二時間間隔可以是相鄰的時間間隔或者另一個時間間隔可以處于第一和第二時間間隔之 間。第二部件對所選擇的光進(jìn)行濾波，第三部件感測經(jīng)濾波的光。第四部件確定感測的光 的頻譜并且根據(jù)頻譜計算顏色參數(shù)。結(jié)果，通過引入第一部件，不再需要在每個區(qū)域具有第 三部件。這是第一項改進(jìn)。并且通過引入第二和第四部件，可以監(jiān)測來自不同區(qū)域的光的 強(qiáng)度和質(zhì)量。這是第二個改進(jìn)。來自特定區(qū)域的光可以是從這個特定區(qū)域反射的光和/或可以是由這個特定區(qū) 域中和/或這個特定區(qū)域附近的一個或多個光源發(fā)出的光。因此，區(qū)域可以是任何大小，并 可以包括相對較小或相對較大的光源的(一部分)表面或甚至與其重合。根據(jù)一個實施例，所述設(shè)備通過包括色點和/或顯色指數(shù)的顏色參數(shù)來限定。色 點和顯色指數(shù)允許來自不同區(qū)域的光的質(zhì)量得以良好地監(jiān)測。根據(jù)一個實施例，所述設(shè)備通過包括光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器(redirector)的第一部件來限定。根據(jù)一個子實施例，所述設(shè)備通過包括用于通過旋轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)選擇光的旋轉(zhuǎn) 鏡的光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器來限定。根據(jù)另一個子實施例，所述設(shè)備通過包括用于通過設(shè) 備的旋轉(zhuǎn)選擇光的旋轉(zhuǎn)裝置的光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器來限定。根據(jù)一個實施例，所述設(shè)備通過進(jìn)一步包括光角度限制器的第一部件來限定。根 據(jù)一個子實施例，所述設(shè)備通過包括具有吸收壁或具有圓形孔的高縱橫比結(jié)構(gòu)的光角度限 制器來限定。根據(jù)一個實施例，所述設(shè)備通過包括濾波器陣列的第二部件來限定，所述濾波器 陣列的每一部分過濾所選擇光的不同顏色。根據(jù)一個子實施例，所述設(shè)備通過包括傳感器 陣列的第三部件來限定，所述傳感器陣列的每一部分感測經(jīng)過濾的顏色。根據(jù)一個實施例，所述設(shè)備通過包括用于基于光源的先驗知識或通過使用偽逆矩 陣技術(shù)確定頻譜的控制器的第四部件來限定。根據(jù)一個子實施例，所述設(shè)備通過進(jìn)一步包 括用于存儲顏色度量的計算所使用和/或需要的設(shè)備信息和/或顏色匹配函數(shù)和/或反射 曲線和/或標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)的存儲器的第四部件來限定。根據(jù)另一個子實施例，所述設(shè)備通 過進(jìn)一步包括用于放大第三部件的輸出信號的放大器和/或用于把第三部件的輸出信號 中的模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息的轉(zhuǎn)換器的第四部件來限定。根據(jù)一個實施例，所述設(shè)備通過進(jìn)一步包括用于響應(yīng)第四部件的輸出信號而控制 光源的第五部件來限定。根據(jù)第二方面，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設(shè)備并進(jìn)一步包括用于控制光源的 第六部件和/或進(jìn)一步包括光源。根據(jù)第三方面，提供了用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光的方法，該方法包括 -第一步選擇來自特定區(qū)域的光，
-第二步對所選擇的光進(jìn)行濾波， -第三步感測經(jīng)濾波的光，和
-第四步響應(yīng)第三步的輸出而確定所感測光的頻譜，以及根據(jù)頻譜計算顏色參數(shù)。領(lǐng)悟可以是，光敏傳感器或光電探測器可以用于不同區(qū)域。一個基本的思想可以是，將選擇、濾波并感測來自特定區(qū)域的光，以及將確定所感 測光的頻譜并將根據(jù)頻譜計算顏色參數(shù)。解決了提供用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光并且不需要在每個區(qū)域有光敏傳感器或 光電探測器的改進(jìn)的設(shè)備的問題。優(yōu)點可以是，第一部件避免了在每個區(qū)域具有第三部件的必要，并且第二部件和 第四部件允許來自不同區(qū)域的光的強(qiáng)度和質(zhì)量得以監(jiān)測。根據(jù)下文描述的實施例(一個或多個)，本發(fā)明的這些和其他方面是清楚明白的， 并將參照實施例來闡明。


