CN105793680A - 用于感测用户的曝光的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于感测环境光强度的系统(100)，包含：可穿戴设备(10)，其具有布置在两个不同位置、用于从两个不同方向接收光的至少一对光接收器(20、22、23、24、25)；以及控制单元(110)，其配置成基于由该对光接收器(20、22、23、24、25)接收的光的光强度确定一定向照度。

Description

用于感测用户的曝光的系统

技术领域

本发明涉及一用于感测环境光强度的系统，以及涉及一用于使用这种系统而感测环境光强度的对应的方法。该系统可以由一用于感测环境光强度的可穿戴设备构成，或者包括这种可穿戴设备。

背景技术

暴露于光是使生物钟与太阳日周期合适的同步成为可能的关键机制。曝光的时机、时长、强度和谱组成全都影响人对24小时生理节奏的所谓生物周期转换。特别的，在眼睛上的曝光强烈地控制人的静息-活动模式。对其内部生物钟相对于其周围社交日程具有相移的某些人，在良好定义的时间暴露于强光可以用于将他们的生物钟向前或者向后移动，以更好的将它与他们的社会需要相匹配。同样对于季节性情绪失调的治疗，定时的或者定期的暴露于强光是有效的手段。对于光的生物的、非视觉的效果，特别在眼睛位置上的垂直照度是特别相关的。这个垂直照度需要一天超过某阈值水平足够的时间，以便实现健康的，很好地生物周期转换的和稳定的生理节奏。

因此，光水平，特别是垂直光水平的评估是对于人类行为和身体活动的诊断的重要手段，其中人在多天或者甚至多周的过程上暴露于该光。为此，现存的活动记录(actigraphic)产品测量用户的活动和曝光。最流行的是具有集成光传感器的手腕穿戴设备，例如活动记录腕表(Actiwatch)。然而，由于这些设备只能沿着一个方向测量光，该方向通常与眼睛的视角方向不一致，这些设备不允许对于用户的垂直眼部照度的准确测量。

在当前的活动记录设备中，光传感器模块通常安装在前表面，使得主灵敏度的轴与设备的显示表面正交，即与用户的外手表面正交。因此，测量方向依赖于手腕的位置并且依赖于身体姿势，以便传感器的主灵敏度的轴完全独立于用户的注视方向。例如，当人们站立并且他们的手臂向下指向时，该设备将测量垂直照度。然而，当人们坐下并且他们的手臂放在膝盖或者桌上时，该设备将测量在几乎(rather)水平方向上的曝光。因为对于光的生物的、非视觉的效果，重要的是评估在垂直方向上在眼睛的曝光，目前的手腕穿戴设备不提供垂直眼部照度的最佳测量。据估计，它们的光测量反映小于在眼睛水平的实际曝光的一半。此外，它们不考虑例如传感器遮挡或相似的情况，其中由于传感器被衣物（长袖子）遮挡，照度的测量会是不可能的。

这种手腕穿戴设备在例如US2008/0319354A1中示出，其示出一用于监控与睡眠有关的信息的系统和方法。此文件中示出的手腕穿戴设备包含一照明传感器以提供与用户的环境照明的强度有关的信息。该传感器的信号可以通过合适的电子计算装置进一步处理。

US2013/0100097A1涉及一种基于环境照明条件而控制显示器的照明的设备和方法。

KRISTOFVANLAERHOVEN等人著，“Sustainedlogginganddiscriminationofsleeppostureswithlow-level,wrist-wornsensors”，ISWC2008，2008年第12届IEEE可穿戴计算机国际研讨会，IEEE，美国新泽西州皮斯卡塔韦，2008年9月28日(2008-09-28)，第69-76页，涉及一项研究，其评估使用简单低功率传感器用于睡眠姿势的长期粗粒度检测。

WO2011/089539A1涉及一用于光治疗目的的控制设备、可穿戴设备和照明系统。

在下文，定向照度定义为沿着这个方向的平面上单位面积的光通量。例如，垂直或者水平照度分别指落在一垂直或者水平表面上的光。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种用于感测环境光的系统，其能够准确测量定向照度，即沿某方向的照度，例如水平和/或垂直照度，以及因此的方法。

