CN220251179U - 一种多方位环境光测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多方位环境光测量装置，用以实现对环境光强的多方位测量和照度值的输出，包括：电路板，集成在电路板上的光线传感器、电源管理芯片、锂电池，光学模组以及支架；其中：所述光线传感器设置有多个，并按照一定位置和角度排列，用于从不同的方位和角度测量不同方位照射来的环境光；所述光学模组包括平板式结构的光学窗口和带有微透镜组的光学窗口，用于将不同方位照射来的环境光分别耦合到不同的光线传感器上；所述电源管理芯片用于控制对光线传感器供电的同时为锂电池充电；所述支架包括具有折叠和伸缩功能的L形支架和装带有定型软管的支架，用于将所述多方位环境光测量装置按照特定的角度摆放和固定。

Description

一种多方位环境光测量装置

技术领域

本实用新型涉及环境光测量技术领域，具体而言，尤其涉及一种多方位环境光测量装置。

背景技术

通常情况下，人眼所观察到的屏幕上的颜色由两部分光合成，一部分光是屏幕本身发出的，另一部分则是环境光照射到屏幕上反射的。屏幕本身发出的光承载着屏幕的显示信息，而屏幕反射的环境光则是一种重要的干扰，一般需要通过增加屏幕亮度来抵消这种干扰，以方便使用者阅读屏幕的显示信息。而且，将屏幕亮度调整到一个恰当值也显得尤为重要，能够避免使用者在阅读屏幕信息时受到强光刺激而损伤视力。

使用者根据以往经验和自身感受来调整屏幕亮度是常见的方法。尽管这种方法实施起来简单方便，但是随着环境光的改变需要经常进行调节才能获得良好的体验，因而对于使用者来说很多情况下都难以获得最佳的体验。贾效玲等人通过对相关专利申请量的变化趋势分析指出，随着智能终端设备的兴起特别是智能手机的出现和应用，使用者需要在更多更复杂的场景下阅读屏幕信息，根据环境光自动调节屏幕亮度的方法因而备受关注。

根据环境光自动调节亮度的方法需要基于环境光测量装置实现，微型的光线传感器通常被安放在智能终端设备的屏幕面板上，在其他硬件的配合下测量正向的环境光强作为自动调节屏幕亮度的重要参考，让使用者在多种复杂的场景下都能获得更好的阅读体验。这种能够为使用者带来更好体验的方法也逐渐被推广至更多的应用领域，戴尔公司的Precision移动工作站中已经开始使用光线传感器为更大尺寸的屏幕提供更好的显示效果。

然而，被安放在屏幕面板上的光线传感器受限于体积和结构，通常主要用于测量屏幕前方照射来的环境光。这个问题对于便携的智能终端来说并没有太大影响，当使用者受到其他方向的环境光干扰时，可以通过移动设备的方向和位置来解决。这个问题对于更大尺寸的屏幕来说就显得难以克服，特别是对于桌面显示器屏幕，甚至是更大尺寸的电视屏幕来说。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，提供一种多方位环境光测量装置。本实用新型装置能够对环境光进行多方位测量，可以为桌面显示器、电视机、投影仪等提供自动调节显示亮度的依据，对于提高使用者的阅读体验、保护阅读者的视力都有着重要意义。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种多方位环境光测量装置，所述多方位环境光测量装置用以实现对环境光强的多方位测量和照度值的输出，包括：电路板，集成在电路板上的光线传感器、电源管理芯片、锂电池，光学模组以及支架；其中：

所述光线传感器，设置有多个，并按照一定位置和角度排列，用于从不同的方位和角度测量不同方位照射来的环境光；

所述光学模组，包括平板式结构的光学窗口和带有微透镜组的光学窗口，用于将不同方位照射来的环境光分别耦合到不同的光线传感器上；

所述电源管理芯片，用于控制对光线传感器供电的同时为锂电池充电；

所述支架包括具有折叠和伸缩功能的L形支架和装带有定型软管的支架，用于将所述多方位环境光测量装置按照特定的角度摆放和固定。

进一步地，所述光线传感器设置有四个，分别与IIC总线连接，通过IIC总线输出测得的照度值其中：

三个光线传感器呈三角形排列，且设置在所述电路板的前面，分别用于接收所述多方位环境光测量装置前方、左方和右方、上方和下方照射来的环境光；

另一个光线传感器设置在所述电路板的后面，用于接收所述多方位环境光测量装置后方照射来的环境光。

进一步地，所述光线传感器的接收面上镀有多层介质膜，使所述光线传感器对环境光的频谱响应与人眼对环境光的频谱响应相接近。

进一步地，所述平板式结构的光学窗口对透射光线无偏折效果，其中：

所述平板式结构的光学窗口与接收前方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时无偏折，直接照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器直接接收前方照射来的环境光；

