可控制光角度选择器 技术领域 本发明涉及可控制光角度选择设备以及包括布置在光源和光测量传感器之间的 光路径中的光角度选择设备的光度计。
背景技术 在环境照明系统以及智能光管理系统的领域中开展了许多工作。 照明解决方案允 许用户灵活地确定由许多照明器创建的气氛。
一般而言， 房间是由许多分布照明器来照射， 且期望智能光管理系统将能够测量 和控制每个单独照明器的照明特性、 以及照明器全体的场景设置特性、 或者同时照射特定 区域的多个照明器的照明特性。
为此， 必须满足两个条件。一个条件是可获得具有颜色、 强度和 / 或发射角度可调 性的光源。 LED 技术的成熟结合卤素灯、 荧光灯管等已经形成满足这种需求的光源。 另一必 要条件是控制反馈系统， 该控制反馈系统同时测量各个光源的光属性， 例如强度、 色点和显 色指数。 为了实现这一点， 例如需要光学传感器来测量照射房间特定部分的光的通量、 色点
或甚至全光谱分布。 另外， 为了提供对光属性的良好控制， 应能够测量哪个照明器照射房间 的哪个部分。
为此目的， 期望提供一种装置来可控制地将来自光源的光重定向到光传感器。
Grego 的 US4,930,853 中描述了一种电光偏转器， 其能够偏转准直光束。
然而， 本领域中仍需要一种光测量设备， 其可以测量上述光属性并确定哪个照明 器对房间特定部分的照射提供怎样的贡献。 发明内容 本发明的目的是至少部分克服现有技术的问题且至少部分满足本领域中的需求， 且因而提供可以测量从特定方向发出的光的强度和 / 或光谱成份的光度计， 并提供在这种 光度计中使用的部件。
因而在第一方面， 本发明涉及一种可控制光角度选择设备， 包括 ： 固定光选择装 置， 其调适为透射在有限接受角内入射到其上的光， 光学连接到至少一个光重定向装置， 所 述至少一个光重定向装置包括 ： 光输入端和光输出端， 以及可控制装置， 用以获得经由所述 光输入端进入所述光重定向装置的光和经由所述光输出端从所述光重定向装置出射的光 之间的可变角度差。
优选地， 重定向装置应能够提供进入重定向装置的光和从重定向装置出射的光之 间的显著角度差。
在本发明的实施例中， 所述固定光选择装置可以光学连接到所述光重定向装置的 所述输出端。
在这种布置中， 光重定向装置可用于通过改变入射光和出射光之间的角度差， 就 来源方向而言选择哪个光将透射通过固定光角度选择装置。
在本发明的其它实施例中， 所述固定光选择装置光学连接到所述光重定向装置的 所述输入端。
在这种布置中， 光重定向装置可用于控制从该固定光选择装置出射的光的角度。
在本发明另一实施例中， 所述固定光选择装置光学连接到第一光重定向装置的输 出端和第二光重定向装置的输入端。
在这种布置中， 第一光重定向装置可用于通过改变入射光和出射光之间的角度 差， 就来源方向而言选择哪个光将透射通过固定光角度选择装置， 且第二光重定向装置可 用于控制从该固定光选择装置出射的光的角度。
光重定向装置可包括电润湿单元， 该电润湿单元包括具有第一折射率的第一液相 和具有第二折射率的第二液相， 其中所述第一和第二相之间的界面的法线方向是可控制 的。
光重定向装置备选地可以包括液晶单元， 该液晶单元包括布置在第一和第二衬底 之间的双折射液晶材料， 以及用于获得能够实现所述液晶材料切换的电场的电极， 其中所 述液晶材料面向所述第一衬底的表面和所述液晶材料面向所述第二衬底的表面不平行。
光重定向装置备选地可以包括折射率与空气折射率不同的透明材料的楔形元件， 楔形元件的顶角是可控制的。
