ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕКТРА ОКРУЖАЮЩЕГО ОСВЕЩЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ ИЗЛУЧАЕМОГО СВЕТА Российский патент 2015 года по МПК H05B37/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оптоэлектронному устройству для получения спектра окружающего освещения и управления излучаемым светом, а также к системе для изменения излучаемого света.

Изобретение также относится к способу изменения излучаемого света, компьютерному программному продукту, содержащему команды для осуществления упомянутого способа, отражающему устройству для определения калибровки оптоэлектронного устройства и способу определения калибровки оптоэлектронного устройства.

Уровень техники

В настоящее время в области осветительных систем существует большое число различных осветительных устройств, способных произвольно воспроизводить оптические спектры - спектры, ранее получаемые с помощью отдельного спектроанализатора (например, оборудования научного класса) или иных устройств, специально разработанных специалистами с достаточным знанием физики и техники оптических спектров.

Существует также осветительная аппаратура, которая содержит датчики света и источники света, причем датчики света предназначены для получения характеристик (например, цветовых координат или уровней освещенности) света, излучаемого источниками света, или для регулирования или калибровки упомянутого излучаемого света, чтобы в конечном итоге привести его в соответствие с опорной величиной.

Известны также другие типы осветительных устройств, комбинирующих датчики света и источники света, причем упомянутые датчики света используются для обнаружения присутствия (например, людей) и установления интенсивности света, излучаемого источниками света, в соответствии с результатом упомянутого обнаружения. Например, в некоторых устройствах интенсивность света уменьшается в случае необнаружения присутствия с целью экономии электрической энергии.

Например, в заявке на патент США US 2010/0007491 А1 описано комбинированное устройство распознавания изображений и спектрального обнаружения, особенно подходящее для контроля настроек освещения. В заявке также описано, как автоматически управлять настройками освещения с помощью распознавания изображений и спектрального обнаружения света, выходящего из того же осветительного устройства, в частности, как автоматически управлять изменениями цветовых свойств освещения в ответ на распознавание изображений. С этой целью устройство содержит матрицу датчиков изображений для распознавания изображений и движения и структуру фильтрации света, которая может представлять собой, например, структуру резонатора Фабри-Перо или матрицу из граненого фильтрующего стекла для обнаружения спектральных компонентов принимаемого света.

Однако вышеупомянутые осветительные устройства имеют некоторые недостатки, относящиеся к тому, что они изменяют излучение своего выходного светового пучка путем использования либо предварительно записанного в память спектрального параметра, либо показателя характеристики света, который является неточным для некоторых применений из-за того, что в них используются фильтры или иные структуры, которые недостаточно точны для получения детальных спектральных характеристик света. Иными словами, упомянутые осветительные устройства не подходят для использования в интерактивных условиях освещения, когда спектральные изменения происходят в виде последовательности множества отражений, вызываемых, например, движущимися объектами, оказывающимися в окружающем пространстве, в котором помещен объект, либо изменениями в условиях естественного освещения окружающего пространства, и, кроме того, они неспособны реагировать на упомянутые изменения спектра соответствующим образом в реальном времени.

Сущность изобретения

Таким образом, с целью преодоления ограничений устройств предшествующего уровня техники, с тем, чтобы они могли найти новые применения, предлагаются устройство и способ для измерения спектра окружающего освещения и изменения оптического спектра излучаемого света, которые в зависимости от оптического спектра, получаемого из окружающего освещения с помощью миниатюризованного спектрометра, способны обнаруживать изменения окружающего оптического спектра в некоторой области в реальном времени оптимальным образом.

В частности, в соответствии с первым аспектом изобретения, предлагается оптоэлектронное устройство, отличающееся тем, что оно содержит множество световых излучателей, выполненных с возможностью освещения некоторой области окружающего пространства, миниатюризованный спектрометр на базе КМОП-технологии, выполненный с возможностью получения оптического спектра окружающего освещения в некоторой области окружающего пространства, и средства управления для изменения излучения световых излучателей на основе полученного оптического спектра.

При использовании такого оптоэлектронного устройства достигается оптимальное управление светом, отраженным от окружающего пространства, при этом оно способно обнаруживать любые изменения в окружающем освещении с помощью его спектральных характеристик и изменять характеристики излучаемого света требуемым способом.

Кроме того, область окружающего пространства, которая освещается множеством световых излучателей при их работе и которая отражает свет в направлении спектрометра, может дополнительно освещаться другими источниками света, и, следовательно, изменения в окружающем освещении могут также учитывать другие источники света (либо искусственные, либо естественные, либо отражения, либо соседние объекты, либо люди), которые являются близлежащими или расположены вблизи оптоэлектронного устройства.

Комплементарный металло-оксидный полупроводник (КМОП) является технологией для создания интегральных схем. КМОП-технология используется в микропроцессорах, микроконтроллерах, статических оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ) и прочих цифровых логических схемах. КМОП-технология также используется для нескольких аналоговых схем, таких как датчики изображений, преобразователи данных и высокоинтегрированные приемопередатчики для различных видов связи. Поэтому под спектрометром на основе КМОП-технологии следует понимать спектрометр, который изготовлен путем использования технологических процессов, широко используемых на заводе или в цеху по производству КМОП-приборов. В этом смысле следует упомянуть, что оптический дисперсионный элемент (решетка) и датчик освещенности или изображений, которые входят в состав спектрометра, могут быть изготовлены с помощью различных методов, существующих для КМОП-технологии.

Например, дисперсионный элемент может быть изготовлен не только с помощью оптической литографии, но и с помощью других, более передовых процессов, таких как наноимпринтинг.

В методе наноимпринтинга используется материал штампа - обычно кремний или кварц - со структурой, создаваемой с помощью электронно-лучевой (e-beam) литографии. После этого штамп физически прижимается к подложке, покрытой отверждаемым под действием ультрафиолетового (УФ) излучения резистом низкой вязкости, посредством этого перенося требуемую структуру схемы на подложку в ходе одностадийного процесса. Подложка отверждается путем просвечивания сквозь нее УФ излучения. На этой стадии штамп извлекается, оставляя на своем месте на подложке трехмерный оттиск схемы. Возможность применения 3D-шаблона к подложке в ходе однократного процесса идеальна для интеграции оптических решеток в КМОП-технологию. Что касается матричного датчика освещения (или изображения), наиболее используемыми примерами КМОП-технологии являются КМОП-датчики и ПЗС-датчики (плотноупакованная матрица управляемых МОП-конденсаторов на непрерывном диэлектрике, покрывающем поверхность полупроводника), но существуют и другие системы обнаружения освещения, которые совместимы с КМОП и потенциально могут использоваться.

Кроме того, средство для изменения света, излучаемого световыми излучателями, может входить в состав вычислительного контроллера, такого как микроконтроллер, микропроцессор, цифровой сигнальный процессор (DSP), программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) или любой другой электронный блок, подходящий для управления взаимодействием между сигналом спектрометра и световыми излучателями. Точнее, упомянутый вычислительный контроллер может включать в себя электронику, необходимую для адаптации сигналов, выдаваемых спектрометром, и может дополнительно включать в себя возбуждающую электронику для подачи питания на световые излучатели.