这个目的通过独立权利要求的特征而实现。

本发明基于下述想法：使用至少两个光接收装置检测光，以及使用所检测的例如强度或者谱的光数据确定用户的垂直和/或水平照度。该光接收装置可以提供在至少一个例如由用户穿戴的可穿戴设备的便携式设备上。因此，一种用于感测用户的曝光的曝光感测系统可以包含至少一个可穿戴设备；至少两个光接收器，其配置成从不同方向接收光，所述光接收器布置在所述至少一个穿戴设备上；以及控制单元，其配置成基于由所述至少两个光接收器接收的光的光强度确定定向照度。

因此，依据一个实施例，提供一种系统，其具有布置在至少一个体可穿戴设备上的光接收装置，使得所述光接收装置的光捕获区域或者光接收表面具有在不同方向上的法线。因此，具有垂直光接收表面的光接收装置可以测量垂直照度。这里，所述光接收装置的主光接收方向或者光感测方向一般地指光接收装置的主灵敏度的方向，其一般是与它的光捕获区域正交的方向。优选地，提供一个可穿戴设备，其包含沿不同取向布置的光接收装置。但是该系统也可以包含两个或者更多个可穿戴设备，例如头部穿戴设备、手腕穿戴设备、织锦类型设备或者相似物，每个可穿戴设备具有至少一个光接收装置。当使用体穿戴设备时，设备的取向依赖于用户的身体姿势。因此，可穿戴设备优选地配置成使得，在穿戴该设备的用户的最常见身体姿势中，光接收装置的光接收方向将会不同。对应于由光接收装置接收的光，即对应于不同方向的光数据被一控制单元使用，以确定定向照度。优选地，确定用户的垂直和/或水平照度。光数据可以对应于强度和/或谱数据。因此，该目的可以通过具有两定向光感测功能的曝光感测系统实现，该系统包括至少一个体可穿戴设备，其中沿着至少两个不同方向测量的曝光通过一算法组合以产生对于用户的水平和/或垂直照度的测量，例如使用从该光接收器提供的光数据的比率。

依据本发明，至少两个光接收装置或者光接收器可以布置成使得它们具有独立于彼此的主光感测方向。最优选的，光接收装置布置成彼此正交。因此，来自不同方向，优选地来自正交方向的光，可以被接收并且对应的光数据于是用于确定（垂直）照度。

另外，可以在本发明的曝光感测系统中提供一控制单元。此控制单元可以配置成组合对应于由光接收器接收的光的光数据，因此实现到达用户眼睛的垂直和/或水平照度的更精确测量。通过例如比较、取平均或者取比率的组合不同光感测方向的读数，可以获得曝光参数，相比于具有单一光感测方向的设备，其产生更好的与在眼睛位置的垂直照度的相关性。当组合对应于从正交的方向接收的光的光数据时，此相关性甚至被进一步提高。该控制单元可以被包括在所述可穿戴设备中（或者在所述可穿戴设备之一中）。然而，曝光感测系统可以也包括一用于基于所接收的光而确定照度的单独控制单元。此单独控制单元可以集成到用于充电和/或校正该可穿戴设备的坞站中。在任何情况下，所述控制单元和所述至少一个可穿戴设备可以配置成经由基于导线的或者无线的技术交换数据。

优选地，光接收器分组成对，并且每一对的光接收器可以放置在一个可穿戴设备的表面使得光可以从正交的方向接收。例如，第一光接收器可以布置在该设备的前表面，并且第二光接收器可以布置在该设备的侧表面。可能地，可穿戴设备包括多于一对光接收器。在这种情况下，至少一个该光接收器可以与多于一个与其正交布置的其它光接收器组对。作为例子，该设备可以包括四个布置在设备的侧表面的侧光接收器，和一个布置在设备的前表面的前光接收器。因此，该前光接收器可以与一个或者更多个该侧光接收器组对。优选地，控制单元配置成基于正交性的条件定义组对。在设置光接收器对的期间也可以考虑额外的条件，例如可穿戴设备的取向或者由光接收器接收的光的光强度是否超过某阈值。因此，曝光感测系统的一个优选实施例包括至少一个可穿戴设备，该可穿戴设备具有至少一对布置在两个不同位置的用于从两个不同方向接收光的光接收器；以及配置成基于由该对光接收器接收的光的光强度而确定垂直照度的控制单元。