光重定向装置备选地可以包括电润湿单元， 该电润湿单元包括第一液相和第二液 相， 其中所述第一和第二液相之间的界面的法线方向是可控制的， 其中折射片布置在所述 第一和第二液相之间的所述界面处， 所述折射片的法线方向可由所述界面的方向控制。
光重定向装置备选地可以包括折射率与空气折射片不同的透明材料的折射元件， 该折射元件包括第一区域以及相邻的第二区域， 其中光在所述第一区域中的衍射不同于在 所述第二区域的衍射 ； 该折射元件还包括区域选择装置， 其用于选择性透射由所述第一区 域和第二区域之一折射的光。
光重定向装置备选地可以包括可枢转反射元件。
在第二方面， 本发明涉及一种光度计， 该光度计包括布置在光源和至少一个光测 量传感器之间的光路径中的本发明的可控制光角度选择设备， 该传感器布置成接收从所述 可控制光角度选择设备出射的光的至少一部分。
本发明的发明人已经发现包括本发明的可控制光角度选择器的光度计是有利的。
包括根据所附权利要求 2 的可控制光角度选择器的光度计可用于通过调节重定 向装置使得来自特定方向的光透射通过固定光选择装置朝向光测量传感器， 分析从该特定 方向发出的光的强度和 / 或光谱成份。
在实施例中， 本发明的光度计包括布置在所述光角度选择设备和所述至少一个光 测量传感器之间的光路径中的至少一个滤光器。
在优选实施例中， 所述至少一个滤光器的特定波长的光的透射率和 / 或反射率取 决于光在所述至少一个滤光器上的入射角。这种滤光器优选地包括二向色干涉叠层。
包括根据所附权利要求 3 或 4 的可控制光角度选择器的光度计与在透射和 / 或反 射方面具有角度相关性的这种滤光器相结合是有利的， 这是因为通过利用角度相关性可以 提高该至少一个滤光器的分辨率。通过改变在滤光器上的入射角， 可以从单一滤光器获得 不同的透射率 / 反射率特性， 使得有可能通过仅仅使用单一滤光器来测量多于一种波长的成份。 在第三方面， 本发明提供一种光度计， 包括至少一个光测量传感器和布置在光源 和所述光测量传感器之间的光路径中的至少一个滤光器， 其中所述至少一个滤光器的特定 波长的光的透射率和 / 或反射率取决于光在所述至少一个滤光器上的入射角， 所述光度计 还包括用于改变光在所述滤光器上的入射角的装置。
另外注意， 本发明涉及所附权利要求的所有可能组合。
附图说明
现在参考示出本发明优选实施例的附图来更详细地描述本发明的这些和其它方 图 1 说明本发明的光度计的一个实施例。 图 2 说明本发明的光度计的另一实施例。 图 3 说明本发明的光度计的再一实施例。 图 4a 和 4b 说明在本发明中使用的光重定向装置的第一实施例。 图 5a 和 5b 说明在本发明中使用的光重定向装置的第二实施例。 图 6 说明在本发明中使用的光重定向装置的第二实施例的变型。 图 7a 和 7b 说明在本发明中使用的光重定向装置的第三实施例。 图 8a 和 8b 说明在本发明中使用的光重定向装置的第四实施例。 图 9a 和 9b 说明在本发明中使用的光重定向装置的第五实施例。 图 10a 和 10b 说明在本发明中使用的光重定向装置的第六实施例。面。
具体实施方式
本发明涉及可控制光角度选择设备， 并且涉及使用这种 ( 些 ) 可控制光角度选择 设备的设备， 特别是光度计。
本发明的光度计的第一实施例在图 1 中说明并且包括可控制光角度选择设备 100， 该可控制光角度选择设备 100 包括光重定向装置 120 和固定光选择装置 110， 该光重定 向装置 120 具有输入端 121 和输出端 122， 并且该固定光选择装置 110 光学连接到输出端 122。光重定向装置 120 布置成经由其光输入端 121 接收来自环境的光， 并经由光重定向装 置 120 的光输出端 122 将光透射到固定光选择装置 110。经由输出端 122 从光重定向装置 120 出射的光入射在固定光选择装置 110 上。只有在限定的有限接受角内入射在固定光选 择装置 110 上的光将被透射经过该固定光选择装置。
