专利名称：监测来自不同区域的光的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监测来自不同区域的光的设备，并且还涉及包括设备的系统 和方法。这样的设备的实例是传感器。这样的区域的实例是地带(zone)和/或对象 (object)0
背景技术：
EP 0 652 690公开了一种用于照明的自动控制设备，其通过进行多个照明测量和 通过将所述测量结合在一起以便个别地控制照明源来调节房间的照明。考虑多个内部照明 测量和多个外部照明测量是可能的。该设备可以考虑外部照明的预测的测量。所述多个照 明测量由包含多个光敏传感器或光电探测器的测量单元来给出。该处理通过模糊逻辑单元 和/或神经网络来完成。可以考虑用户的行为和/或房间的特定特征。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于监测来自不同区域的光的改进的设备，该设备不需 要在每个区域具有光敏传感器或光电探测器。本发明的另一些目的是提供包括设备的系统和提供方法。根据第一方面，提供了用于监测来自不同区域的光的设备，该设备包括 -用于选择来自特定区域的光的第一部件，
-用于对所选择的光进行滤波的第二部件， -用于感测经滤波的光的第三部件，和
-用于响应第三部件的输出信号而确定所感测的光的频谱以及用于根据频谱计算颜 色参数的第四部件。第一部件选择来自特定区域的光，例如以时分复用的方式。在第一时间间隔期间， 选择来自第一区域的第一光，在第二时间间隔期间，选择来自第二区域的第二光。第一和第 二时间间隔可以是相邻的时间间隔或者另一个时间间隔可以处于第一和第二时间间隔之 间。第二部件对所选择的光进行滤波，第三部件感测经滤波的光。第四部件确定感测的光 的频谱并且根据频谱计算颜色参数。结果，通过引入第一部件，不再需要在每个区域具有第 三部件。这是第一项改进。并且通过引入第二和第四部件，可以监测来自不同区域的光的 强度和质量。这是第二个改进。来自特定区域的光可以是从这个特定区域反射的光和/或可以是由这个特定区 域中和/或这个特定区域附近的一个或多个光源发出的光。因此，区域可以是任何大小，并 可以包括相对较小或相对较大的光源的(一部分)表面或甚至与其重合。根据一个实施例，所述设备通过包括色点和/或显色指数的颜色参数来限定。色 点和显色指数允许来自不同区域的光的质量得以良好地监测。根据一个实施例，所述设备通过包括光角度选择器和转向器(redirector)的第一部件来限定。根据一个子实施例，所述设备通过包括用于通过旋转镜的旋转选择光的旋转 镜的光角度选择器和转向器来限定。根据另一个子实施例，所述设备通过包括用于通过设 备的旋转选择光的旋转装置的光角度选择器和转向器来限定。根据一个实施例，所述设备通过进一步包括光角度限制器的第一部件来限定。根 据一个子实施例，所述设备通过包括具有吸收壁或具有圆形孔的高纵横比结构的光角度限 制器来限定。根据一个实施例，所述设备通过包括滤波器阵列的第二部件来限定，所述滤波器 阵列的每一部分过滤所选择光的不同颜色。根据一个子实施例，所述设备通过包括传感器 阵列的第三部件来限定，所述传感器阵列的每一部分感测经过滤的颜色。根据一个实施例，所述设备通过包括用于基于光源的先验知识或通过使用伪逆矩 阵技术确定频谱的控制器的第四部件来限定。根据一个子实施例，所述设备通过进一步包 括用于存储颜色度量的计算所使用和/或需要的设备信息和/或颜色匹配函数和/或反射 曲线和/或标准化的数据的存储器的第四部件来限定。根据另一个子实施例，所述设备通 过进一步包括用于放大第三部件的输出信号的放大器和/或用于把第三部件的输出信号 中的模拟信息转换成数字信息的转换器的第四部件来限定。根据一个实施例，所述设备通过进一步包括用于响应第四部件的输出信号而控制 光源的第五部件来限定。根据第二方面，提供了一种系统，该系统包括设备并进一步包括用于控制光源的 第六部件和/或进一步包括光源。根据第三方面，提供了用于监测来自不同区域的光的方法，该方法包括 -第一步选择来自特定区域的光，
-第二步对所选择的光进行滤波， -第三步感测经滤波的光，和