Вычислительный контроллер и электронные возбуждающие устройства могут также включать в себя средства для индивидуального управления выходом каждого светового излучателя оптоэлектронного устройства посредством таких методов, как амплитудная модуляция (АМ) или широтно-импульсная модуляция (ШИМ), или других известных методов, позволяющих световым излучателям излучать конкретный свет с конкретным спектральным составом, относящийся к получаемому оптическому спектру.

Соотношение между получаемым оптическим спектром и излучаемым светом может включать в себя математические выражения различной степени сложности. Например, простейшим соотношением является линейная характеристика между полученным спектром и спектром излучаемого света, но могут устанавливаться и иные, более сложные соотношения. Например, в областях применения переключения света возможны существенно нелинейные соотношения как функция параметра полученного оптического спектра.

Другие подходы для правильного функционирования могут потребовать изменения выходного светового пучка с помощью алгоритмов, обеспечивающих непрерывные регулировки излучаемого света средствами обратной связи.

Другие схемы, предполагающие вычисление или обмен данными с помощью света, могут потребовать сложных математических соотношений между полученным и излучаемым светом с использованием других входных переменных, например, полученных через коммуникационные порты микроконтроллера или иные узлы хранения данных.

Таким образом, в зависимости от применения возможны самые различные соотношения между полученным оптическим спектром, входными данными, вводимыми через коммуникационные порты или узлы хранения данных, и излучаемым светом.

Кроме того, поскольку может быть обеспечено полное управление оптическим спектром, излучаемым оптоэлектронным устройством, могут излучаться спектры с различной эффективностью излучения (LER) посредством обеспечения спектральной мощности лишь в тех областях, в которых человеческий глаз является наиболее чувствительным, что приводит к интересному средству модулирования потребления энергии окружающего пространства для тех применений, для которых энергетическая эффективность имеет значение.

Кроме того, оптоэлектронное устройство может быть закреплено на поверхности области, например, на потолке комнаты или на широкой площади, либо оно может быть реализовано в виде портативного переносного устройства таким образом, что оно может использоваться в любом месте, транспортироваться из одного места в другое и при необходимости размещаться в любом месте.

В соответствии с одним вариантом осуществления спектрометр включает в себя световой вход для получения оптического спектра окружающего освещения.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления устройство включает в себя, по меньшей мере, один оптический элемент, связанный со световым входом, для увеличения входящего светового потока через световой вход.

Таким образом, благодаря использованию оптического элемента, связанного со световым входом, телесный угол регистрации освещения упомянутого светового входа увеличивается, тем самым давая большее количество окружающего освещения. Следовательно, полученный оптический спектр окружающего освещения от заданной области является более точным, поскольку отношение сигнал-шум повышается.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления, оптический элемент включает в себя набор оптических линз.

Соответствующим образом выполненная оптическая линза или набор линз может существенно увеличить передаваемый поток окружающего освещения от окружающего пространства, который с учетом низкой светочувствительности современных миниатюризованных спектрометров сложно получить, особенно в случае, если интенсивность освещения окружающего пространства является низкой или слишком слабой.

Кроме того, устройство может дополнительно содержать волноводный элемент, имеющий первый конец и второй конец, причем первый конец связан с оптическим элементом. Упомянутый волноводный элемент может представлять собой, например, волоконно-оптический волновод или волновод, интегрированный в КМОП-технологию.

Дополнительный волновод может оказаться полезным в том случае, если спектрометр заключен в области, удаленной от множества световых излучателей. Таким образом, свет, входящий в волновод, может направляться к входу спектрометра, который не обязательно должен размещаться в конкретном месте, чтобы обеспечить прохождение света от окружающего пространства, обеспечивая более эффективное распределение элементов оптоэлектронного устройства.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, устройство дополнительно содержит второй оптический элемент, связанный со вторым концом волноводного элемента.

Вторая линза или набор линз может оказаться полезным для эффективной связи входящего светового пучка на втором конце волновода. Например, второй конец оптического волокна может не иметь числовой апертуры, подходящей для концентрации рассеянного окружающего освещения, и, следовательно, на конце (там, где концентрируется освещение от окружающего пространства) может использоваться линза или набор линз с целью увеличения числа входящих фотонов от окружающего освещения.

Кроме того, световые излучатели могут содержать, по меньшей мере, один твердотельный световой излучатель, который, в частности, может представлять собой светодиоды (LED) или иные подобные или более передовые твердотельные излучатели, которые пригодны для излучения света с узкополосным спектром, например, лазеры или излучатели, выполненные из квантовых точек и/или проводов из различных люминесцентных материалов.

В соответствии с другим вариантом, в зависимости от применения могут использоваться и другие подходящие широкополосные световые излучатели, например, светодиоды на основе фосфора, работающие посредством понижающего преобразования длины волны от ультрафиолетового (УФ) светодиода, или иные традиционные технологии освещения.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, первый или второй оптический элемент является подвижным, а устройство дополнительно содержит средства для перемещения упомянутого первого или второго оптического элемента.

Таким образом, оптические элементы могут быть направлены на конкретную зону, где имеется представляющее интерес окружающее освещение, тем самым позволяя фиксировать оптоэлектронное устройство на поверхности и в то же время позволяя получать оптический спектр от различных находящихся поблизости зон, а не от фиксированной зоны. Кроме того, элементы устройства могут факультативно быть установлены в едином корпусе, благодаря чему оптоэлектронное устройство становится компактным и адаптируемым к установке в различных областях, имея при этом объем, сопоставимый с объемом традиционной лампы накаливания.

В возможном варианте осуществления вышеописанное оптоэлектронное устройство может содержать множество световых излучателей и дополнительно может также соединяться посредством кабеля, беспроводной связи или с помощью любого типа технологии связи, по меньшей мере, с другим световым излучателем, посредством этого обеспечивая возможность изменения излучения упомянутого светового излучателя. Таким образом, оптоэлектронное устройство может размещаться в одном месте, но оно может управлять не только своими собственными световыми излучателями, но и другими находящимися поблизости излучателями, которые, например, уже могли быть установлены до установки оптоэлектронного устройства в данной области.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается система для изменения окружающего освещения некоторой области, причем система содержит, по меньшей мере, два вышеописанных оптоэлектронных устройства и средства для передачи информации между ними.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения система может быть выполнена таким образом, что:

- по меньшей мере, первое оптоэлектронное устройство дополнительно содержит средства для получения и средства для передачи параметра оптического спектра, соответствующего получаемому оптическому спектру, на другое оптоэлектронное устройство; и

- по меньшей мере, второе оптоэлектронное устройство содержит средства для приема параметра оптического спектра, соответствующего получаемому оптическому спектру, и средства для изменения излучения его световых излучателей на основе принимаемого параметра.