如在此处将进一步所描述， 在光重定向装置可控制的意义上， 该光选择设备是可 控制的。
光重定向装置 120 的若干不同设计是可能的， 且它们在此说明书的下面部分中有 讨论。
已经通过固定光选择装置 110 的光被光测量传感器 130 接收， 使得该光的强度和 / 或光谱成份可以被测量。
可选地且如图 1 中所说明， 滤光器 140 可以布置在固定光选择装置 110 和光测量 传感器 130 之间的光路径中， 从而选择性地将感兴趣的波长传递到传感器。固定光选择装置 110 具有限定的接受角。在此接受角内入射在固定光选择装置 110 上的光将透射经过固定光选择装置 110， 而在此接受角之外入射在固定光选择装置 110 上的光将被固定光选择装置 110 反射掉或吸收。
因而， 基本上只有在上述接受角内入射在固定光选择装置 110 上的光具有被光测 量传感器 130 分析的可能性。
在本发明此第一实施例的光度计中， 可控制光角度选择设备 100 的这些特性可用 于选择性地分析源于环境中不同位置 ( 即， 在光重定向装置的输入端 121 上具有不同入射 角 ) 的光的强度和 / 或光谱成份。
光重定向装置 120 设计成使得经由其输入端 121 进入光重定向装置 120 的光和经 由其输出端 122 从光重定向装置 120 出射的光之间的角度 α 可以控制和改变。
在从光重定向装置出射的光被耦合到固定光选择装置 110 内的情形中， 角度 α 选 择为使得来自特定感兴趣点并经由其输入端 121 进入光重定向装置的光被重定向到固定 光选择装置 110 的接受角内， 即， 使得来自此感兴趣点的光可以透射经过固定光选择装置。
因而， 为了分析来自特定感兴趣点的光的强度和 / 或光谱成份， 确定与光重定向 装置 120 的光输入端 121 的角度 α， 并且控制光重定向装置 120 的部件， 使得基本上只有在 光重定向装置 120 的输入端 121 上具有该入射角 α 的光允许通过固定光选择装置 110， 从 而进入光测量传感器。 通过根据本发明此第一实施例的光度计， 可以容易地检测源于不同方向的光的强 度和 / 或光谱成份的差异。
光测量传感器 130 可以是如本领域技术人员所知晓的常规光度传感器， 其调适为 测量照射该传感器的光的强度和 / 或光谱成份。该常规光度传感器可由单个传感器组成或 由多个传感器的阵列组成， 其中每个传感器基本上相同或者其中每个传感器例如调适为检 测特定波长间隔。
为了测量特定波长的光的强度， 选择性透射式滤光器 140 可以布置在可控制光角 度选择设备 100、 200、 300 与光测量传感器 130 之间的光路径中。在对测量光的光谱成份感 兴趣的情形中， 选择性透射式滤光器 140 可以有利地是滤光器阵列或可调谐滤光器， 使得 透射经过滤光器 140 的波长可以改变。
在用于测量光的光谱成份的光度计的一个变型中， 包括具有不同透射率特性 (profile) 的不同区域的滤光器阵列 140( 例如滤光器轮 ) 可移动地例如可旋转地布置在 单个传感器 130 之上， 并且取决于应被检测的那个波长间隔， 该滤光器阵列的位置 ( 例如横 向或者旋转位置 ) 改变， 使得透射感兴趣波长间隔的区域置于可控制光角度选择设备 100、 200、 300 和传感器 130 之间的光路径中。