所述平板式结构光学窗口与接收后方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时无偏折，直接照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板后面的光线传感器直接接收后方照射来的环境光。

进一步地，所述带有微透镜组的光学窗口对透射光线具有偏折效果，其中：

所述带有微透镜组的光学窗口与接收左方和右方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时被偏折后照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器能够接收左方和右方照射来的环境光；

所述带有微透镜组的光学窗口与接收上方和下方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时被偏折后照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器能够接收上方和下方照射来的环境光。

进一步地，所述电路板上还集成有USB接口，所述电源管理芯片具有控制充电功能，当USB接口与外部电源连接时，通过USB接口对光线传感器供电，同时也为锂电池充电；当USB接口与外部电源断开时，则使用锂电池对光线传感器供电。

进一步地，所述L形支架具有折叠和伸缩功能，其中：

通过折叠的方式使L形支架与外壳的后面板形成直角结构，便于将所述多方位环境光测量装置摆放在水平面上，并使外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态；或通过折叠的方式使L形支架与外壳的后面板形成带有缺口的三角形结构，便于将缺口插入竖立面，从而将所述多方位环境光测量装置固定在竖立面上，并使外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态；

当通过折叠方式使L形支架与外壳的后面板形成带有缺口的三角形结构时，通过改变一边的长度调整缺口的大小，便于将装置固定在不同厚度的竖立面上。

进一步地，所述装带有定型软管的支架的一端与所述多方位环境光测量装置的外壳相连接，另一端粘有不干胶贴，两端之间为定型软管，当需要将所述多方位环境光测量装置固定在异形结构竖立面上时，将支架的一端粘在异形结构上，通过调整定型软管的姿态来确保外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的多方位环境光测量装置，利用多个光线传感器从不同的方位和角度测量不同方位照射来的环境光，并通过IIC总线输出测得的照度值。

2、本实用新型提供的多方位环境光测量装置，利用带有微透镜组的光学模组将不同方位照射来的环境光分别耦合到不同的光线传感器上；

3、本实用新型提供的多方位环境光测量装置，利用电源管理芯片协调USB和锂电池对光线传感器供电。

4、本实用新型提供的多方位环境光测量装置，利用具有折叠和伸缩功能的L形支架或带有定型软管的支架将装置按照特定的角度摆放和固定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型多方位环境光测量装置外部结构正视图。

图2为本实用新型多方位环境光测量装置外部结构侧视图。

图3为本实用新型多方位环境光测量装置外部结构后视图。

图4为本实用新型多方位环境光测量装置正面爆炸图。

图5为本实用新型多方位环境光测量装置反面爆炸图。

图6为本实用新型实施例提供的将本实用新型装置摆放在水平面上的示意图。

图7为本实用新型实施例提供的将本实用新型装置固定在竖立面上的示意图。

图8为本实用新型实施例提供的将本实用新型装置固定在异形结构竖立面上的示意图。

图9为本实用新型实施例提供的环境光经由平板式结构光学窗口直接照射在光线传感器接收面上的示意图。

图10为本实用新型实施例提供的环境光经由带有微透镜组的光学窗口照射在光线传感器接收面上的示意图。

图中：1、第一光学窗口；2、第二光学窗口；3、第三光学窗口；4、第四光学窗口；5、第五光学窗口；6、第六光学窗口；7、外壳；8、支架；9、电路板；10、电源管理芯片；11、第一光线传感器；12、第二光线传感器；13、第三光线传感器；14、第四光线传感器；15、锂电池；16、IIC总线接口；17、USB接口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1-5所示，本实用新型提供了一种多方位环境光测量装置，该多方位环境光测量装置用以实现对环境光强的多方位测量和照度值的输出，包括：电路板9，集成在电路板9上的光线传感器、电源管理芯片10、锂电池15，光学模组以及支架8；电路板9被固定在外壳7的内部，光学模组被嵌入在外壳壁中，支架8被固定在外壳7的后面，其中：

