[发明专利]使用折射和反射结构的具有角分辨率的谱检测器

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量。特别地，本发明涉及方向敏感的光检测器。

背景技术

随着消费设备和商业环境二者中非白炽灯和非荧光灯光源(诸如LED)使用的增加，对于灵活的光测量仪器的需要不断增加。这些光源通常对于温度改变和老化是不稳定的，因此其谱特性(包括色点(colour point)和显色指数)需要进行监测以及持续的调节，以保证所发射的光的同等质量。另外，当要创建舒适和/或能量最佳的气氛时，根据光的入射方向而测量的谱特性已经成为有用的信息。

测量所接收光的波长和入射角二者的已知仪器通常是基于衍射的，因此它们对于发光应用来说相当大而且昂贵。在很多情况下，视场(field of view)过于受限以至于无法满足发光技术的需求。更加复杂的仪器可以提供满意的精度，但是由于其物理尺寸和技术复杂度的原因，不是很适合发光应用。

例如，美国专利4 625 108公开了一种半球状检测器设备，在其内部，光纤将光从设备的外表面引导至光学传感器。借助于嵌入在设备主体中的透镜盖，每个光纤的覆盖角是受限的。评估电路适于确定所接收的光学辐射的入射角。在光纤之间分布一些附加的纤维束。此类束中的每条纤维通向色过滤光学传感器，并且使用适当选择的滤光器，有可能确定在束端方向接收的光的谱特性。最小的透镜盖直径由灵敏度需求指定，纤维的最小数目由精度需求指定，因此设备的半球部分具有最小可能的半径。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种检测器，其能够根据某些接收点处的入射角来测量光特性。光特性包括但不限于：强度、色点、显色指数、准直、谱分布。另外，包括数据处理装置的检测器还能够提供关于相关数量的信息。例如，已知作为所有入射角的函数的光强度，检测器可以通过简单计算来确定其视场内主光源的方向。

本发明的另一目的是提供一种检测器，其具有上述特征，并且尺寸较小，与标准组件相比可以在较少的步骤中装配，并且其测量仍然显示用于发光应用的可接受精确度。

由此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于在接收点处接收光照射以及针对多个入射角测量至少一个光特性的检测器。该检测器包括：

-多个光传感器，其中每一个光传感器与一个接受区间(其限定光束必须到达光传感器的入射角)相关联，并且至少两个接受区间彼此不同；以及

-光导体，用于将光束从接收点传导至特定光传感器，但是仅在光束的入射角属于与该特定光传感器相关联的接受区间的情况下。

在本发明的一个实施方式中，光导体包括折射元件和准直器。折射元件的形状使得：首先，通过接收点的光束被折射到准直器的接受方向；以及其次，具有分离入射角的光束将被传导至分离的光传感器。折射元件可以具有球形弯曲表面。为了减少光学像差，其还可以具有非球形弯曲表面。可以通过使用圆锥形的折射元件来提供以特定高精度来确定入射角的检测器。

在本发明的另一实施方式中，提供对包括折射元件的光导体的备选方案，光导体包括反射元件，其更加适于入射角偏大的应用。当期望小入射角时，折射元件选项更加紧凑。反射元件的形状与第一实施方式中的反射元件具有相同的功能特性。在本发明的又一实施方式中，光导体包括多条光纤。通过纤维以及纤维周围材料的折射特性，纤维从不同的空间区域将光传导至光传感器。光纤是轻的、尺寸经济并且抗震的。另外，其是高度方向性的，并且可以用于限定精确的视场。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于针对多个入射角测量照射在接收点处的光的至少一个特性的方法。该方法包括：

-接收光；

-将所接收的光经由光导体传导至多个光传感器；以及

-测量光传感器处的光的至少一个特性。

所使用的设备构造为使得每个光传感器都与一个接受区间相关联。至少两个接受区间是彼此不同的。仅在光束的入射角属于与特定光传感器相关联的接受区间的情况下，将光束传导至该特定光传感器。

本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施方式中变得易见，并且将参考下文描述的实施方式进一步阐明。

附图说明

现在将参考附图更加详细地描述本发明，其中：

图1是示出根据本发明的检测器的操作原理的框图；

图2是根据本发明一个实施方式的、如在进入检测器的光束限定的平面中看到的检测器的截面图，其中光传感器之前具有球面透镜和准直器(collimator)；

图3是根据本发明另一实施方式的、如在进入检测器的光束限定的平面中看到的检测器的截面图，其中光传感器之前具有非球面折射元件和准直器；