在用于测量光的光谱成份的光度计的另一个变型中， 并且如图 1 所说明， 包括多 个不同区域 141、 142、 143( 每个区域具有不同的透射率特性 ) 的滤光器阵列 140 布置在可 控制光角度选择设备 100、 200、 300 和包括多个传感器 131， 132， 133 的传感器阵列 130 之间 的光路径中， 使得每个传感器 131， 132 和 133 分别接收透射经过特定一个滤光器区域 141， 142 和 143 的光。
在上述部分中讨论了透射式滤光器， 其中透射经过滤光器的光被光测量传感器检 测。然而， 本领域技术人员将显见， 本发明还涉及反射式滤光器， 即其中光测量传感器布置
成检测由所述滤光器反射的光。这对于在此说明书中讨论的本发明的所有实施例是成立 的。 然而， 在使用反射式滤光器替代透射式滤光器的这种方法中， 必须调整传感器相对于滤 光器的位置。
在图 2 中说明使用本发明的光角度选择设备的光度计的第二实施例。在此实施 例中， 光度计包括光角度选择设备 200， 该光角度选择设备 200 包括固定光选择装置 110 和 光重定向装置 120’ ， 该固定光选择装置 110 用于接收来自环境的光， 并且该光重定向装置 120’ 布置成经由光重定向装置的输入端 121’ 接收透射经过固定光选择装置 110 的光。因 而， 在此实施例中， 固定光选择装置 110 光学连接到光重定向装置 120’ 的输入端 121’ 。此 外， 光度计包括布置成接收从光重定向装置 120’ 出射的光的传感器 130。
滤光器 140 布置在从光角度选择设备 200 到传感器 130 的光路径中， 该滤光器 140 具有取决于滤光器 130 上的入射角的透射率特性， 在下文中也称为角度相关滤光器。
角度相关滤光器换言之为一种滤光器， 其选择性透射和 / 或反射特定波长 ( 或者 在特定波长范围内 ) 的光， 即该滤光器的基准波长， 但是其中该基准波长取决于入射角。
具有取决于透射率特性的角度相关性的滤光器对于本领域技术人员是已知的， 并 且例如包括但不限于基于所谓的干涉叠层的二向色滤光器。
干涉叠层为透射材料的薄层的堆叠， 其中层按交替方式呈现高折射率和低折射率。 这种干涉叠层的典型的非限制性实例包括全电介质滤光器叠层， 这种全电介质滤 光器叠层包括典型地由电介质分隔层隔开的、 由四分之一波长叠层组成的反射镜。
例如根据 HLHLH S HLHLH 来构建一叠层， 其中 H 代表具有高折射率的材料 TiO2 的 层， 其厚度约为 1/4λ ； L 代表具有低折射率的材料 SiO2 的层， 其厚度约为 1/4λ ； 并且 S 代 表分隔层， 其例如是厚度约为 1/2λ 的 SiO2。λ 为用于滤光器的基准波长。这种情况下， 当 λ 波长的光以 0 或者接近 0 的入射角入射时， 滤光器对于此光将具有高透射率。
适合在本发明中使用的滤光器的另一个非限制性实例包括使用诸如 ( 优选地 ) 银 或铝的金属膜， 例如 45nm Ag-180nm SiO2-45nm Ag。
基于干涉叠层的二向色滤光器的其它实例对于本领域技术人员是已知的。
透射经过基于干涉叠层的角度相关滤光器的波长或波长范围计算为叠层中层的 厚度的函数， 该厚度是沿着光传播经过滤光器的方向来计算的。因而， 当光以 0°入射在平 坦滤光器上时 ( 即， 沿着滤光器表面的法线 )， 有效层厚度等于层的物理厚度。然而， 当光 以 0°以外的入射角入射时， 有效层厚度将大于物理厚度。例如， 在约 45°的入射角， 层的 有效厚度约为层的物理厚度的 1.4 倍 (2 的平方根 )。