Таким образом, система может иметь множество оптоэлектронных устройств, устанавливаемых по всей области таким образом, что в тех случаях, когда происходит любое или конкретное внешнее изменение в окружающем освещении некоторой области (например, в окно проникает свет или пользователь зажигает свечу), одно или более оптоэлектронных устройств могут обнаруживать упомянутое изменение или отклонение посредством изменения спектра окружающего освещения, обеспечивая возможность отправки информации, относящейся к упомянутому изменению, на одно или более оптоэлектронных устройств, которые могут находиться или не находиться поблизости. Это позволяет другим устройствам изменять, например, оптический спектр света своих излучателей и посредством этого воспроизводить конкретную интенсивность и/или спектральное распределение окружающего освещения во всей рассматриваемой области в ответ на любое или конкретное изменение в окружающем пространстве, обнаруженное первым устройством.

Параметр оптического спектра, соответствующий получаемому оптическому спектру, может содержать несколько различных данных. Например, при получении оптического спектра, в одном варианте устройство передает параметр, который содержит полный набор элементов спектральных данных упомянутого конкретного получаемого оптического спектра, посредством этого позволяя другому устройству принимать эти данные и позволяя своим собственным оптическим излучателям излучать свет с принимаемым спектральным составом. Такой способ функционирования можно назвать «режимом копирования», поскольку приемное устройство излучает свет, скопированный с окружающего освещения, полученного другим устройством.

Другие конкретные примеры спектральных параметров света относятся к любым характеристикам света, которые могут быть извлечены из такой спектральной информации, как цветовые координаты в любом цветовом пространстве, коррелированная цветовая температура (ССТ), расстояние от линии цветностей черного тела (D_UV), переменные энергетической эффективности, такие как эффективность, информация о цветопередаче (такая как CRI - показатель цветопередачи - или CQS - шкала качества цветопередачи), полный поток или интенсивность освещения, направленность освещения и т.д.

Кроме того, параметр может соответствовать другим характеристикам, принимаемым с помощью полученного оптического спектра, но не связанным непосредственно с физическими или геометрическими свойствами самого полученного освещения. Таким образом, параметр может содержать геометрическую информацию об объектах или людях в конкретном пространстве, давая информацию о цветах, формах, положениях, скоростях объектов или даже обеспечивать контроль качества воздуха. Он может также содержать информацию о зависящих от времени или динамических явлениях, таких как скорости изменений или мерцающие объекты.

Кроме того, информация, которая передается в виде параметра, не обязательно должна непосредственно извлекаться из полученного оптического спектра, а может быть вызвана с помощью некоторых критериев посредством другого параметра, который осуществляет это. Параметр, передаваемый в случае удовлетворения этих критериев, может быть сохранен в узлах хранения данных или сформирован в реальном времени с помощью конкретного алгоритма, исполняемого микроконтроллером, либо может даже включать в себя детальный программный код или команды, кодированные на доступном языке, или протокол, который может быть отправлен с последующим считыванием другими оптоэлектронными устройствами или компьютерами.

Для наглядности конкретным примером применения может быть система оптоэлектронных устройств, специально запрограммированных или сконструированных для максимизации эффективности/экономии энергии конкретного внутреннего или внешнего пространства. В такой конфигурации каждое отдельное оптоэлектронное устройство программируется таким образом, что при обнаружении движущегося объекта за счет световых отражений, измеренных его спектрометром, в остальную часть сети оптоэлектронных устройств отправляется команда на постепенное увеличение их выходного потока до заданного уровня комфортности. В соответствии с другим вариантом команда может предназначаться не для выходного потока, а для другого параметра света, относящегося к качеству цветопередачи или любому иному спектральному свойству, либо, возможно, она может воспроизводить любую иную предустановку освещенности, хранящуюся в узлах хранения данных.

В состав параметра могут входить и другие, более сложные команды в зависимости от рассматриваемого применения, включая операции или команды, которые отправляются только на набор оптоэлектронных устройств или запускают в наборе устройств изучение света с конкретным заданным оптическим спектром.

Средство для передачи параметра оптического спектра может представлять собой любую сеть передачи данных, такую как Ethernet-кабель, беспроводная связь или любой иной подходящий тип связи, широко используемый для передачи данных между цифровыми устройствами с использованием протокола, который либо предварительно установлен, либо специально предназначен для применения системы.

Кроме того, оптоэлектронное устройство, которое принимает первый параметр, соответствующий изменению в спектре окружающего освещения, помимо включения в себя средства для изменения оптического спектра света, излучаемого его световыми излучателями, может дополнительно содержать средство для отправки дополнительного параметра, соответствующего упомянутому изменению в спектре окружающего освещения, на другое оптоэлектронное устройство.

Таким образом, параметр, который может использоваться для контроля изменений в спектре освещения некоторой области (области устройства, которая обнаруживает такие изменения), может быть отправлен непосредственно на другие устройства (например, путем трансляции сигнала на остальные устройства) или пропущен по цепочке нескольких устройств в зависимости от требуемого применения.

Изменения в оптическом спектре могут быть вызваны изменениями в окружающем освещении, происходящими в пределах некоторой области (например, изменением естественного освещения, связанным с погодой или со временем суток и поступающим через окно внутрь области, либо изменением состояния включения/выключения искусственного освещения, например, лампы, происходящим в данной области). Кроме того, наличие движущихся объектов и людей может также повлиять на окружающий оптический спектр части области. Например, в зависимости от цветов одежды человека могут фильтроваться несколько спектральных компонентов, изменяющих отраженный свет, который регистрируется оптоэлектронным устройством. Эти различные изменения могут использоваться для распознавания различных ситуаций в некоторой области и выполнения действий в соответствии с упомянутыми изменениями.

Могут распознаваться различные спектральные структуры, например, структуры, соответствующие изменению метеорологических условий (например, изменению солнечного освещения), входу или выходу человека или животного в некоторой области системы или обнаружению динамических событий, таких как отслеживание людей (например, в зданиях и больницах) или отслеживание объектов (например, ценных объектов в домах или музеях), либо другим применениям с использованием распознавания изображений. В ответ на любые из этих возбуждающих воздействий система может реагировать излучением конкретного заданного окружающего освещения с использованием некоторых или всех оптоэлектронных устройств системы.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, система для изменения окружающего освещения некоторой области дополнительно содержит компьютерный сервер, содержащий средства для приема, по меньшей мере, одного параметра оптического спектра от оптоэлектронного устройства; средства для определения, по меньшей мере, одного дополнительного оптоэлектронного устройства для отправки дополнительного параметра на основе принимаемого параметра оптического спектра и средства для передачи дополнительного параметра на определенное оптоэлектронное устройство.

Оптоэлектронные устройства могут быть соединены с компьютерным сервером, который может принимать параметры, соответствующие получаемому оптическому спектру, с помощью любого оптоэлектронного устройства и может определять, какое другое оптоэлектронное устройство может принимать упомянутый параметр или иную информацию, которая может запускать в устройстве прием этой информации для излучения света с конкретным оптическим спектром. Необходимо отметить, что параметр, соответствующий первому полученному оптическому спектру, может привести к тому, что световой излучатель дополнительного устройства будет излучать свет во втором конкретном спектре, причем первый и второй спектры не обязательно являются одинаковыми.