-第四步响应第三步的输出而确定所感测光的频谱，以及根据频谱计算颜色参数。领悟可以是，光敏传感器或光电探测器可以用于不同区域。一个基本的思想可以是，将选择、滤波并感测来自特定区域的光，以及将确定所感 测光的频谱并将根据频谱计算颜色参数。解决了提供用于监测来自不同区域的光并且不需要在每个区域有光敏传感器或 光电探测器的改进的设备的问题。优点可以是，第一部件避免了在每个区域具有第三部件的必要，并且第二部件和 第四部件允许来自不同区域的光的强度和质量得以监测。根据下文描述的实施例(一个或多个)，本发明的这些和其他方面是清楚明白的， 并将参照实施例来阐明。
在图中
图1示出了包括设备的系统， 图2示出了光角度选择器和转向器的第一实施例， 图3示出了光角度限制器的实施例，
4图4示出了光角度选择器和转向器的第二实施例，
图5示出了灵敏度曲线，
图6示出了颜色空间，
图7示出了显色指数反射曲线，
图8示出了有设备和光源的房间，并且
图9示出了被分成若干地带的图8中的房间。
具体实施例方式在图1中，示出了包括用于监测来自不同区域的光2的设备1的系统3。设备1包 括用于选择来自特定区域的光的第一部件10，用于对所选择的光进行滤波的第二部件20， 用于感测经滤波的光的第三部件30，和用于响应第三部件30的输出信号而确定所感测光 的频谱并用于根据频谱计算颜色参数的第四部件40。优选地，颜色参数是色点和/或显色 指数。第一部件10包括例如光角度选择器和转向器11和光角度限制器12。第二部件20 包括例如滤波器阵列21，滤波器阵列21的每一部分过滤所选择光的不同颜色。左边的部分 例如过滤蓝颜色，下一个部分例如过滤绿颜色，下一个部分例如过滤黄颜色，右边的部分例 如过滤红颜色。这样的滤波器阵列21的实例是干涉滤波器阵列(例如可以全都是电介质的 镜-腔-镜，或例如(金属)镜-(电介质的)腔-(金属)镜等等。)。第三部件30例如包括 传感器阵列31，传感器阵列31的每一部分感测经过滤的颜色。左边的部分例如感测蓝颜 色，下一个部分例如感测绿颜色，下一个部分例如感测黄颜色，以及右边的部分例如感测红 颜色。这样的传感器阵列31的实例是硅光电二极管或CMOS或CXD单元。第四部件40例如包括放大器41以及例如包括转换器42，放大器41例如用于放 大第三部件30的输出信号的运算放大器，转换器42例如用于把第三部件30的输出信号中 的模拟信息转换成数字信息的模拟-数字转换器。第四部件40进一步例如包括用于基于 光源6的先验知识或通过使用伪逆矩阵技术确定频谱的控制器43。第四部件40进一步例 如包括用于存储颜色度量的计算所使用和/或需要的设备信息和/或颜色匹配函数和/或 反射曲线和/或标准化的数据的存储器44。存储器44例如保存经校准的过滤的传感器信 息。另外，存储器44可以保存用于计算显色指数(参见后文)的颜色匹配函数和标准反射 曲线。控制器43使用来自存储器和传感器阵列31的信息以确定光源(一个或多个)6的强 度、色点和显色指数，光源(一个或多个)6以由光角度选择器和转向器11以及光角度限制 器12设置的角度照射传感器阵列31。设备1可以进一步包括用于响应第四部件40的输出信号而控制光源6的第五部 件50。这样的第五部件50可以包括用于发送信号4到系统3的第六部件60的有线或无线 接口 61以便控制光源6的有线或无线接口 51。系统3可以进一步包括光源6。其他光源 5、7和8可以组成系统3的部分，而且可以经由相同的第六部件60或经由另一个未示出的 部件来控制。任何外部通信可以通过诸如蓝牙、Zigbee、或RF之类的无线节点来完成，或通 过电缆来完成，并且可以连接到一个或多个光源控制器，光源控制器可以随后将测量的光 设置与用户设置的要求的光设置进行比较，并且可以随后调整光源设置，由此关闭反馈回 路。在图2中，示出了光角度选择器和转向器11的第一实施例。光角度选择器和转向器11包括具有轴111的旋转镜110，用于通过镜110的旋转选择进来的光。在图2左边部 分和右边部分中，示出了镜110的两个不同位置。结果，如进来的箭头所指示的进来的光被 不同地反射成如出去的箭头所指示的出去的光。在图3中，示出了光角度限制器12的实施例，其包括具有吸收壁120 (左)或具有 圆形孔121 (右)的高纵横比结构。吸收壁120在一个方向上有限制，圆形孔121在两个方 向上有限制。在图4中，示出了光角度选择器和转向器11的第二实施例。