因而， 通过改变滤光器上的入射角， 也改变了滤光器响应， 最终改变滤光器的透射 率特性。典型地， 对于任何大于 0°的入射角， 滤光器响应蓝移。
光重定向装置 120’ 和与透射率具有角度相关性的滤光器 140 相结合例如可用于 增大滤光器阵列的光谱分辨率。
通过使用这种角度相关滤光器 140 以及通过改变角度 α， 即入射光和出射光之间 的差异， 有可能使用同一个滤光器来测量多于一种波长的强度。 因而， 少量的离散的滤光器 ( 例如 1， 2， 3， 4 或更多个 ) 与可变入射角结合可用于显著地增大检测的分辨率。
在图 2 中指出这一点， 其中具有四个离散区域 141、 142、 143、 144( 每个区域具有离
散的透射率特性 ) 的滤光器阵列 140 布置在四个传感器 131、 132、 133、 134 的传感器阵列 130 之上， 每个传感器检测透射经过多个滤光器区域中单独一个滤光器区域的光。
通过借助控制角度选择设备 200 中的光重定向装置 120’ 来改变滤光器阵列上的 入射角， 可以以比代表每一个滤光器区域的四个测量点明显高得多的分辨率来检测所检测 的光的光谱成份。
使用本发明角度选择设备的光度计的第三实施例在图 3 中说明并且代表上述的 本发明第一和第二实施例的组合。
在此第三实施例中， 光度计包括角度选择设备 300， 该角度选择设备 300 包括夹置 在第一和第二光重定向装置 120， 120’ 之间的固定光选择装置 110。
第一光重定向装置 120 如结合本发明第一实施例在上文所述的第一实施例中那 样布置， 即其输出端 122 光学连接到固定光选择装置 110， 并且调适为将入射角为 α 的光引 导到固定光选择装置 110 内 ( 即在固定光选择装置的接受角内 ) ；
第二光重定向装置 120’ 如结合本发明第二实施例在上文所述的第二实施例中那 样布置， 即其输入端 121’ 光学连接到固定光选择装置 110， 并且调适为将从固定光选择装 置 110 出射的光引导朝向角度相关滤光器 140， 使得光以可变角度 α’ 入射在滤光器 140 上。
光度计还包括光测量传感器 130 以及布置在所述角度选择设备 300 和所述光测量 传感器 130 之间的光路径中的角度相关滤光器 140。
根据本发明此第三实施例的光度计结合了上述第一和第二实施例的优点， 例如能 够测量源于不同方向的光的强度和 / 或光谱成份的差异 ( 如第一实施例中那样 ) 以及能够 增大光谱成份测量中的分辨率 ( 如第二实施例中那样 )。
广义上讲， 至少上述第二和第三实施例涉及一种光度计， 该光度计包括至少一个 光测量传感器以及布置在光源和所述光测量传感器之间的光路径中的至少一个滤光器， 该 光源可选地已经通过固定光角度选择器， 其中所述至少一个滤光器的特定波长的光的透射 率和 / 或反射率取决于光在所述滤光器上的入射角， 该光度计还包括用于改变所述滤光器 上的入射角的装置。
在上述第二和第三实施例的备选解决方案中， 用于改变所述滤光器上的入射角的 装置由布置在固定光选择装置和角度相关滤光器之间的光路径中的所述光重定向装置构 成。在备选实施例中， 光重定向装置可以与用于改变所述滤光器上的入射角的其它 / 附加 装置交换或者互补。 这种用于改变所述滤光器上的入射角的装置的一个非限制性实例通过 将该角度相关滤光器布置成可移动例如可枢转的来实现。通过使滤光器绕轴旋转， 可以获 得在滤光器上的变化的入射角， 导致可变的透射率特性。