В качестве альтернативы в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения указанное, по меньшей мере, первое оптоэлектронное устройство дополнительно содержит средства для определения, по меньшей мере, дополнительного оптоэлектронного устройства для отправки параметра принимаемого оптического спектра.

Кроме того, упомянутые средства для определения дополнительного устройства для отправки параметра могут входить в состав одного или более устройств либо в совокупность компьютерного сервера со средствами определения и других устройств со средствами определения в зависимости от требований каждого конкретного применения, предназначенного для системы.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления система содержит средство для получения параметра сходства между полученным оптическим спектром и заданной спектральной характеристикой и отличается тем, что определение, по меньшей мере, дополнительного устройства воспроизведения освещения для отправки параметра принимаемого оптического спектра выполняется путем анализа полученного параметра сходства.

Это может являться способом определения действия (например, разрешения световому излучателю устройства излучать некоторый оптический спектр или отправки других параметров на другие устройства). Например, несколько заданных оптических спектров, соответствующих различным ситуациям (солнечное освещение, свет свечи, лампа дневного света, природные явления и т.д.) могут использоваться для выполнения сравнения с полученным оптическим спектром, благодаря чему определяются предпринимаемые действия (например, излучение света с некоторым спектром с более низкой интенсивностью, преобладающая краска, отключение группы световых излучателей от дополнительных устройств и т.д.).

Еще один пример, который может применяться в театрах или в спорте, относится к системе, которая настроена или обучена для обнаружения различных изображений, соответствующих конкретным событиям во время зрелища, которые после обнаружения могут запускать некоторый тип условий освещения или динамические световые эффекты, которые могут частично или полностью задействовать оптоэлектронные устройства системы.

В широком смысле, потенциально могут быть созданы и другие, сложные интерактивные среды для множества применений, в которых действия людей являются основными входными параметрами, а осветительная система реагирует в целом, причем каждое отдельное устройство обрабатывает свою полученную спектральную информацию и/или отправляет параметры на другие оптоэлектронные устройства или компьютерные серверы, причем вся система функционирует для достижения заданного эффекта, относящегося к любому конкретному применению, игре или просто для создания атмосферы пространства с некоторой степенью интерактивности между людьми и освещением.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, по меньшей мере, одно оптоэлектронное устройство системы дополнительно содержит средства для получения параметра сходства между полученным оптическим спектром и заданной спектральной структурой и отличается тем, что его средства для изменения излучения световых излучателей изменяют излучение на основе полученного параметра сходства.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления устанавливается нейронная сеть с использованием каждого оптоэлектронного устройства системы в качестве узла нейронной сети.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления предлагается способ изменения окружающего освещения некоторой области в системе для изменения окружающего освещения некоторой области, причем система содержит первое и второе оптоэлектронные устройства, а способ включает в себя следующие этапы:

- получение оптического спектра по окружающему освещению посредством первого оптоэлектронного устройства;

- получение параметра, соответствующего полученному оптическому спектру, посредством первого оптоэлектронного устройства;

- отправка полученного параметра с первого оптоэлектронного устройства на второе оптоэлектронное устройство.

Кроме того, в соответствии с еще одним вариантом осуществления предлагается компьютерный программный продукт, включающий в себя программные команды для запуска осуществления компьютером способа изменения окружающего освещения. Компьютерная программа может содержаться на носителе информации или на сигнале несущей частоты.

Кроме того, в соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается использование основанного на КМОП-технологии миниатюризованного спектрометра для получения оптического спектра окружающего освещения в некоторой области в вышеописанном оптоэлектронном устройстве.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается отражающее устройство для определения калибровки вышеописанного оптоэлектронного устройства, причем отражающее устройство включает в себя поверхность с отражающим элементом.

Кроме того, предлагается способ определения калибровки оптоэлектронного устройства посредством вышеописанного отражающего устройства, причем способ включает в себя:

- размещение отражающего устройства, по меньшей мере, частично в некоторой области окружающего пространства, которую могут освещать световые излучатели;

- излучение света с ожидаемым оптическим спектром посредством множества световых излучателей;

- получение реального оптического спектра по свету, по меньшей мере, частично отраженному отражающим средством, с помощью миниатюризованного спектрометра;

- получение параметра сходства между полученным реальным оптическим спектром и ожидаемым отраженным оптическим спектром, соответствующим излучаемому ожидаемому оптическому спектру;

- определение калибровки оптоэлектронного устройства на основе параметра сходства.

Таким образом, благодаря использованию отражающего устройства может выполняться калибровка соотношения между электрической мощностью (током и/или напряжением), выдаваемой электронным задающим устройством в любой световой излучатель, и реальным выходным световым пучком того же светового излучателя.

Отражающее устройство может представлять собой любое устройство, выполненное с возможностью размещения в некоторой области, которая может быть освещена световыми излучателями, и может, например, представлять собой крышку, помещаемую перед световыми излучателями, которая либо закрепляется привинчиванием, либо фиксируется любыми крепежными средствами. Отражающая поверхность выполнена таким образом, что ее характеристика отражения известна оптоэлектронному устройству (или может быть получена им), благодаря чему с учетом излучаемого света можно получить его предполагаемый спектр отражения.

В частности, ожидаемый заданный свет может излучаться путем подачи конкретного заданного тока или напряжения на световые излучатели (например, посредством микроконтроллера, который может использовать задающее устройство для генерирования такого тока или напряжения). Необходимо отметить, что нет необходимости выполнять этап излучения упомянутого ожидаемого света после выполнения этапа размещения отражающего устройства при условии, что этап получения реального оптического спектра, который был отражен отражающим устройством, выполнен после этапа размещения и этапа излучения.

Затем благодаря размещению сильноотражающего устройства, которое может представлять собой, например, крышку, привинченную или прикрепленную к оптоэлектронному устройству перед световыми излучателями, реальный излучаемый свет (который может не быть ожидаемым) отражается на поверхности упомянутого устройства, при этом формируется оптический спектр упомянутого реального отраженного света.

Поскольку характеристика отражения отражающего устройства известна, ожидаемый отраженный оптический спектр, соответствующий излученному ожидаемому оптическому спектру, может быть определен заранее (например, храниться в запоминающем средстве оптоэлектронного устройства), благодаря чему обеспечивается получение параметра сходства между ним и полученным реальным оптическим спектром.

Если этот параметр сходства предполагает, что ожидаемый отраженный оптический спектр и полученный реальный оптический спектр различны, это означает, что световые излучатели могут излучать свет, отличный от того, что они должны были излучать, и, следовательно, должна быть проведена калибровка, например, путем изменения тока или напряжения, подаваемого на световые излучатели.

Это может оказаться полезным, поскольку световые излучатели могут изменять свои характеристики излучения в течение своего срока службы, и, следовательно, для излучения того же света со временем могут потребоваться другие токи и/или напряжения.