一般地，光接收器可以是同一种类型的，或者它们可以在谱或空间灵敏度至少其一上不同。这里谱灵敏度指的是光接收器对于谱带宽的灵敏度。空间灵敏度指的是相对于光接收表面的法线的角度，在该角度内光由分别的光接收器接收，即指的是光接收器的定向灵敏度。光接收器可以对白光或者至少一个预确定谱带宽的光敏感。换句话说，光接收器可以包括白光传感器和/或RGB光传感器。换句话说，光接收器可以配置成接收例如在可见光谱内或者也包括红外或者紫外谱范围的一个或者多个谱范围中的光。同样的，可以仅仅考虑对应于预确定波长带的光数据，例如仅仅短波长，这是因为生理系统在这个范围内的更高谱灵敏度。

更加另外地，每个光接收器可以包括光传感器，以利用对应于所接收的光的光数据产生一信号。可替代地，一些或者所有光接收器可以经由光导装置连接到一个公共光传感器，该光传感器产生对应于由分别的光接收器接收的光的信号。在这个情况中，光接收器可以不作为光传感器而提供，而是只作为例如光学透镜的光学光收集设备被提供，该光学光收集设备耦合到光传导纤维用于将所收集的光供应到传感器供进一步处理。因此，可穿戴设备可以只具有一个光感测元件，其使用光纤来将来自不同方向的光引导到该光感测元件。对应于所接收的光而产生的信号可以传输到该控制单元用于确定照度。

该可穿戴设备或者体可穿戴设备可以通过一些例如按钮或相似物的固定机制而可集成到衣物中。在优选的例子中，该可穿戴设备设计成手表类型设备，其具有腕带以将设备接附到用户的手腕。可能地，该设备可以集成到一腕表中。该可穿戴设备可以包含操作模块以及一连接到该操作模块的腕带，其中光接收器可以布置在该操作模块和/或腕带上的不同位置中。优选地，该操作模块包括一用于处理和存储由光接收器提供的信号的集成电路。可穿戴设备的其它结构是织锦类、带类或者头灯类设备。

依据一优选的实施例，可穿戴设备另外包括活动测量单元用于测量比如用户的身体参数，例如心率、体温、血氧饱和度等等。优选地，该系统另外包括一用于存储和记录数据的存储单元。该存储单元可以包含于该控制单元中，或者其可以分别地提供。在后者的情况中，或者在控制单元分别地提供的情况中，或者在多于一个可穿戴设备被提供的情况中，至少一个可穿戴设备优选地包括一用于数据交换的通信单元，所述数据交换例如在可穿戴设备和/或系统的其它单元之间，或者也在可穿戴设备和其它系统之间。这个通信可以是无线的或者基于导线的。因此，所述曝光感测系统可以优选地在例如活动数据、时间、取向和相似物的另外的数据之外，记录关于用户的曝光的数据。额外地，可穿戴设备可以包括用于显示所测量的参数、时间或者相似物的显示单元。

此外，取向单元可以集成到该可穿戴设备中用于确定其取向。通过这些手段，所述控制单元可以基于分别的光接收器相对于地面的取向，而对来自光接收器的所接收的光数据，例如强度或者谱数据，进行加权。这种取向单元可以包括3D运动感测设备和/或加速计。例如，可以仅仅考虑垂直照度以用于确定用户的眼睛照度。因此，只有当光接收器垂直取向时，即具有沿着垂直方向的光接收表面时，照度从这个接收器取样，忽略对于非垂直光接收器取向的光数据。

在一个示例性实施例中，该曝光感测系统可以与照明控制系统组合，以便该照明控制系统的中央控制单元将从曝光感测系统接收的所确定的照度值用作控制参数或者反馈参数，以控制一照明系统。所述照明系统可以包括多个照明设备或者单一设备，例如灯、goLITE或者节能灯。通过这些手段，可以确保用户在某时间上的合适的曝光。

优选地，确定定向照度，特别是垂直照度，包括取对应于由两个光接收器接收的光的光数据的比率，并且特别是取光强度的比率。因为光接收器取向为朝向不同方向，该比率可以基于不同方向的光。通过这些手段，可以评估几个参数，例如垂直照度、日光对综合照度的贡献、设备的取向和/或接收器遮挡的情况，其中一个或者更多个光接收器被遮挡，使得更少光被接收。

