本发明专利技术描述了一种光传感器（1），其包括：滤波器设置（11），所述滤波器设置（11）包括多个用于对入射光（L）进行滤波的光谱滤波器（F1,F2,…,Fn），其中光谱滤波器（F1,F2,…,Fn）被实现为令入射光（L）的不同分量通过；用于准入入射光（L）的一部分的孔径设置（12）；以及被实现来收集所准入的经过滤波的光（L’）的传感器设置（13），所述传感器设置（13）包括用于生成图像相关信号（S,S1,S2,…,Sn）的传感器元件（130）的阵列，所述传感器阵列被细分成多个区段（R1,R2,…,Rn），其中所述传感器阵列的区段（R1,R2,…,Rn）被分配给相应的光谱滤波器（F1,F2,…,Fn），从而使得由特定区段（R1,R2,…,Rn）的传感器元件（130）生成的图像相关信号（S）包括关于由相应的光谱滤波器（F1,F2,…,Fn）通过的光的发源方向和/或光谱构成的信息。本发明专利技术还描述了一种光传感器设备（10），其用于确定所述光传感器设备（10）处入射的光（L）的发源方向和/或光谱构成，本发明专利技术还涉及一种确定入射光（L）的发源方向和/或光谱构成的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术描述了用于确定入射光的发源方向和/或光谱构成的光传感器和光传感器设备。本专利技术还描述了收集入射光的方法以及确定入射光的发源方向和/或光谱构成的方法。
技术介绍
在许多照明系统中，例如在其中应当获得均勻照明效果的办公室环境或者任何受照室内空间中，对于光强度和光颜色的精确控制将是合乎期望的，而不管是否某些区段具有附加的自然光(例如窗户区域)而同时其他区段仅由人工光照射。对于使用诸如生成实质上为白色光的白炽灯、卤素灯或荧光灯之类的白色光源的现有技术照明系统来说，所述控制受限于检测环境中的过亮或过暗区段并且调节相应的光源。在房间或环境中的光的分布被称作光的“角度分布”。对于使用包括例如被组合来产生白色光的不同颜色光源的发光器的更为先进的照明系统来说，所述控制更加复杂，这是因为红色、蓝色和绿色成分当中的每一个都会影响光的总体色点或色温。因此，房间内的光可能具有不均勻的“光谱分布”，其中方间的不同部分由不同色温的光照射。为了控制照明设置，已经基于发散元件的使用在分析这种光谱和角度光分布方面做了一些尝试，所述发散元件比如有充当带通滤波器的棱镜或光栅。在这里，通过测量在其角度跨距上的光透射来获得光谱分布。这通常是通过以下方式实现的连续调节包括这种发散元件的传感器的几何配置，并且随后将所述光透射投影到光电二极管或光电倍增器上。为了对利用现有技术的光源进行光谱表征，必须把发散传感器安装在关于光源的固定已知位置处，并且必须把受光角限制到较窄的锥形，以便获得对应于各个单独的滤波器的明确定义的透射光谱。但是，为了获得对于房间或环境中的光的角度分布的准确印象，必须在较宽角度内收集光。利用当前的方法，将必须在房间周围分布大量传感器以便获得对于该房间内的光的光谱构成和空间分布的精确的确定。显而易见的是，这样的解决方案将极为昂贵且复杂，这是因为将必须对所有传感器的输出进行比较及分析，以便生成针对房间内的(多个)光源的适当控制信号。因此，本专利技术的一个目的是提供一种精确地确定光的光谱构成和空间分布的直接明了并且经济的方式。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过根据权利要求1的光传感器、根据权利要求8的光传感器设备、根据权利要求11的收集入射光的方法以及根据权利要求12的确定入射光的发源方向和/或光谱构成的方法而实现的。根据本专利技术的光传感器包括滤波器设置，所述滤波器设置包括多个用于对入射光进行滤波的光谱滤波器，其中每一个光谱滤波器被实现为令入射光的不同分量通过。所述光传感器还包括用于准入入射光的一部分的孔径设置以及被实现来收集所准入的经过滤波的光的传感器设置，所述传感器设置包括用于生成图像相关信号的传感器元件的阵列 (或“传感器阵列”)，并且所述传感器阵列被细分成多个区段，其中传感器阵列的区段被分配给相应的光谱滤波器，从而使得由特定区段的传感器元件生成的图像相关信号包括关于由相应的光谱滤波器通过的光的发源方向和/或光谱构成的信息。在下文中将把术语“光的不同分量”或“特定光波长”解释为特定光波长范围，其可能相对较窄或者相对较宽，这取决于滤波器特性。所述滤波器设置的光谱滤波器优选地被选择成令各个波长带的光通过。