因而， 本发明还涉及一种光度计， 该光度计包括至少一个光测量传感器和至少一 个角度相关滤光器， 其中所述滤光器布置在光源和所述至少一个光测量传感器之间的光路 径中， 并且其中该光度计还包括用于改变光在所述至少一个滤光器上的入射角的装置。这 种光度计可选地还可以包括布置在所述光源和所述至少一个滤光器之间的光路径中的固 定光选择装置。此外， 这种光度计可选地可以包括布置在所述光源和所述固定光选择装置 之间的光路径中的光重定向装置。
在本发明中使用的固定光选择装置优选地设计成使得只有在有限接受角内入射到固定光选择装置的光能够通过固定光选择装置。换言之， 固定光选择装置仅透射在有限 接受角内入射的光。
不在固定光选择装置的接受角内的入射光将不会通过固定光选择装置， 而是相反 地将被固定光选择装置结构反射掉或吸收。
优选地， 固定光选择装置还设计成使得从固定光选择装置出射的光的角度分布并 不明显地大于被接受到固定光选择装置内的光的角度分布。在优选实施例中， 所接受光的 角度分布在固定光选择装置中进一步减小。
固定光选择装置的接受角 - 即透射经过固定光选择装置的光在该装置上的最大 入射角 - 是受限制的， 即接受角明显小于 90°， 典型地小于 20°， 比如小于 10°， 例如小于 5°。
尽管固定光选择装置的实际设计不是本发明的主题， 固定光选择装置的许多设计 适合在本发明中使用。实例包括诸如塑料材料的光吸收材料的元件， 一个或多个孔穿过该 元件。典型地， 孔的直径相对于元件厚度而言较小， 使得获得窄接受角范围。
另一个实例为在其中刻蚀形成有吸收结构的硅元件。在硅中刻蚀形成槽 / 孔， 使 得它们在两侧上是开放的。随后， 可以在侧壁上涂敷吸收材料。 在又一个实例中， 具有吸收涂层的板平行地且相互分隔开布置， 其中相邻板之间 的距离相对于板的边长较小。
在本发明中使用的光重定向装置设计成使得经由其输入表面进入光重定向装置 的光和经由其输出表面从光重定向装置出射的光之间的角度 α 可以控制和改变。
在从光重定向装置出射的光耦合到固定光选择装置中的情形中， 角度典型地选择 为使得来自特定感兴趣点并且经由其输入端进入光重定向装置的光被重定向到固定光选 择装置的接受角内， 即使得来自此感兴趣点的光可以透射经过固定光选择装置。
另一方面， 在经由其光接收端进入光重定向装置的光从固定光选择装置耦出的情 形中， 角度 α 典型地控制为使得经由其输出端从光重定向装置出射的光沿所期望的方向 输出。
对于在本发明中使用的光重定向装置， 许多种可能的设计是可能的。
光重定向装置的第一种设计在图 4a 和 4b 中说明并且包括电润湿单元 400， 该电润 湿单元 400 包括第一和第二不混溶液相 401， 402， 其中两种相呈现不同的折射率。 这两种相 典型地为但不限于第一油相 401 和第二水相 402。
在电润湿单元 400 中， 通过在定位于单元内的电极两端施加电压， 可以使两种相 401， 402 之间的界面 403 倾斜， 这导致有效地改变表面的表面势能的静电势， 由此影响第一 和第二相在该表面上的润湿性。在界面 403 中发生由斯涅尔折射定律解释的折射效应。因 而， 可以根据输入和 / 或输出光所期望的方向来控制界面 403 法线方向。图 4a 和图 4b 说 明两种不同折射模式中的电润湿单元 400。
光重定向装置的第二种设计在图 5a 和 5b 中说明且包括液晶单元 500， 该液晶单元 500 包括双折射液晶材料 501。典型地， 液晶分子通过聚酰亚胺取向层 ( 图中未示出 ) 在宏 观上沿相同方向对齐。格栅布置在两个平行的衬底 502， 503 之间， 并且电极 504 布置成允 许液晶材料的切换。 此第二实施例的光重定向装置典型地还设有偏振器 505， 该偏振器布置 在输入端和 / 或输出端。