Могут также использоваться другие способы калибровки выходного светового пучка оптоэлектронного устройства, например, включающие в себя механические детали, способные направлять спектрометр непосредственно на световые излучатели.

Краткое описание чертежей

Ниже несколько вариантов осуществления настоящего изобретения описываются лишь в качестве неограничительного примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 иллюстрирует оптоэлектронное устройство в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2а-2с иллюстрируют различные альтернативы части оптоэлектронного устройства в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 показано заключенное в корпус оптоэлектронное устройство в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 показана деталь оптоэлектронного устройства, изображенного на фиг. 3, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 изображена система для изменения окружающего освещения некоторой области в соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 6 изображена система для изменения окружающего освещения некоторой области в соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения, с помощью прилагаемых чертежей описывается оптоэлектронное устройство в соответствии с изобретением. В частности, на фиг. 1 представлено оптоэлектронное устройство 100, содержащее миниатюризованный спектрометр 102, содержащий световой вход и первую линзу 101 связи (сопряжения), установленную между упомянутым световым входом и наружной стороной и выполненную таким образом, что она максимизирует световой поток, передаваемый из окружающего освещения, на световой вход спектрометра 102.

Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления спектрометр 102 и его сопряженная линза 101 установлены в центре панели, содержащей матрицу светодиодов, встроенную в панель 103 светодиодов (в частности, печатную плату или РСВ). Данное положение является оптимальным, поскольку оптическая ось светового входа и линзы 101 направлена в том же направлении, что и свет, излучаемый (т.е., в направлении оси симметрии углового распределения света) панелью 103 светодиодов, благодаря чему регистрируется окружающее освещение, по меньшей мере, части области, освещаемой светодиодами. Свет, излучаемый РСВ светодиодов 103, попадает на объекты и поверхности конкретной области, при этом часть этого отраженного или рассеянного света вновь регистрируется спектрометром 102 посредством линзы 101 связи, причем можно извлекать информацию об окружающем пространстве путем анализа зарегистрированного света (зондирование окружающего освещения). Линза 101 связи может также передавать свет от других источников света, отличных от панели 103 светодиодов, имеющейся в рассматриваемом пространстве, либо по прямому оптическому пути, либо после одного или множества отражений внутри пространства. Таким образом, фотоны, выходящие из различных источников - одинаковых или неодинаковых (например, естественное или искусственное освещение) - на оптоэлектронное устройство, предлагаемое в данном изобретении, могут собираться передающей линзой.

Размещение спектрометра 102 и его линзы 101 может варьироваться в зависимости от предполагаемых применений оптоэлектронного устройства, либо в зависимости от назначения каждого устройства, либо от того, как устройства расположены в некоторой области, и, следовательно, управление каждым устройством в системе будет осуществляться различным образом. Ниже в соответствии с другими чертежами будут описаны другие варианты осуществления, на которых изображены вариации в размещении спектрометра 102.

Спектрометр 102 встроен в микрочип КМОП-типа, который в данном примере представляет собой микроспектрометр, включающий в себя выполненную с помощью наноимпринтинга решетку, хотя существует большое число методов, в которых упомянутая решетка может быть встроена в микрочип и которые также могут оказаться пригодными. Коммерческим примером подходящего микроспектрометра может быть новая серия встроенных в микрочип спектрометров, изготавливаемых компанией Hamamatsu TM.

Кроме того, устройство 100 содержит средство для изменения излучаемого света 104 либо с помощью собственной панели 103 светодиодов, либо с помощью других источников света. Эти средства выполнены в электронном микроконтроллере, содержащем средства для преобразования сигналов, поступающих от спектрометра, в электрические сигналы, пригодные для обработки микроконтроллером. Кроме того, микроконтроллер или специализированная электроника может обрабатывать принимаемый оптический спектр, считываемый миниспектрометром, и в соответствии с набором правил, в зависимости от различных ситуаций и применения, предполагаемого для устройства, изменять излучение всей панели 103 светодиодов или ее части путем отправки им соответствующего тока через электронные задающие устройства. Алгоритм оптимизации микроконтроллера может определять ток, требуемый для каждого отдельного светодиода (путем считывания калибровочной таблицы) с целью получения требуемого общего спектра излучаемого света. Спектр этого излучаемого света является суммой оптических спектров всех отдельных светодиодов.

Матрица светодиодов, встроенная в панель 103 светодиодов, содержит несколько светодиодов, каждый из которых способен излучать в некоторой части электромагнитного спектра, благодаря чему охватывается полный спектральный диапазон конкретного применения, который может включать в себя видимое или невидимое излучение либо их совокупность. Это целесообразно, поскольку в тех случаях, когда должен излучаться конкретный спектральный состав, система способна варьировать интенсивность излучения каждого светодиода с целью получения требуемого спектра. Поэтому используется большое число светодиодов (как правило, в диапазоне от 5 до 50) - чем выше это число, тем более точным является воспроизведение любого произвольного оптического спектра. Чтобы достичь наилучшей однородности и фотометрических характеристик, РСВ 103 светодиодов может быть прикреплена к дополнительной оптической системе, содержащей линзы и светорассеиватели.

Как видно из детальной фиг. 2А, спектрометр 102 и линза 101 могут удерживаться в соприкосновении с целью передачи окружающего освещения, как показано в конфигурации на фиг. 1. Возможны и другие, более сложные конфигурации, как изображено на фиг. 2В, в которых волновод в виде оптического волокна 105 прикреплен на одном конце к линзе 101, а на другом конце - к дополнительной линзе 101а, аналогичной исходной линзе 101. Таким образом, нет необходимости помещать спектрометр 102 и линзу 101 в одном и том же месте с целью получения требуемого окружающего освещения, при этом, поскольку оптическое волокно является гибким, только вторая линза 101а и прикрепляемый к ней конец волокна могут быть помещены на требуемой поверхности при приеме таких же или даже более высоких уровней передаваемого потока, чем в предыдущей альтернативе, изображенной на фиг. 2А, в зависимости от числовой апертуры волокна и инварианта Лагранжа всей оптической системы.

Еще одной альтернативой может быть изображенная на фиг. 2С, на которой вместо одного оптического волокна в корпусе установлены два оптических волокна 105а, 105b, при этом один конец прикреплен к первой линзе 101, а другой конец прикреплен к дополнительным линзам 101b, 101c. Упомянутые линзы помещены приблизительно в той же плоскости, что и матрица светодиодов, в то время как спектрометр 102 может быть помещен дальше от линз 101b и 101c связи. Таким путем обеспечивается лучшее помещение в корпус оптоэлектронного устройства, допускающее также дополнительные конфигурации, снабженные подвижными сопрягающими элементами 105, 105a, 105b, 101a, 101b, 101c, чтобы собирать свет, поступающий из различных областей или направлений в рассматриваемом пространстве. Эти подвижные детали могут также управляться микроконтроллером.