光角度选择器和转向 器11包括用于通过设备1的旋转选择进来的光的旋转装置112。通常地，光角度选择器和转向器11和/或光角度限制器12可以是有源的或无源 的和/或可调的或固定的。有源的/可调的单元可以是基于的电润湿(electrowetting)电 池(cell)、液晶电池、机械楔、可换向反射器薄片、机械光圈、双LC电池等的光导向器。无源 的/固定的单元可以是在黑色塑料的模制结构、折射&反射结构等中光激射的孔。在图5中，示出了灵敏度曲线(函数值对波长，χ=红，y=绿，ζ=蓝)。在图6中，示 出了颜色空间(CIE 1931色度图)。在图7中，示出了显色指数反射曲线。光源的显色指数 (CRI)是精确性的相对度量，与标准(即黑体辐射器或日光)参照光源相比，由那个光源照亮 的对象的颜色以所述显色指数(CRI)得以再现。当计算了 CRI时，可以将它在从0到100的 范围上定级。在这个范围上，100的CRI将表示，由正在讨论的光源照亮的所有颜色样本将 看上去具有与由参照源照亮的那些相同样本相同的颜色。可能计算出负的CRI，但是针对产 生白光的大多数照明系统的一个目标是将具有正的CRI。CRI的计算是对照M个参照比色 图表来完成的，或者对照其中8个比色图表来计算减少的数量。图7中给出了这8个图表 的反射率曲线。控制器43使用来自存储器44的经校准的滤波器数据和来自传感器阵列31的信 息来确定频谱。这可以以几种方式来完成；(A)当所述源的先验知识可以得到并且光谱发 射的一般描述已知时，以及(B)通过使用伪逆矩阵技术(其中伪逆矩阵根据经校准的滤波器 数据生成，并且这个矩阵与来自传感器阵列31的所测信息相乘)来获得频谱的估计。根据 频谱，色点和显色指数可以直接地计算出来。在图8中，示出了包括光源5-8并包括设备1的房间，对于两个不同的工作区域， 设备1具有不同的光监测角度200。在所有照明空间中，有其中需要高度控制和监测光的 质量的区域，实例是办公室环境中的各种工作区域。例如可以把设备1定位在天花板中，以 通过通过光角度选择结构特别地注视这些区域来在光强度、色点和显色指数方面监测不同 区域。设备1可以与照明控制体系结构通信任何测量的结果，如果需要，所述照明控制体系 结构可以调整光源5-8的设置。同样，安装在墙上或倚着墙安装的对象可以通过设备1来 监测以获得恰当的照射。可替代地，可以选择把房间分成不同的地带。然后监测每个地带 的光强度和光颜色属性。在图9中，再次示出了房间，该房间现在被分成三个光测量地带 201-203。总结地说来，用于监测来自不同区域的光2的设备1包括用于选择来自特定区域 的光的第一部件10，用于对所选择的光进行滤波的第二部件20，用于感测经滤波的光的第 三部件30，和用于响应第三部件30的输出信号而确定所感测光的频谱并用于根据频谱计 算颜色参数的第四部件40，颜色参数诸如色点和/或显色指数。第一部件10可以包括光角度选择器和转向器11以及光角度限制器12，光角度选择器和转向器11例如旋转镜110和 旋转装置112，光角度限制器12例如具有吸收壁120或圆形孔121的高纵横比结构。第二 部件20可以包括滤波器阵列21。第三部件30可以包括传感器阵列31。第四部件40可以 包括用于基于光源5-8的先验知识或通过使用伪逆矩阵技术确定频谱的控制器43。存储器 44可以存储用于颜色度量计算的设备信息、颜色匹配函数、反射曲线和标准化的数据。尽管已经在附图和前面的说明书中详细地图示和说明了本发明，这样的图示和说 明应被认为是示意性的或示例性的而非限制性的；本发明不限制于所公开的实施例。例如， 可以以其中不同的所公开实施例的不同部分组合成新实施例的实施例来操作本发明。本领域技术人员在根据对附图、公开和所附权利要求的研究实践要求保护的发明 时可以理解和实现所公开实施例的其他变形。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素 或步骤，不定冠词“一”不排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若 干项目的功能。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中这一起码事实不意味着这些措 施的组合不能够有益地使用。计算机程序可以存储/分布在合适的介质(例如与其他硬件 一起提供或作为其一部分提供的固态介质或光学存储介质)上，但也可以以其他形式分布， 例如经由因特网或其他有线的或无线的电信系统分布。权利要求中的任何附图标记不应该 被理解为限制范围。