在圖中
圖1示出了包括設(shè)備的系統(tǒng)， 圖2示出了光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器的第一實施例， 圖3示出了光角度限制器的實施例，
4圖4示出了光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器的第二實施例，
圖5示出了靈敏度曲線，
圖6示出了顏色空間，
圖7示出了顯色指數(shù)反射曲線，
圖8示出了有設(shè)備和光源的房間，并且
圖9示出了被分成若干地帶的圖8中的房間。
具體實施例方式在圖1中，示出了包括用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光2的設(shè)備1的系統(tǒng)3。設(shè)備1包 括用于選擇來自特定區(qū)域的光的第一部件10，用于對所選擇的光進(jìn)行濾波的第二部件20， 用于感測經(jīng)濾波的光的第三部件30，和用于響應(yīng)第三部件30的輸出信號而確定所感測光 的頻譜并用于根據(jù)頻譜計算顏色參數(shù)的第四部件40。優(yōu)選地，顏色參數(shù)是色點和/或顯色 指數(shù)。第一部件10包括例如光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11和光角度限制器12。第二部件20 包括例如濾波器陣列21，濾波器陣列21的每一部分過濾所選擇光的不同顏色。左邊的部分 例如過濾藍(lán)顏色，下一個部分例如過濾綠顏色，下一個部分例如過濾黃顏色，右邊的部分例 如過濾紅顏色。這樣的濾波器陣列21的實例是干涉濾波器陣列(例如可以全都是電介質(zhì)的 鏡-腔-鏡，或例如(金屬)鏡-(電介質(zhì)的)腔-(金屬)鏡等等。)。第三部件30例如包括 傳感器陣列31，傳感器陣列31的每一部分感測經(jīng)過濾的顏色。左邊的部分例如感測藍(lán)顏 色，下一個部分例如感測綠顏色，下一個部分例如感測黃顏色，以及右邊的部分例如感測紅 顏色。這樣的傳感器陣列31的實例是硅光電二極管或CMOS或CXD單元。第四部件40例如包括放大器41以及例如包括轉(zhuǎn)換器42，放大器41例如用于放 大第三部件30的輸出信號的運算放大器，轉(zhuǎn)換器42例如用于把第三部件30的輸出信號中 的模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。第四部件40進(jìn)一步例如包括用于基于 光源6的先驗知識或通過使用偽逆矩陣技術(shù)確定頻譜的控制器43。第四部件40進(jìn)一步例 如包括用于存儲顏色度量的計算所使用和/或需要的設(shè)備信息和/或顏色匹配函數(shù)和/或 反射曲線和/或標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)的存儲器44。存儲器44例如保存經(jīng)校準(zhǔn)的過濾的傳感器信 息。另外，存儲器44可以保存用于計算顯色指數(shù)(參見后文)的顏色匹配函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)反射 曲線?？刂破?3使用來自存儲器和傳感器陣列31的信息以確定光源(一個或多個)6的強(qiáng) 度、色點和顯色指數(shù)，光源(一個或多個)6以由光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11以及光角度限制 器12設(shè)置的角度照射傳感器陣列31。設(shè)備1可以進(jìn)一步包括用于響應(yīng)第四部件40的輸出信號而控制光源6的第五部 件50。這樣的第五部件50可以包括用于發(fā)送信號4到系統(tǒng)3的第六部件60的有線或無線 接口 61以便控制光源6的有線或無線接口 51。系統(tǒng)3可以進(jìn)一步包括光源6。其他光源 5、7和8可以組成系統(tǒng)3的部分，而且可以經(jīng)由相同的第六部件60或經(jīng)由另一個未示出的 部件來控制。任何外部通信可以通過諸如藍(lán)牙、Zigbee、或RF之類的無線節(jié)點來完成，或通 過電纜來完成，并且可以連接到一個或多個光源控制器，光源控制器可以隨后將測量的光 設(shè)置與用戶設(shè)置的要求的光設(shè)置進(jìn)行比較，并且可以隨后調(diào)整光源設(shè)置，由此關(guān)閉反饋回 路。