由于液晶材料是双折射的且液晶的取向可以通过在液晶单元上施加电场来改变， 偏振方向之一的有效折射率可以在液晶材料的寻常折射率 no 和非寻常折射率 ne 之间连续 地切换。对于典型的液晶材料， no 约为 1.5 且 ne 约为 1.8。为了选择所期望的偏振方向， 偏 振器 505 放置在单元的前表面处， 即朝向输入端。
通过如此改变由以期望入射角投射在液晶单元 500 上的光束体验到的液晶单元 的有效折射率， 可以获得沿期望方向的光束输出。
包括液晶材料 501 的液晶单元 500 由于存在聚合物结构 507 而呈楔形状， 该聚合 物结构呈相对楔形状， 置于包括电极的两个衬底 502 和 503 之间。因而， 在聚合物和液晶之 间形成相对于平行表面倾斜的界面 506。
此外， 聚合物结构由具有与液晶体材料 501 的寻常折射率 no 基本匹配的折射率的 材料制成。
因而， 当液晶材料 501 如图 5a 所示切换时， 偏振光确实在界面 506 处基本上不体 验到任何折射率差异， 并沿行进方向基本无任何角度变化地穿过。
然而， 当非寻常折射率影响光时， 如图 5b 所说明， ( 当光利用偏振器 505 沿非寻常 折射率的方向被偏振时 )， 光在界面 506 处确实体验到折射率的显著差异并且在该界面内 折射。由于这个原因， 可以改变上衬底 502 表面上的入射角以获得从光重定向装置出射的 光的期望方向， 且因此改变入射光和出射光之间的差异 α。 在图 6 中说明了图 5 所说明的设计的变型。在一些情况中实现根据图 5 的设备的 良好功能是重要的。典型地， 需要电极来夹置液晶材料以在该材料上设置电场。LC 材料的 不同厚度可能导致不一致的切换。在图 6 中说明了光重定向装置 120， 其包括布置在第一 和第二衬底 602、 603 之间的液晶体材料 601 的薄层。在此实施例中， 液晶体层成形为多个 并排布置的楔状部分 611、 611’ ， 其具有朝向上 ( 第一 ) 衬底 602 的倾斜界面和朝向下 ( 第 二 ) 衬底 602 的水平界面。在此实施例中， 这由朝向上衬底 602 的连续倾斜界面和朝向下 衬底 603 的阶梯状界面来实现。
电极 604 水平地布置 ( 即分别平行于光重定向装置的输入端和输出端 )， 衬底材料 布置在电极 604 和液晶体材料 601 之间。因而， 衬底 602、 603 的材料上的电场下降在沿着 该结构的所有位置中基本相同， 确保液晶体材料 601 的一致切换。
在图 7a 和 7b 中说明在本发明中使用的光重定向装置的第三种设计。 在此设计中， 光重定向装置包括可变形楔 700， 该可变形楔 700 包括折射率与空气折射率不同的透明材 料 701。楔形元件由上平坦衬底 702 和下平坦衬底 703 界定。典型地， 上、 下平坦衬底 702 和 703 可枢转地相互连接从而允许改变顶角 β。通过改变楔形元件 700 的顶角 β， 可以改 变上衬底 502 表面上的入射角以获得从光重定向装置出射的光的期望方向， 且因此改变入 射光和出射光之间的差异 α。
在图 7 中说明的光重定向装置的第一变型中， 楔的透明材料 701 是弹性材料， 例如 但不限于 PDMS， 并且楔的顶角 β 通过在衬底 702 和 703 之一或二者上应用机械力而控制， 从而将楔减小或者增大到角度 β。
衬底 702 和 / 或 703 上的机械力例如可以通过压电效应、 电流计和弹簧等而应用。
图 7a 和 7b 说明具有两个不同顶角 β 的两种不同配置中的楔形元件。
在图中 7 说明的光重定向装置的第二变型中， 楔 700 的透明材料 701 为封在柔性