在另外的实施例中，照度的确定包括平均至少两个不同方向（优选正交的方向）的光数据。通过这些手段，可以获得曝光参数，相比于具有单一光感测方向的设备，该参数产生与在眼睛位置的照度，例如垂直照度的更好相关性。由于优选地，光接收器沿着正交的方向布置，同时所平均的信号或者光强度可以对应于两个不同的正交光感测方向。这个平均也可以指加权平均，其中信号首先被加权并且从经加权的信号取平均。即，对于接收器贡献可以使用不同加权系数进行加权。该加权系数可以依赖于设备的取向（取向可以例如由设备内的3D加速计衍生，或者基于从光接收器不同方向接收的光的光强度而确定），或者依赖于接收器的绝对强度和/或依赖于它们的比率。如下面所描述的，对于一个传感器信号的加权系数可以是零，使得一个信号被忽略。

一般地，例如光强度的光数据可以在确定照度时加权。优选地，光数据基于可穿戴设备的取向，并且因此基于对应的光接收器的取向加权。例如，当组合光强度以确定照度时，更接近垂直方向的，即测量垂直照度的光接收器的光强度可以比其它光接收器的光强度被更强烈的加权。在加权之后，可以确定光强度的加权平均值。

在预定义条件下，可以仅仅考虑由光接收器接收的光强度中的一个用于确定照度。例如，在接收器遮挡的情况下，可以仅仅考虑具有更高值的光接收器的光数据，即在比较所接收的光强度用于确定其的更高强度之后。在另一实施例中，可以仅仅考虑对应于更接近垂直取向的(多个)光接收器的光强度。如这里所描述，更加垂直的(多个)光接收器可以也通过比较所接收的光强度而确定。作为仅仅考虑光接收器的一个信号的替代，可以记录所有信号并且用户可以在后面的时间自己决定是否使用所有或者只是一些从光接收器接收的信号。通过这些手段，一个接收器测量可以考虑为将用作对于眼部曝光的测量的最准确信号。

如果由光接收器接收的光的光强度的比率超过或者降到低于某值，可以确定接收器遮挡。换句话说，如果光接收器的光强度差异大于一预确定系数，可以确定接收器遮挡。例如，如果由第一光接收器接收的光强度是由第二光接收器接收的光强度的三分之一（或者三倍），可以确定接收器遮挡。因此，光接收器的信号的比率可以用作接收器遮挡或者光接收器的故障的指示。当然，曝光感测系统可以配置成例如通过光或者可听见的警告信号将关于接收器遮挡通知给用户。当接收器遮挡发生时，有效的照度优选地从其它接收器信号衍生，而忽略所遮挡的光接收器的信号。当信号降到低于某阈值（<30勒克斯）时，和/或当光接收器之一的信号与其它的信号差异大于50%（对于这些条件，第二光接收器可以视为被袖子遮挡）时，接收器遮挡可以被确定。

依据本发明另外的实施例，日光和人工光的贡献基于光接收器所接收的光数据而确定。为此，优选地，使用所接收的光强度的比率。这里，可以使用一假设，其中自然光的贡献在更接近垂直取向的光接收器和更接近水平取向的光接收器两者上大约是相同的，而在电气照明条件中有相对少的自然日光，并且电气光在垂直取向上的贡献典型为电气光在水平取向上的贡献的一半，或者甚至更少（降到20%）。对于电气光的垂直照度与水平照度的照度比率是f，其中f可以具有一在0.5到0.2之间（优选大约0.4）的值，X指自然日光贡献并且Y指电气光贡献，S1表示更高信号，即更接近水平取向，并且S2表示更低信号，即更接近垂直取向，等式读作：

S1=X+Y

S2=X+fY

X/Y={(1/f)*S2-S1}/{(1/f)*(S1-S2)}。

优选地，日光与人工光比率可以假设为由更接近垂直取向的光接收器接收的光强度的两倍与由更接近水平取向的光接收器接收的光强度之间差异，和更接近水平取向的光接收器的光强度与更接近垂直取向的光接收器的光强度之间差异的两倍之间的比率：X/Y=(2*S2-S1)/(2*S1-2*S2)。

此外，可穿戴设备的取向可以基于从光接收器接收的光强度确定。例如可以假设，接收更高光强度的光接收器更接近水平取向，即测量水平照度。

优选地，如果光强度彼此差异大于一预确定阈值和/或只有确定没有接收器遮挡，可穿戴设备的取向和/或日光对照度的贡献可以只基于光接收器对的光强度而确定。通过这些手段，可以避免由接收器遮挡和/或所接收的光强度之间差异不足造成的人为影响。例如，在室外，曝光是相当均匀的并且将会导致对于两个接收方向的相似曝光，以至于对自然光的贡献或者对取向的确定可能不是有意义的。