在圖2中，示出了光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11的第一實施例。光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11包括具有軸111的旋轉(zhuǎn)鏡110，用于通過鏡110的旋轉(zhuǎn)選擇進(jìn)來的光。在圖2左邊部 分和右邊部分中，示出了鏡110的兩個不同位置。結(jié)果，如進(jìn)來的箭頭所指示的進(jìn)來的光被 不同地反射成如出去的箭頭所指示的出去的光。在圖3中，示出了光角度限制器12的實施例，其包括具有吸收壁120 (左)或具有 圓形孔121 (右)的高縱橫比結(jié)構(gòu)。吸收壁120在一個方向上有限制，圓形孔121在兩個方 向上有限制。在圖4中，示出了光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11的第二實施例。光角度選擇器和轉(zhuǎn)向 器11包括用于通過設(shè)備1的旋轉(zhuǎn)選擇進(jìn)來的光的旋轉(zhuǎn)裝置112。通常地，光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11和/或光角度限制器12可以是有源的或無源 的和/或可調(diào)的或固定的。有源的/可調(diào)的單元可以是基于的電潤濕(electrowetting)電 池(cell)、液晶電池、機(jī)械楔、可換向反射器薄片、機(jī)械光圈、雙LC電池等的光導(dǎo)向器。無源 的/固定的單元可以是在黑色塑料的模制結(jié)構(gòu)、折射&反射結(jié)構(gòu)等中光激射的孔。在圖5中，示出了靈敏度曲線(函數(shù)值對波長，χ=紅，y=綠，ζ=藍(lán))。在圖6中，示 出了顏色空間(CIE 1931色度圖)。在圖7中，示出了顯色指數(shù)反射曲線。光源的顯色指數(shù) (CRI)是精確性的相對度量，與標(biāo)準(zhǔn)(即黑體輻射器或日光)參照光源相比，由那個光源照亮 的對象的顏色以所述顯色指數(shù)(CRI)得以再現(xiàn)。當(dāng)計算了 CRI時，可以將它在從0到100的 范圍上定級。在這個范圍上，100的CRI將表示，由正在討論的光源照亮的所有顏色樣本將 看上去具有與由參照源照亮的那些相同樣本相同的顏色?？赡苡嬎愠鲐?fù)的CRI，但是針對產(chǎn) 生白光的大多數(shù)照明系統(tǒng)的一個目標(biāo)是將具有正的CRI。CRI的計算是對照M個參照比色 圖表來完成的，或者對照其中8個比色圖表來計算減少的數(shù)量。圖7中給出了這8個圖表 的反射率曲線?？刂破?3使用來自存儲器44的經(jīng)校準(zhǔn)的濾波器數(shù)據(jù)和來自傳感器陣列31的信 息來確定頻譜。這可以以幾種方式來完成；(A)當(dāng)所述源的先驗知識可以得到并且光譜發(fā) 射的一般描述已知時，以及(B)通過使用偽逆矩陣技術(shù)(其中偽逆矩陣根據(jù)經(jīng)校準(zhǔn)的濾波器 數(shù)據(jù)生成，并且這個矩陣與來自傳感器陣列31的所測信息相乘)來獲得頻譜的估計。根據(jù) 頻譜，色點和顯色指數(shù)可以直接地計算出來。在圖8中，示出了包括光源5-8并包括設(shè)備1的房間，對于兩個不同的工作區(qū)域， 設(shè)備1具有不同的光監(jiān)測角度200。在所有照明空間中，有其中需要高度控制和監(jiān)測光的 質(zhì)量的區(qū)域，實例是辦公室環(huán)境中的各種工作區(qū)域。例如可以把設(shè)備1定位在天花板中，以 通過通過光角度選擇結(jié)構(gòu)特別地注視這些區(qū)域來在光強(qiáng)度、色點和顯色指數(shù)方面監(jiān)測不同 區(qū)域。設(shè)備1可以與照明控制體系結(jié)構(gòu)通信任何測量的結(jié)果，如果需要，所述照明控制體系 結(jié)構(gòu)可以調(diào)整光源5-8的設(shè)置。同樣，安裝在墻上或倚著墻安裝的對象可以通過設(shè)備1來 監(jiān)測以獲得恰當(dāng)?shù)恼丈?。可替代地，可以選擇把房間分成不同的地帶。然后監(jiān)測每個地帶 的光強(qiáng)度和光顏色屬性。在圖9中，再次示出了房間，該房間現(xiàn)在被分成三個光測量地帶 201-203?？