举例来说，一个滤波器可以令波长从400nm到440nm的光通过；另一个可以令波长从440nm到480nm的光通过，后面依次类推。如果使用截止滤波器，即短通或长通滤波器，则所述波长范围分别从零扩展到滤波器的截止波长，或者从滤波器的截止波长扩展到无限大。为了简单起见，在下文中每当提到由滤波器设置的滤波器通过的光的“波长”时应当被理解成意味着相关的波长带。此外，光谱滤波器应当被理解成任何与角度相关或与角度无关的滤波器，例如有色玻璃之类的彩色滤波器、光滤波器、二色滤波器等等，其被实现为令特定波长或波长范围通过，正如下面将要更加详细地描述的那样。有利的是，根据本专利技术的光传感器允许利用单个滤波器/传感器设置同时进行光谱分析和角度分析。根据本专利技术的光传感器中的传感器设置可以是单个传感器芯片，正如下面将要更加详细地解释的那样。这种简便性与现有技术传感器不同，现有技术传感器需要几个传感器，并因此需要关于(多个)光源有策略地设置几个传感器芯片。在根据本专利技术的光传感器中，使用不同的光谱滤波器来选择性地令入射光根据其波长而通过到所述单个传感器阵列的不同区段上。由于来自任何或所有方向的入射光根据波长由此被各个光谱滤波器单独成像在传感器的不同位置处，因此根据本专利技术的单个光传感器的光谱分辨率与现有技术光传感器的光谱分辨率相比非常有利。由于根据本专利技术的光传感器可以既给出关于传入光的光颜色又给出关于传入光的发源方向的信息，因此可以获得房间或其他环境内的光分布的准确“画面”。因为其构造简单，并且由于不像现有技术传感器那样需要机械或电子旋转或平移机制来获得不同入射角度下的测量以便在操作期间“调谐”光传感器，因此根据本专利技术的光传感器的制造成本与现有技术传感器相比有利地较低。相应地，根据本专利技术的收集入射光的方法包括以下步骤通过滤波器设置对入射光进行滤波，所述滤波器设置包括多个用于对入射光进行滤波的光谱滤波器，其中光谱滤波器被实现为令入射光的不同分量通过；以及通过孔径设置准入滤波器设置处入射的光。 所述方法还包括在传感器设置处收集所准入的经过滤波的光的步骤，所述传感器设置包括用于生成图像相关信号的传感器元件阵列，所述传感器阵列被细分成多个区段，并且其中传感器阵列的区段被分配给相应的光谱滤波器，从而使得由特定区段的传感器元件生成的图像相关信号包括关于由相应的光谱滤波器通过的光的发源方向和/或光谱构成的信息。根据本专利技术的光传感器设备用于确定所述光传感器设备处入射的光的发源方向和/或光谱构成，其包括这样的光传感器，其响应于由所述光传感器收集的所准入的经过滤波的光生成图像相关信号；以及分析单元，其用于分析所述图像相关信号以便确定所述光传感器设备处入射的光的发源方向和/或光谱构成。根据本专利技术的确定入射光的发源方向和/或光谱构成的相应方法包括以下步骤5利用前面的方法在光传感器中收集光，以便响应于由所述光传感器收集的所准入的经过滤波的光生成图像相关信号；以及分析所述图像相关信号，以便确定所述光传感器设备处入射的光的发源方向和/或光谱构成。从属权利要求和后面的描述特别公开了本专利技术的有利实施例和特征。由光传感器测量的传入光可能源自许多光源和/或源自自然光，例如从窗户进入的光。光传感器可以位于房间、走廊或建筑物的任何部分内，但是也可以位于室外的地点。 为了简单起见，光传感器的位置在下文中可以被取作“在房间内”，但是这并非以任何方式限制本专利技术。为了获得传入光的有利图像，在本专利技术的一个特别优选的实施例中，光传感器被实现为使得孔径设置的孔径位于滤波器设置的光谱滤波器与传感器设置的相应区段之间。 术语“孔径”应当按照其最广泛的含义来解释，即包括准入到达滤波器的部分光的开口。所述开口可以(但不必需)是在其他地方不透明的层当中的“孔洞”。举例来说，孔径可以由在其他地方透明的层当中的不透明区段给出，所述透明层被放置成使得通过滤波器的传入光在传感器阵列的相应区段上投下“阴影”。如果所述孔径是不透明层中的简单孔洞，则其充当某种针孔摄影机以便获得光的角度分布的(颠倒)图像。所述孔径还用来改进在传感器阵列处获得本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：HHP戈曼斯，MPCM克里恩，HJ科内利森，
申请(专利权)人：HHP戈曼斯，MPCM克里恩，HJ科内利森，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。