依据本发明的另一方面，提供一种用于使用依据任何上述例子的曝光感测系统感测环境光强度的方法。因此，用于使用配置成从不同方向接收光的，布置在至少一个可穿戴设备上的至少两个光接收器感测用户的曝光的方法包含下述步骤：通过光接收器从不同方向，优选从正交的方向接收光，以及基于从所述不同方向接收的光的光数据确定一定向照度。光接收方向至少其一可以是不水平的。优选地，照度的确定使用所接收的光强度的平均值或者比率。通过这些手段，可以评估用户的定向照度，例如垂直照度。

依据本发明，可以评估用户的曝光，特别是用户眼睛上的垂直曝光的准确的动态测量，这对于一般照明应用是有极大的吸引力的。例如，这通过监控对于单一用户的健康日光剂量的百分比的实现，允许加强幸福的服务或者建议。这可以用作控制一般照明系统的反馈参数，以至于照度自动满足用户在一天24小时内的生物曝光需要。

本发明也针对一为了执行依据本发明的任一上述实施例的方法而提供的计算机程序。如这里描述的，这个计算机程序可以由生产者存储在一曝光感测系统的或者照明控制系统的存储器中，以执行曝光感测流程或者光控制。可以提供合适的存储介质以存储这种计算机程序。

附图说明

本发明的这些和其他方面将会从下文描述的实施例显而易见，并且将会参考下文描述的实施例予以解释说明。

在附图中：

图1是依据本发明的曝光感测系统的可穿戴设备的一个实施例的透视图；

图2是依据本发明的一个实施例的曝光感测系统的部件的框图；

图3是依据本发明的手腕穿戴设备的另一实施例的透视图；以及

图4是依据本发明的另外实施例的照明控制系统的框图。

具体实施方式

图1示出依据本发明的曝光感测系统100的手腕穿戴设备10，该曝光感测系统用于感测穿戴该设备10的用户（未示出）的环境中的环境光强度。一般地，手腕穿戴设备10可以包含平面矩形或圆形盒形状的操作模块12，和利用其端部接附到操作模块12的相对边的柔性腕带14。腕带14的内径尺度调适为使得手腕穿戴设备10可以舒服地穿戴到用户的手腕上。为了戴上设备10，腕带14可具有将被放宽的一定弹性，或者可以在腕带14上提供一打开和闭合机制（未在图中示出）。一般地，该操作模块12和腕带14可以形成为类似于普通腕表。在操作模块12的顶表面16上，可以提供一显示单元18用于显示设备10的状态信息或者任何其它信息，比如例如日照时间、日期等等。当然，另外设备10也可以配置成例如与头灯相似的头戴设备，或者配置成例如织锦的可接附设备，而不是手腕穿戴设备。同样，系统100可以包括多于一个设备10，每个设备具有至少一个光接收器。在这种情况中，设备10可以基于导线地或者无线地彼此通信以便交换数据。

此外，设备10包括前光接收器20和侧光接收器22，它们布置成使得它们可以主要从前面或者从侧面侧分别地接收光。因此，前光接收器20的主灵敏度的轴或者方向指向为设备16的前表面16的法线，并且侧光接收器22的主灵敏度的轴或方向指向在前表面16的平面的平面中或者平行于前表面16的平面，即垂直于前光接收器20的轴。通过这些手段，设备10可以从垂直或正交的方向接收光。

在示于图2中的曝光感测系统100的另外实施例中，操作模块12形成为一外壳，其接收若干部件，例如存储单元140、显示单元18、取向单元130、用于感测用户的身体参数的活动测量单元120和/或用于使用无线和/或基于导线的传输而传输和接收数据的通信单元150。因此，设备可以测量活动或身体参数和曝光，即照度两者。由活动测量单元120测量的活动参数包括心率、体温、血氧饱和度、血压等中的至少一些。用于确定设备10的空间取向的取向单元130可以实现为加速计或相似物，以便可以确定设备10的三维位置并且因此也确定设备10的光接收器20、22的位置。这个信息可以由控制单元110用于基于设备10的取向而加权所接收的数据。在系统100包括多于一个设备10的情况中，设备10可以基于导线地或者无线地与控制单元110通信以进行数据交换。