偨Y(jié)地說來，用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光2的設(shè)備1包括用于選擇來自特定區(qū)域 的光的第一部件10，用于對所選擇的光進(jìn)行濾波的第二部件20，用于感測經(jīng)濾波的光的第 三部件30，和用于響應(yīng)第三部件30的輸出信號而確定所感測光的頻譜并用于根據(jù)頻譜計 算顏色參數(shù)的第四部件40，顏色參數(shù)諸如色點和/或顯色指數(shù)。第一部件10可以包括光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11以及光角度限制器12，光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器11例如旋轉(zhuǎn)鏡110和 旋轉(zhuǎn)裝置112，光角度限制器12例如具有吸收壁120或圓形孔121的高縱橫比結(jié)構(gòu)。第二 部件20可以包括濾波器陣列21。第三部件30可以包括傳感器陣列31。第四部件40可以 包括用于基于光源5-8的先驗知識或通過使用偽逆矩陣技術(shù)確定頻譜的控制器43。存儲器 44可以存儲用于顏色度量計算的設(shè)備信息、顏色匹配函數(shù)、反射曲線和標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)。盡管已經(jīng)在附圖和前面的說明書中詳細(xì)地圖示和說明了本發(fā)明，這樣的圖示和說 明應(yīng)被認(rèn)為是示意性的或示例性的而非限制性的；本發(fā)明不限制于所公開的實施例。例如， 可以以其中不同的所公開實施例的不同部分組合成新實施例的實施例來操作本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在根據(jù)對附圖、公開和所附權(quán)利要求的研究實踐要求保護(hù)的發(fā)明 時可以理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變形。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元素 或步驟，不定冠詞“一”不排除復(fù)數(shù)。單個處理器或其他單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若 干項目的功能。某些措施記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中這一起碼事實不意味著這些措 施的組合不能夠有益地使用。計算機(jī)程序可以存儲/分布在合適的介質(zhì)(例如與其他硬件 一起提供或作為其一部分提供的固態(tài)介質(zhì)或光學(xué)存儲介質(zhì))上，但也可以以其他形式分布， 例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線的或無線的電信系統(tǒng)分布。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)該 被理解為限制范圍。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光(2)的設(shè)備(1)，該設(shè)備(1)包括-用于選擇來自特定區(qū)域的光的第一部件(10)，-用于對所選擇的光進(jìn)行濾波的第二部件(20)，-用于感測經(jīng)濾波的光的第三部件(30)，和-用于響應(yīng)第三部件(30)的輸出信號而確定感測的光的頻譜并用于根據(jù)頻譜計算顏 色參數(shù)的第四部件(40)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，顏色參數(shù)包括色點和/或顯色指數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，第一部件(10)包括光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器(11)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備(1)，光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器(11)包括用于通過旋轉(zhuǎn)鏡的 旋轉(zhuǎn)選擇光的旋轉(zhuǎn)鏡(110)。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備(1)，光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器(11)包括用于通過所述設(shè)備 的旋轉(zhuǎn)選擇光的旋轉(zhuǎn)裝置(112)。