权利要求
1.用于监测来自不同区域的光(2)的设备(1)，该设备(1)包括-用于选择来自特定区域的光的第一部件(10)，-用于对所选择的光进行滤波的第二部件(20)，-用于感测经滤波的光的第三部件(30)，和-用于响应第三部件(30)的输出信号而确定感测的光的频谱并用于根据频谱计算颜 色参数的第四部件(40)。
2.如权利要求1所述的设备(1)，颜色参数包括色点和/或显色指数。
3.如权利要求1所述的设备(1)，第一部件(10)包括光角度选择器和转向器(11)。
4.如权利要求3所述的设备(1)，光角度选择器和转向器(11)包括用于通过旋转镜的 旋转选择光的旋转镜(110)。
5.如权利要求3所述的设备(1)，光角度选择器和转向器(11)包括用于通过所述设备 的旋转选择光的旋转装置(112)。
6.如权利要求3所述的设备(1)，第一部件(10)进一步包括光角度限制器(12)。
7.如权利要求6所述的设备(1)，光角度限制器(12)包括具有吸收壁(120)或具有圆 形孔(121)的高纵横比结构。
8.如权利要求1所述的设备(1)，第二部件(20)包括滤波器阵列(21 )，该滤波器阵列 (21)的每个部分过滤所选择光的不同颜色。
9.如权利要求8所述的设备(1)，第三部件(30)包括传感器阵列(31 )，该传感器阵列 (31)的每个部分感测经过滤的颜色。
10.如权利要求1所述的设备(1)，第四部件(40)包括控制器(43)，该控制器(43)用 于基于光源(6)的先验知识或通过使用伪逆矩阵技术确定频谱。
11.如权利要求10所述的设备(1)，第四部件(40)进一步包括存储器(44)，该存储器 (44)用于存储颜色度量的计算所使用和/或需要的设备信息和/或颜色匹配函数和/或反 射曲线和/或标准化的数据。
12.如权利要求10所述的设备(1)，第四部件(40)进一步包括用于放大第三部件(30) 的输出信号的放大器(41)和/或用于把第三部件(30)的输出信号中的模拟信息转换成数 字信息的转换器(42)。
13.如权利要求1所述的设备(1)，其进一步包括用于响应第四部件(40)的输出信号而控制光源(6)的第五部件(50)。
14.包括如权利要求13所述的设备(1)的系统(3)，其进一步包括用于控制光源(6)的 第六部件(60 )和/或进一步包括光源(6 )。
15.用于监测来自不同区域的光的方法，该方法包括-第一步选择来自特定区域的光，-第二步对所选择的光进行滤波，-第三步感测经滤波的光，和-第四步响应第三步的输出信号而确定感测的光的频谱，并根据频谱计算颜色参数。
全文摘要
用于监测来自不同区域的光(2)的设备(1)包括用于选择来自特定区域的光的第一部件(10)，用于对所选择的光进行滤波的第二部件(20)，用于感测经滤波的光的第三部件(30)，和用于响应第三部件(30)的输出信号而确定感测的光的频谱并用于根据频谱计算颜色参数的第四部件(40)，颜色参数诸如色点和/或显色指数。第一部件(10)可以包括光角度选择器和转向器(11)以及光角度限制器(12)，光角度选择器和转向器(11)例如旋转镜(110)和旋转装置(112)，光角度限制器(12)例如具有吸收壁(120)或圆形孔(121)的高纵横比结构。第二部件(20)可以包括滤波器阵列(21)。第三部件(30)可以包括传感器阵列(31)。第四部件(40)可以包括控制器(43)，该控制器(43)用于基于光源(6)的先验知识或通过使用伪逆矩阵技术确定频谱。存储器(44)可以存储用于颜色度量计算的设备信息、颜色匹配函数、反射曲线和标准化的数据。
文档编号H05B33/08GK102124815SQ200980131793
公开日2011年7月13日 申请日期2009年8月6日 优先权日2008年8月15日
发明者E·J·克尼布, E·J·梅杰, R·P·A·德尔诺伊 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司