控制单元110可以包括用于处理电子信号的集成电子电路，并且可以是或者包括在设备10的操作模块12内，或者如图2所示包括在曝光感测系统100的例如坞站170的单独单元中。在后者的情况中，设备10配置成经由基于导线的或者无线的通信，使用通信单元150与控制单元110交换数据。坞站170可以另外配置成用于充电或者校正设备10。此外，控制单元110也可以包括一些存储装置。可替代地或者额外地，存储单元140可以包括在可穿戴设备10中。

在图3中，示出的可穿戴设备10的另外实施例具有沿着彼此正交的取向布置的多个侧接收器22、23、24、25。在这种情况中，控制单元110可以配置成利用正交取向成对布置光接收器20、22、23、24和25。例如，前光接收器20以及任何侧光接收器22、23、24和25可以代表这样一对正交接收器。前光接收器20也可以与多于一个侧光接收器22、23、24和25组成对。尽管在图3中，侧光接收器23和25示为位于腕带14上，它们可以也位于操作模块12的侧表面，只要它们取向为与前光接收器20和其它侧光接收器22和24的取向垂直的上下方向。控制单元110之后可以从某接收器对选择数据，用于例如基于取向、所测量的光强度或信号质量而确定照度。

控制单元110接收来自活动测量单元120的活动数据，接收来自取向单元130的取向数据，接收设备10的充电水平，接收来自光接收器20、22、23、24、25的光强度信号或相似物。为了确定在用户眼睛上的垂直照度，控制单元110组合至少一对正交光接收器例如光接收器20和22的信号。已知的是，即使当例如设备10的活动记录手腕穿戴设备由用户穿戴到袖子上时，它的光接收器读数与在眼睛上的垂直照度具有一低于0.5的相关性。然而，依据本发明的一个实施例，沿着两个不同的正交方向测量的光强度被组合用于获得曝光参数作为在眼睛位置的垂直照度的测量。藉此，相比于只具有一个光感测方向的设备，可以实现更好的与眼部照度的相关性。控制单元110可以使用从正交光接收器对接收的光强度的比率或者通过从上述光强度取平均值而获得曝光参数。控制单元110也可以基于例如信号质量、分别的光接收器的估计的取向或者使用预设置的参数，对一个接收器对的光强度加权并且也对从另外的接收对接收的光强度加权。在一个例子中，可以只考虑从一个接收器对接收的强度中具有更高值的光强度，用作确定垂直照度。如果检测到对于这个光接收器的接收器遮挡，这可以是有用的。

在一个实施例中，由控制单元110进行的处理包括一接收器遮挡调整算法，其中光接收器20、22、23、24、25是否由衣物或相似物遮挡被确定。为此，从一个光接收器对接收的光强度之间差异被评估，例如使用光强度的比率。例如，前光接收器20的光强度信号S1和侧光接收器22的光强度信号S2的比率被确定。如果比率S1/S2等于或低于0.33，这指示了接收器遮挡。因此，如果从一个正交光接收器对接收的光强度的比率之间的比率低于例如0.33的下阈值，或者同样地超过例如3的上阈值，接收器遮挡被确定。

在接收器遮挡的情况中，设备10的读出和控制单元110中的软件平台可以只将由侧光接收器22测量的更高强度值考虑为垂直眼部照度的测量。可替代的，可以提供给用户接受或者拒绝这样的行动的机会。同样的，可以通过声响报警或者相似物，将接收器遮挡通知给用户。当然，如上面提到的，控制单元110也可以位于设备10自身中，以便光信息可以在设备10中组合。在这种情况中，集成到设备10中的控制单元110的算法可以只将侧光接收器22的输入作为要存储的值，并且忽略来自前光接收器20的输入。

在一可以与任何之前描述的实施例组合的另外实施例中，控制单元110包括一用于在用户经历的照度中辨别电和日光贡献的算法。由于室外曝光更均匀，并且将导致对于水平和垂直光接收取向的相似曝光，日光对于正交接收器对的光接收器20、22两者应该总是贡献大约相同的数量。相反地，室内或者人工光更不均匀，并且应该对垂直照度贡献大约水平照度的一半。因此，由正交光接收器对的光接收器20、22察觉到的信号应该不同，其中更接近水平取向的光接收器20、22一般在室内测量更高强度值。因此，两个正交感测光接收器的信号可以用于利用下面假设分离日光和电光贡献：日光贡献X在一正交光接收器对的两个光接收器20、22上是一样的，即日光贡献X在水平和垂直取向是一样的。相反的，电光贡献Y在光接收器的水平取向是1，并且典型地在垂直取向是0.5或甚至更少，例如在垂直取向处于0.2和0.4之间。可能地，一个人可以使用0.35-0.4而不是0.5来取平均值。因此当通过在水平取向上接收光的光接收器20和在垂直取向上接收光的侧光接收器22测量光强度时，前光接收器20测量信号S1并且侧光接收器22测量信号S2。电气光之内的垂直照度与水平照度的照度比率表示为f（f可以具有0.5和0.2之间，优选地在0.35和0.4之间的值），X指自然日光贡献并且Y指电气光贡献，可以使用下面的关系：