6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備(1)，第一部件(10)進(jìn)一步包括光角度限制器(12)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備(1)，光角度限制器(12)包括具有吸收壁(120)或具有圓 形孔(121)的高縱橫比結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，第二部件(20)包括濾波器陣列(21 )，該濾波器陣列 (21)的每個部分過濾所選擇光的不同顏色。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備(1)，第三部件(30)包括傳感器陣列(31 )，該傳感器陣列 (31)的每個部分感測經(jīng)過濾的顏色。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，第四部件(40)包括控制器(43)，該控制器(43)用 于基于光源(6)的先驗知識或通過使用偽逆矩陣技術(shù)確定頻譜。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備(1)，第四部件(40)進(jìn)一步包括存儲器(44)，該存儲器 (44)用于存儲顏色度量的計算所使用和/或需要的設(shè)備信息和/或顏色匹配函數(shù)和/或反 射曲線和/或標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備(1)，第四部件(40)進(jìn)一步包括用于放大第三部件(30) 的輸出信號的放大器(41)和/或用于把第三部件(30)的輸出信號中的模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信息的轉(zhuǎn)換器(42)。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，其進(jìn)一步包括用于響應(yīng)第四部件(40)的輸出信號而控制光源(6)的第五部件(50)。
14.包括如權(quán)利要求13所述的設(shè)備(1)的系統(tǒng)(3)，其進(jìn)一步包括用于控制光源(6)的 第六部件(60 )和/或進(jìn)一步包括光源(6 )。
15.用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光的方法，該方法包括-第一步選擇來自特定區(qū)域的光，-第二步對所選擇的光進(jìn)行濾波，-第三步感測經(jīng)濾波的光，和-第四步響應(yīng)第三步的輸出信號而確定感測的光的頻譜，并根據(jù)頻譜計算顏色參數(shù)。
全文摘要
用于監(jiān)測來自不同區(qū)域的光(2)的設(shè)備(1)包括用于選擇來自特定區(qū)域的光的第一部件(10)，用于對所選擇的光進(jìn)行濾波的第二部件(20)，用于感測經(jīng)濾波的光的第三部件(30)，和用于響應(yīng)第三部件(30)的輸出信號而確定感測的光的頻譜并用于根據(jù)頻譜計算顏色參數(shù)的第四部件(40)，顏色參數(shù)諸如色點和/或顯色指數(shù)。第一部件(10)可以包括光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器(11)以及光角度限制器(12)，光角度選擇器和轉(zhuǎn)向器(11)例如旋轉(zhuǎn)鏡(110)和旋轉(zhuǎn)裝置(112)，光角度限制器(12)例如具有吸收壁(120)或圓形孔(121)的高縱橫比結(jié)構(gòu)。第二部件(20)可以包括濾波器陣列(21)。第三部件(30)可以包括傳感器陣列(31)。第四部件(40)可以包括控制器(43)，該控制器(43)用于基于光源(6)的先驗知識或通過使用偽逆矩陣技術(shù)確定頻譜。存儲器(44)可以存儲用于顏色度量計算的設(shè)備信息、顏色匹配函數(shù)、反射曲線和標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)。
文檔編號H05B33/08GK102124815SQ200980131793
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者E·J·克尼布, E·J·梅杰, R·P·A·德爾諾伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司