Такое помещение в корпус лучше видно на фиг. 3, на которой представлена компоновка оптоэлектронного устройства 100, содержащего конфигурацию оптического волокна, изображенную на фиг. 2с, вместе с электронным блоком 106.

В данной конфигурации фотоны, собираемые линзами 101b и 101c, передаются в спектрометр 102 через линзу 101. Компактный спектрометр 102 выполнен с возможностью классификации этих фотонов в соответствии с их энергией и выдачи электронного сигнала, соответствующего полученному распределению фотонов (спектру). Может понадобиться дополнительный блок 106а преобразования сигналов для преобразования сигналов и режимов работы (например, величин времени накопления процесса считывания, чувствительности или коэффициента усиления КМОП-датчика и т.д.) между спектрометром 102 и микроконтроллером 106b. Как только считывается спектральная информация, микроконтроллер 106b может вычислять конкретный спектральный параметр с помощью специализированного алгоритма и предпринимать действия через электронные задающие устройства 106с, которые затем изменяют спектральное излучение матрицы 103 светодиодов и/или через блок 106d связи и памяти, отправляющий, например, параметр или предварительно записанную в память информацию по сети. Очевидно, необходим также последний электронный блок питания, состоящий из батареи для автономных устройств и/или выпрямителя тока для питающихся через настенную розетку устройств, но для упрощения специально не показанный на чертежах.

Кроме того, устройство, изображенное на фиг. 3, может работать в любой из конфигураций передачи света, изображенных на фиг. 2, а также с волоконно-оптическими жгутами, связанными с передающей линзой 101 (некоторые из них даже являются подвижными) без потери применимости. В соответствии с другим вариантом, легко могут быть установлены другие датчики, такие как датчики температуры, датчики влажности, датчики скорости воздушного потока, датчики интенсивности освещения (кремниевые, фотоэлектрические элементы и т.д.) и датчики изображений (КМОП- или ПЗС-матрицы) для обеспечения дополнительных функциональных возможностей без ограничения объема данного изобретения.

На фиг. 4 изображено основание оптоэлектронного устройства и показана панель 103 светодиодов и типичное расположение множества светодиодов 203 в ней. Базовая ячейка, содержащая множества световых излучателей 203, которые выполнены с возможностью воспроизведения произвольного спектра, периодически повторяется с целью увеличения радиометрической (применения для невидимого излучения) или световой (применения для невидимого излучения) мощности излучаемого света в целом. В то же время, такое повторение обеспечивает повышение цветовой насыщенности и спектральной однородности выходного излучения.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления на фиг. 5 изображена система для изменения окружающего освещения некоторой области 500, включающая в себя множество оптоэлектронных устройств 100a-100d, у которых панели 103a-d (сигнал передается только на 103а) охватывают подобласти 301a-301d и у которых миниспектрометры 102a-d (сигнал передается только на 102а) охватывают подобласти 300a-300d.

Как видно в данной конкретной установке, световые конусы, излучаемые панелями светодиодов каждого устройства (подобласти 301a-301d) частично перекрывают друг друга, как в 302. Аналогичным образом «обнаруживающие» конусы каждого спектрометра (подобласти 300a-300d) перекрывают световые конусы света, излучаемого соседними устройствами, как в 303.

Таким образом, в тех случаях, когда устройства запрограммированы с «режиме копирования» (то есть, средства для изменения излучаемого света матрицы светодиодов запрограммированы на излучение света, который в точности соответствует оптическому спектру, полученному спектрометром того же устройства), при возникновении внешнего изменения или отклонения в спектре света одной из подобластей, охватываемых спектрометром устройства, соответствующее устройство обнаруживает упомянутое изменение и начинает излучать свет с обнаруженным оптическим спектром. Затем область, охватываемая ее собственной матрицей светодиодов, обнаруживается спектрометрами других устройств, запускающими эти устройства для получения нового оптического спектра и запуска излучения света с упомянутым новым оптическим спектром, посредством этого вызывая цепную реакцию, которая распространяет исходное возмущение по всей области, охватываемой всеми устройствами, обеспечивая новое окружающее освещение в ответ на упомянутое первое изменение или отклонение.

Упомянутое изменение в оптическом спектре части области системы (которое может быть обнаружено одним устройством) может быть вызвано изменением в свете, поступающем в область извне (например, солнечным излучением, вспышкой искусственного освещения, поступающей из другого пространства и т.д.), умышленно произведенным изменением (фонарем, направленным кем-либо на спектрометр) или, например, входом людей в комнату или их перемещением по упомянутой комнате.

Кроме того, изменение в окружающем освещении может быть вызвано запрограммированным изменением в излучении матрицы светодиодов конкретного оптоэлектронного устройства (то есть, например, излучением света с предварительно записанным в память оптическим спектром, запрограммированным пользователем и выполняемым в определенное время суток), вызывающим цепную реакцию и общее изменение окружающего освещения области лишь путем автоматического изменения только излучения только одного устройства системы.

Разумеется, различные устройства системы могут быть запрограммированы различным образом: часть из них - статические (не изменяющие свое собственное излучение света после любого спектрального изменения), а другая часть - модифицируемые (например, функционирующие в «режиме копирования», как описано выше).

Возможным применением такой системы может быть, например, передача информации об условиях естественного освещения от устройства вблизи окна во внутреннее пространство здания.

К другим применениям относятся взаимодействия человека с интеллектуальными условиями освещения с тем, чтобы проявления человека вносили активный вклад в качестве входных данных в интеллектуальную систему для достижения требуемой цели или эмоционального состояния в среде.

К другим примерам относятся интерактивные игры. Например, игра, в которой пользователи, имеющие фонари различных цветов, должны изменять общее освещение области, направляя свой фонарь или осветительный прибор в направлении устройств, и в которой победителем является команда, которая изменяет все цвета области на свой цвет.

Еще одним вариантом осуществления системы может быть система с множеством оптоэлектронных устройств, установленных в вышеописанной системе, в которой собственная длина волны световых излучателей представляет собой канал связи. В этом смысле пользователь или компьютерная программа может управлять отдельным оптоэлектронным устройством, чтобы оно служило в качестве излучателя, при этом число каналов определяется числом имеющихся у него излучателей с различными собственными длинами волн, причем в каждом отдельном канале допускаются все типы цифровых, многофункциональных или аналоговых протоколов передачи данных. Таким образом, остальные оптоэлектронные устройства способны принимать эти спектральные компоненты с помощью своего собственного спектрометра и либо продолжают передавать ту же информацию на другие устройства путем воспроизведения освещения с тем же оптическим спектром, либо дешифруют информацию путем декодирования информации, содержащейся в каждом канале передачи данных, и предпринимают требуемое действие.

Таким образом, информация может кодироваться в пределах оптического спектра излучаемого света (то есть, кодироваться путем использования собственной длины волны каждого отдельного светодиода в качестве канала передачи данных), при этом при излучении упомянутым первым оптоэлектронным устройством излучаемый свет может обнаруживаться другими оптоэлектронными устройствами, которые при настройке в «режиме копирования» (устройство получает оптический спектр и излучает тот же оптический спектр своей собственной матрицей светодиодов) вызывают цепную реакцию, причем оптический спектр содержит кодированную информацию, отправляемую цепочкой излучение-копирование через другие оптоэлектронные устройства.