(1)S1=X+Y，和

(2)S2=X+fY。

从这些关系中，可以利用下述获得日光和电光的比率X/Y，

(3)X/Y={(1/f)*S2-S1}/{(1/f)*(S1-S2)}。

即，对于f=0.5，X/Y=(2*S2-S1)/(2*S1-2*S2)。在这些关系中，信号S1总是起源于更接近水平取向的光接收器。

在确定日光的贡献之外，由正交光接收器对接收的光强度可以也用于确定可穿戴设备10的取向。由于从一个光接收器对的两个光接收器20、22中接收更高强度信号的光接收器20应该更接近水平取向，控制单元110可以通过将提供更高光强度值的光接收器20识别为水平光接收器来估计设备10的位置。

当然，只有不发生接收器遮挡并且信号S1和S2的值不是太接近时，用于确定电和日光贡献的算法才会很好的工作。如果值S1和S2太接近，即R=1，用户有可能在室外，或者在非常弥漫的室内环境中。因此，如果比率R=S1/S2满足1.1<R<4，S1定义为来自接收最高光强度的光接收器，即更接近水平取向的光接收器的信号，控制单元110优选地只将该算法应用于确定自然和人工光贡献或者用于确定设备10的取向。因此：S1/S2>=1。当R位于1和1.1之间时，或者当R>4时，上述关系(1)到(3)不适应。如果R>4，那么大多数光来自一个方向，指出了多数光来自于电气照明而日光贡献非常少。在这种情况中，日光贡献可以被认为是可忽略的小。采用下述关系，其可以从S2信号衍生：

(4)S2=X且S1=X+Y，其中Y>>X。

这个从S2衍生的值X于是可以是垂直照度的最佳代表。当之前的条件适用且S2=X非常小，比如说小于20勒克斯时，那么提供信号S2的光接收器可能由袖子遮挡。在这种情况下，S1可以产生垂直照度的最佳代表。

在另外实施例中，手腕穿戴设备10包括取向单元130，例如测量相对于重力或者地球磁场的取向的加速计或者3D动作感测设备。一般地，取向信息可以使用到用于确定垂直照度、自然光贡献或电光贡献的算法中，用于当组合一个正交光接收器对的光强度信号时，向具有更接近于垂直取向的取向的光接收器给予更多权重。在这种情况中，该组合算法可以将两个感测方向合并到一个描述眼部垂直照度的参数中，其中对于两个光感测方向的加权系数可以具有在0和1之间的值。当光接收器的光感测方向完全与眼部视角方向一致时，它的加权系数可以由控制单元110设置为1。同样地，当光接收器的光感测方向正交于视角方向时，它的加权系数可以设置为0。

依据本发明的另外实施例，依据任一上述实施例的曝光感测系统100可以与一般照明系统组合。为此，设备10或者控制单元110可以与用于控制照明系统300的照明控制系统的中央控制单元200通信，以指出一用户在给定时间内需要更多的或更少的光，用于实现为了稳定、很好地生物周期转换和健康的睡眠和苏醒节奏而需要的最佳激励。设备输出也可以用于或者通过由设备10显示或输出的指示，或者经由网络服务，向用户给出关于健康曝光的反馈。中央控制单元200于是可以基于从曝光感测系统100接收的数据控制一个或更多个照明系统300，所述照明系统是例如大型照明系统或者单一的灯，goLITE或者节能灯或者相似物。通过这些手段，可以保证用户的曝光在24小时内自动地满足生物曝光。