膜中的流体材料， 且光重定向装置还包括用于将流体材料抽入或抽出楔的装置， 从而使楔 膨胀或缩小， 由此增大或减小楔的顶角 β。
应当意识到， 机械影响和泵浦动作的组合可用于获得期望的顶角 β。
在图 8a 和 8b 中说明在本发明中使用的光重定向装置的第四种设计。在这种设 计中， 光重定向装置包括电润湿单元 800， 该电润湿单元包括第一和第二相互不混溶的液相 801、 802， 典型地为油相 801 和水相 802。多个反射片 803( 典型地为金属片 ) 布置在第一和 第二液相之间的界面 804 中。当通过电润湿效应改变界面 804 取向时， 反射片 803 保持在 界面 804 中， 由于反射片 803 重新取向， 有效地改变此电润湿单元 800 的反射角度。当反射 片 803 的取向改变时， 入射光和输出光之间的角度 α 可以改变。图 8a 和 8b 说明具有不同 角度 α 值的两种不同模式中的电润湿单元 800。
在图 9a 和 9b 中说明在本发明中使用的光重定向装置的第五种设计。 在此设计中， 光重定向装置包括折射光学元件 900， 该折射光学元件 900 至少包括第一区域 901 以及与所 述第一区域 901 相邻的第二区域 902。光在第一区域 901 中的折射不同于在第二区域 902 中的折射。 此第五种设计的光重定向装置还包括区域选择设备 903， 该区域选择设备 903 能 够选择性透射在第一或第二区域 901、 902 中折射的光。 在图 9 中， 折射光学元件 900 由共享公共底表面的两个相邻楔 901 和 902 表示。 第 一楔 ( 即第一区域 )901 的顶角小于第二楔 ( 即第二区域 )902 的顶角。其结果为， 光在第 一和第二楔中的衍射不同。区域选择设备 903 由具有开口 904 的不透明可旋转盘来表示， 该开口允许光透射经过所述开口。 盘可在第一位置和第二位置之间旋转， 其中在第一位置， 基本上只有被所述第一楔 901 折射的光透射经过开口 904， 在第二位置， 基本上只有被所述 第二楔 902 折射的光透射经过开口 904。 当开口 904 的位置改变时， 入射光和输出光之间的 角度 α 可以改变。图 9a 和 9b 说明表示两个不同偏移角 α 的开口 904 的两种不同旋转位 置。
在图 10a 和 10 中说明在本发明中使用的光重定向装置的第六种设计。在此设计 中， 光重定向装置 120 包括可枢转反射元件 1000， 例如反射镜。 取决于元件 1000 的角度， 入 射光和输出光之间的角度 α 可以改变， 如图 10a 和 10b 所示， 所述图说明折射元件 1000 的 两种不同枢转角度， 形成两种不同的偏移角 α。
根据本发明的光度计可以用作比如光度计或光谱光度计以测量所检测光的强度 和 / 或光谱成份。另外， 来自光度计的传感器的测量结果可以用作光控制设备中的反馈信 号。例如， 如果所测量的强度和 / 或光谱成份与标称值或期望值不符， 则反馈信号可用于针 对发射来调节光源以更好地匹配标称值。另外， 例如有可能确定哪些光源正在照射房间的 哪个部分。
本领域技术人员应意识到本发明绝不限于上述的优选实施例。相反， 在所附权利 要求书范围内的许多修改和变动是可能的。 例如， 应指出， 在使用两个或更多个光重定向装 置的本发明的光度计或光角度选择设备中， 这些光重定向装置可以是适合于该应用领域的 相同类型的设计或者是不同的设计。
此外， 附加光学元件 - 例如但不限于透镜和准直器 - 可以布置在本发明的可控制 光选择设备上， 从而在光被该可控制光重定向装置接收之前收集和 / 或准直光。