В еще одном варианте осуществления изобретения система содержит компьютерный сервер, соединенный со всеми оптоэлектронными устройствами системы. Такое соединение (посредством сети передачи данных через кабель, беспроводное соединение или любой иной подходящий тип связи между вычислительными устройствами) позволяет оптоэлектронным устройствам отправлять на упомянутый сервер информацию, соответствующую любому изменению в обнаруженном оптическом спектре в пределах его соответствующей области, посредством этого позволяя серверу управлять действиями, выполняемыми любым оптоэлектронным устройством. Решения, принимаемые компьютерным сервером, могут включать в себя другие входные данные, такие как время суток или иная релевантная информация (например, историческая информация, соответствующая ранее обнаруженным спектральным изменениям в других оптоэлектронных устройствах, других датчиках и т.д.).

Таким образом, данная система может быть соединена с другими системами, которые могут быть или не быть того же типа, с помощью компьютерного сервера. Такие дополнительные системы могут включать в себя сети датчиков, микросети, Интернет, другие компьютерные серверы или другие представляющие интерес электронные устройства или сети передачи данных.

Кроме того, оптоэлектронные устройства могут также связываться друг с другом, и, например, различные типы оптоэлектронных устройств могут быть запрограммированы на управление другими оптоэлектронными устройствами, посредством этого объединяя использование сервера и оптоэлектронных устройств, которые могут также управлять действиями, выполняемыми другими оптоэлектронными устройствами, которые могут быть предпочтительными в зависимости от предназначенного для системы применения, положения устройств в одной или более областей и т.д.

Примером еще одного применения системы является вариант осуществления изобретения, изображенный на фиг. 6, на котором в области 1 показана система, содержащая множество оптоэлектронных устройств (таких как устройство 100d или 100e) в соответствии с изобретением, таким образом, что сумма зон 300d действия спектрометров каждого устройства 100d охватывает практически всю область с целью отслеживания людей или объектов в этой области, факультативного излучения соответствующим образом подходящего света и/или отправки информации на другие устройства или компьютерные серверы. В частности, как видно из предыдущих вариантов осуществления, зоны 300d действия спектрометров частично перекрывают друг друга, благодаря чему - когда человек 2 проходит через область 1, переходя от одной зоны действия к другой - область перекрытия позволяет обоим устройствам обнаруживать человека и либо излучать заданный свет с заданным спектральным составом, либо отсылать эту информацию для последующей обработки. Обработка может включать в себя идентификацию отдельных лиц или людей на основе вычислительных программ. Вычислительные алгоритмы могут быть включены в одно или несколько оптоэлектронных устройств (т.е., распределенное программирование) и/или компьютерных серверов. С целью выполнения распознавания изображений алгоритмы могут включать в себя методы, основанные на мягких вычислениях, например, нейронные сети, нечеткую логику и/или иные передовые вычислительные схемы.

Например, с целью обнаружения отдельного лица в зоне 300d действия устройства 100d запоминается заданное изображение на основе принимаемого спектрального состава для данного конкретного лица. Затем, когда данное изображение распознается системой как относящееся к отдельному лицу или объекту, имеющемуся в записанной в памяти базе данных, сигнал подтверждения идентификации или иная информация может быть отправлена по сети на другие оптоэлектронные устройства или на сервер, который может предпринять требуемое действие.

Информация может включать в себя набор команд для других устройств, требующих излучения ими определенного света, либо она может быть отправлена непосредственно на задающие устройства, которые управляют светодиодами, для воспроизведения света с конкретным спектральным составом, который может относиться, например, к предварительно установленной настройке освещения отслеживаемого пользователя.

Упомянутая информация может также включать в себя, например, спектральные признаки, соответствующие свету, отраженному различными типами цветов одежды, типам одежды, отражающим свет определенным образом, типу отражения человеческой кожи или волос и т.д.

Кроме того, может быть также обнаружено перемещение объекта или отдельного лица, добавляющее другие характеристики, например, насколько быстро изменяется спектр или изменяется ли он от одного типа к другому типу и т.д. Информация может также быть собрана путем сравнения спектров, которые получают различные оптоэлектронные устройства для определенного пространства. Такой способ обмена информацией через коммуникационные порты между оптоэлектронными устройствами и дополнительными компьютерными серверами может способствовать отслеживанию изменений, происходящих во всем пространстве, в котором установлена осветительная система.

Система может применяться в случае, если свет, излучаемый всеми устройствами, является слабым или отсутствует, при этом, когда движущийся объект или человек перемещается ниже конкретного оптоэлектронного устройства, оно включает свое излучение на комфортном уровне освещения, посредством этого освещая путь человека по мере его передвижения. Поскольку зоны считывания оптоэлектронных устройств перекрывают друг друга, может быть обеспечена конфигурация, при которой освещается путь перед человеком (как видно из чертежа, освещается, например, устройством 100d и устройствами, показанными со своей зоной действия жирной соединительной линией), и, кроме того, свет, освещающий путь позади или вдали от человека, может быть приглушен (как видно из чертежа, например, устройством 100е и устройствами, показанными со своей зоной действия тонкой соединительной линией), благодаря чему освещается только часть области рядом с человеком (соответствующая пути, по которому он идет) и экономится электрическая энергия в общем процессе.

Искусственные нейронные сети используются во многих сферах применения с момента их возрождения в восьмидесятых годах. Их наиболее распространенной реализацией является программа, работающая на персональном компьютере или рабочей станции, и их широкое применение вызвано более высокой гибкостью их программного обеспечения, в котором пользователи легко могут изменять топологию сети, тип процессорных элементов или правила обучения в соответствии с требованиями своей области применения.

Однако реализация нейронной сети на последовательном компьютере кажется весьма парадоксальной, поскольку биологические нейронные сети, от которых произошли искусственные нейронные сети, работают с высокой степенью параллелизма.

Шагом к высокопараллельным нейронным системам является использование нескольких процессорных элементов (нейронов). В этом смысле система оптоэлектронных устройств может оказаться подходящей для осуществления таких подходов к параллельным вычислениям.

В еще одном варианте осуществления изобретения использование параллельных вычислений в системе оптоэлектронных устройств может быть реализовано путем установления нейронной сети, в которой множество оптоэлектронных устройств, распределенных в пространстве, действует в качестве узлов (искусственных нейронов) нейронной сети. Соединения или связи между узлами могут осуществляться либо с помощью сети передачи данных между ними, либо с помощью света, содержащего кодированную информацию в своем оптическом спектре, как описано выше. В этом смысле в такой системе легко могут быть осуществлены принципы нелинейной, распределенной, параллельной и локальной обработки и адаптации, обычно используемые в нейронной сети.