在上述例子中，传感器用作光接收器20、22、23、24、25，以将光变换为可以由控制单元110进一步处理和/或存储的电信号。在一个实施例中，传感器20、22、23、24、25由光敏电子器件代表。然而，可能将也具有对于光的最大感受性的主轴的其它种类的光接收器20、22、23、24、25而不是传感器，布置成收集光并且经由光导装置另外将所收集的光供应到包括在设备10中的公共传感器提供的光学元件的形式，以便电信号由此公共传感器产生。同样可能的是，提供光接收器20、22、23、24、25（即传感器或任何其它种类的光收集光学元件）以接收例如在可见光谱内或者在红外或紫外谱区域内的一个或多个谱范围的光。因此，控制单元110可以基于一个所选择的谱范围处理光接收器20、22、23、24、25的信号。

尽管本发明已经在附图和前述说明书中详细地予以说明和描述，这种说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。权利要求中，词语“包含”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”(a)或“一”(an)不排除复数。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何参考符号不应当被解释成限制范围。

Claims (15)

1.一种用于感测用户的曝光的曝光感测系统(100)，包含：

至少一个可穿戴设备(10)；

至少两个光接收器(20、22、23、24、25)，其配置成从不同方向接收光，所述光接收器(20、22、23、24、25)布置在所述至少一个可穿戴设备(10)之上，和

控制单元(110)，其配置成基于由所述至少两个光接收器(20、22、23、24、25)接收的光的光强度确定定向照度，

其中日光与人工光比率(X/Y)基于由所述光接收器(20、22、23、24、25)从不同方向接收的光的光强度而确定。

2.根据权利要求1的曝光感测系统，其中所述控制单元(110)配置成使用由所述光接收器(20、22、23、24、25)接收的光的光强度的比率确定所述定向照度。

3.根据权利要求1或2的曝光感测系统，其中至少两个所述光接收器(20、22、23、24、25)沿着彼此正交的不同取向布置，以从正交的方向接收光。

4.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中确定所述定向照度包括取由所述光接收器(20、22、23、24、25)接收的光的光强度的平均值或加权平均值。

5.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中所述光强度基于所述可穿戴设备(10)和/或分别的光接收器(20、22、23、24、25)的取向被不同地加权。

6.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中所述控制单元(110)配置成，如果由所述光接收器(20、22、23、24、25)接收的光的光强度彼此差异大于一预确定系数和/或低于某阈值，确定接收器遮挡。

7.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中在预定义条件之下，所述控制单元(110)配置成只考虑具有更高值的光强度用于确定垂直照度。

8.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中所述光接收器具有相同的谱灵敏度。

9.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中如果由所述光接收器(20、22、23、24、25)接收的光强度中的更高光强度表示为S1，其更低光强度表示为S2，并且f是电气光内的垂直照度与水平照度的照度比率，日光与人工光比率(X/Y)基于依据下述的关系而确定：

X/Y={(1/f)*S2-S1}/{(1/f)*(S1-S2)}。

10.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中所述可穿戴设备(10)的取向通过假设接收更高光强度的光接收器(20、22、23、24、25)更接近于水平取向而确定。

11.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中如果光强度的比率与1差异大于一预确定阈值，和/或如果确定没有接收器遮挡，所述可穿戴设备(10)的取向和/或日光与人工光比率(X/Y)只基于由所述光接收器(20、22、23、24、25)接收的光的光强度而确定。

12.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中配置成从不同方向接收光的所述光接收器(20、22、23、24、25)被分组成对，并且所述控制单元(110)配置成从多对中选择一对光接收器用于确定所述定向照度。

13.根据任一上述权利要求的曝光感测系统，其中所述可穿戴设备(10)和/或所述系统另外包括下述的至少之一：

用于测量用户的身体参数的活动测量单元(120)；

用于确定所述可穿戴设备和/或至少一个所述光接收器(20、22、23、24、25)的取向的取向单元(130)；

用于存储数据的存储单元(140)；

用于显示数据的显示单元(18)；和

用于数据交换的通信单元(150)。

14.一种用于保证一预确定曝光的照明控制系统，包括：

根据任一上述权利要求的曝光感测系统(100)；

至少一个照明系统(300)；和

中央控制单元(200)，其配置成将从所述曝光感测系统接收的所确定的定向照度用作反馈参数以控制所述照明系统。

15.一种用于使用沿不同方向布置在至少一个可穿戴设备(10)上的两个光接收器(20、22、23、24、25)感测用户的曝光的方法，所述方法包括：

通过所述光接收器(20、22、23、24、25)从所述不同方向接收光，和

基于从所述不同方向接收的光的光强度确定定向照度，

其中日光与人工光比率(X/Y)基于由所述光接收器(20、22、23、24、25)从所述不同方向接收的光的光强度而确定。