Кроме того, нейронная сеть снабжена математической или вычислительной моделью для обработки информации. Вычислительная модель может храниться и/или исполняться на микроконтроллере каждого оптоэлектронного устройства и/или распределяться по множеству оптоэлектронных устройств или даже управляться центральным процессором через коммуникационные порты, например, персональным компьютером.

Хотя настоящее изобретение с целью наглядности описано подробно, понятно, что такие подробности изложены исключительно с этой целью, при этом специалисты могут вносить в него изменения, не выходящие за пределы объема изобретения.

Таким образом, несмотря на то, что предпочтительные варианты осуществления способов и систем описаны со ссылкой на условия, в которых они разрабатывались, они всего лишь поясняют принципы изобретения. Могут быть осуществлены и другие варианты осуществления и конфигурации в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Кроме того, хотя варианты осуществления изобретения, описанные со ссылкой на чертежи, включают в себя вычислительное устройство и процессы, выполняемые в вычислительном устройстве, изобретение также распространяется на компьютерные программы, в частности, компьютерные программы на носителе или в носителе, выполненные с возможностью осуществления изобретения. Программа может быть выполнена в виде исходного кода, объектного кода, промежуточного источника кода и объектного кода, например, в частично скомпилированном виде или в любом другом виде, подходящем для использования при реализации процессов в соответствии с изобретением. Носителем может быть любая сущность или устройство, способное содержать программу.

Например, носитель может включать в себя среду для хранения информации, такую как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), например, ПЗУ на компакт-дисках (CD ROM), либо полупроводниковое ПЗУ, либо носитель магнитной записи, например, гибкий диск или жесткий диск. Кроме того, носитель может представлять собой передаваемый носитель, такой как электрический или оптический сигнал, который может быть передан по электрическому или оптическому кабелю, либо с помощью радио или иных средств.

В случае, если программа реализована в сигнале, который может быть передан непосредственно с помощью кабеля или иного устройства или средства, носитель может быть образован таким кабелем или иным устройством или средством.

В соответствии с другим вариантом, носитель может представлять собой интегральную схему, в которую встроена программа, причем интегральная схема выполнена с возможностью осуществления релевантных процессов или использования их при осуществлении.

Изобретение относится к области электронной техники. Оптоэлектронное устройство отличается тем, что оно содержит множество световых излучателей, выполненных с возможностью освещения некоторой области окружающего пространства, миниатюризованный спектрометр на базе КМОП-технологии, выполненный с возможностью получения оптического спектра окружающего освещения в области окружающего пространства, и средства управления для изменения излучения световых излучателей на основе полученного оптического спектра. Кроме того, предложена система для изменения окружающего освещения области, причем система содержит, по меньшей мере, два оптоэлектронных устройства и средства для передачи информации между ними. Кроме того, предложен способ изменения окружающего освещения области, носитель с компьютерным программным продуктом для осуществления упомянутого способа. Технический результат- возможность использования в интерактивных условиях освещения. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Оптоэлектронное устройство, отличающееся тем, что оно содержит множество световых излучателей, выполненных с возможностью освещения области окружающего пространства, миниатюризованный спектрометр на базе КМОП-технологии, выполненный с возможностью получения оптического спектра окружающего освещения в упомянутой области окружающего пространства, и средства управления для изменения излучения световых излучателей на основе полученного оптического спектра.

2. Оптоэлектронное устройство по п. 1, отличающееся тем, что спектрометр содержит световой вход для получения оптического спектра окружающего освещения.

3. Оптоэлектронное устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один оптический элемент, связанный со световым входом, для увеличения входящего светового потока через световой вход.

4. Оптоэлектронное устройство по п. 3, отличающееся тем, что оптический элемент содержит набор оптических линз.

5. Оптоэлектронное устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительно содержит волноводный элемент, имеющий первый конец и второй конец, причем первый конец связан с оптическим элементом.

6. Оптоэлектронное устройство по п. 5, отличающееся тем, что волноводный элемент представляет собой волоконно-оптический волновод.

7. Оптоэлектронное устройство по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй оптический элемент, связанный со вторым концом волноводного элемента.

8. Оптоэлектронное устройство по п. 7, отличающееся тем, что первый или второй оптический элемент является подвижным, причем устройство дополнительно содержит средства для перемещения упомянутого первого или второго оптического элемента.

9. Система для изменения окружающего освещения области, содержащая по меньшей мере два оптоэлектронных устройства по п. 1 и средства для передачи информации между ними.

10. Система для изменения окружающего освещения области по п. 9, в которой:
по меньшей мере, первое оптоэлектронное устройство дополнительно содержит средства для получения и средства для передачи параметра оптического спектра, соответствующего получаемому оптическому спектру, на другое оптоэлектронное устройство; и
по меньшей мере, второе оптоэлектронное устройство содержит средства для приема параметра оптического спектра, соответствующего получаемому оптическому спектру, и средства для изменения излучения его светового излучателя на основе принимаемого параметра.

11. Система для изменения окружающего освещения области по п. 10, дополнительно содержащая:
компьютерный сервер, содержащий средства для приема по меньшей мере одного параметра оптического спектра от оптоэлектронного устройства;
средства для определения по меньшей мере одного дополнительного оптоэлектронного устройства для отправки дополнительного параметра на основе принимаемого параметра оптического спектра; и
средства для передачи дополнительного параметра на упомянутое определенное оптоэлектронное устройство.

12. Система для изменения окружающего освещения области по п. 10, в которой упомянутое, по меньшей мере, первое оптоэлектронное устройство дополнительно содержит средства для определения, по меньшей мере, дополнительного оптоэлектронного устройства для отправки принятого параметра оптического спектра.

13. Система для изменения окружающего освещения области по п. 11, дополнительно содержащая средства для получения параметра сходства между полученным оптическим спектром и заранее заданной спектральной характеристикой, при этом упомянутое определение, по меньшей мере, дополнительного устройства воспроизведения освещения для отправки принятого параметра оптического спектра выполняется с учетом полученного параметра сходства.

14. Система для изменения окружающего освещения области по п. 9, в которой по меньшей мере одно из оптоэлектронных устройств системы дополнительно содержит средства для получения параметра сходства между полученным оптическим спектром и заранее заданной спектральной характеристикой, при этом ее средства для изменения излучения световых излучателей изменяют излучение на основе полученного параметра сходства.

15. Система для изменения окружающего освещения области по п. 11, в которой установлена нейронная сеть с использованием каждого оптоэлектронного устройства системы в качестве узла нейронной сети.

16. Способ изменения окружающего освещения области в системе по п. 9, содержащей первое и второе оптоэлектронные устройства, причем способ содержит этапы, на которых:
получают оптический спектр исходя из окружающего освещения посредством миниатюризованного спектрометра первого оптоэлектронного устройства;
получают параметр, соответствующий полученному оптическому спектру, посредством первого оптоэлектронного устройства;
отправляют полученный параметр с первого оптоэлектронного устройства на второе оптоэлектронное устройство.

17. Машиночитаемый носитель информации, на котором записана компьютерная программа, содержащая программные команды для предписания компьютеру осуществлять способ изменения окружающего освещения по п. 16.