所述光线传感器，设置有多个，并按照一定位置和角度排列，用于从不同的方位和角度测量不同方位照射来的环境光；

所述光学模组，包括平板式结构的光学窗口和带有微透镜组的光学窗口，用于将不同方位照射来的环境光分别耦合到不同的光线传感器上；

所述电源管理芯片10，用于控制对光线传感器供电的同时为锂电池15充电；

所述支架8包括具有折叠和伸缩功能的L形支架和装带有定型软管的支架，用于将所述多方位环境光测量装置按照特定的角度摆放和固定。

具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，如图4、5所示，所述光线传感器设置有四个，在本实施例中，即包括第一光线传感器11、第二光线传感器12、第三光线传感器13、第四光线传感器14，分别与IIC总线接口16连接，通过IIC总线输出测得的照度值，其中：使用多个光线传感器来测量不同方位的环境光。受光电二极管的结构特性所影响，光线传感器通常对垂直入射至接收面的光线具有较高的光电转换效率。因此：

将第一光线传感器11、第三光线传感器13和第四光线传感器14呈三角形排列，且设置在所述电路板9的前面，分别用于接收所述多方位环境光测量装置前方、左方和右方、上方和下方照射来的环境光；在本实施例中，将第一光线传感器11、第三光线传感器13和第四光线传感器14排列成三角形，使其在光学模组的配合下实现对特定方向照射来的环境光敏感，其中一个用于接收装置前方照射来的环境光，一个用于接收装置左方和右方照射来的环境光，一个用于接收装置上方和下方照射来的环境光。

将第二光线传感器12设置在所述电路板9的后面，用于接收所述多方位环境光测量装置后方照射来的环境光。

在本实施例中，光线传感器用来测量环境光强，其利用光电二极管的光敏特性将接收的光子转换为电流信号，电流信号的强度正比于接收的光强。集成度较高的光线传感器还可将电流信号转换为数字信号输出，通过IIC总线直接输出光电二极管测得的照度值。

具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，所述光线传感器的接收面上镀有多层介质膜，使所述光线传感器对环境光的频谱响应与人眼对环境光的频谱响应相接近。受光电二极管的光谱响应特性所决定，光线传感器通常对可见光和近红外较宽的频谱范围内都具有较高的光电转换效率，多层介质膜可阻挡特定波长的光线，从而使光线传感器测得的环境光强更接近于人眼的主观感受。

具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，所述光学模组用来将不同方位照射来的环境光耦合到不同的光线传感器上，可由光学玻璃或光学树脂制作。光学模组包含两类光学窗口，在本实施例中，如图1、3所示，设置有6个光学窗口，分别为第一光学窗口1、第二光学窗口2、第三光学窗口3、第四光学窗口4、第五光学窗口5、第六光学窗口6，其中一类光学窗口为平板式结构，对透射光线无偏折效果；其中：

所述平板式结构的光学窗口与接收前方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时无偏折，直接照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器直接接收前方照射来的环境光；

所述平板式结构光学窗口与接收后方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时无偏折，直接照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板后面的光线传感器直接接收后方照射来的环境光。

另一类光学窗口带有微透镜组，对透射光线具有偏折效果。其中：所述带有微透镜组的光学窗口与接收左方和右方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时被偏折后照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器能够接收左方和右方照射来的环境光；

所述带有微透镜组的光学窗口与接收上方和下方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时被偏折后照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器能够接收上方和下方照射来的环境光。

具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，所述电路板9上还集成有USB接口17，所述电源管理芯片10用来管理光线传感器供电，并且具有恒流充电功能，当USB接口17与外部电源连接时，通过USB接口17对光线传感器供电，同时也为锂电池15充电；当USB接口17与外部电源断开时，则使用锂电池15对光线传感器供电。

具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，支架8用来将装置按照特定的角度摆放和固定，其采用了具有折叠和伸缩功能的L形结构，可以通过折叠功能来改变两边之间的夹角，通过伸缩功能来改变两边之间的长度比。

其中：

通过折叠的方式使L形支架与外壳的后面板形成直角结构，便于将所述多方位环境光测量装置摆放在水平面上，并使外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态；或通过折叠的方式使L形支架与外壳的后面板形成带有缺口的三角形结构，便于将缺口插入竖立面，从而将所述多方位环境光测量装置固定在竖立面上，并使外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态；

当通过折叠方式使L形支架与外壳的后面板形成带有缺口的三角形结构时，通过改变一边的长度调整缺口的大小，便于将装置固定在不同厚度的竖立面上。

所述装带有定型软管的支架的一端与所述多方位环境光测量装置的外壳相连接，另一端粘有不干胶贴，两端之间为定型软管，当需要将所述多方位环境光测量装置固定在异形结构竖立面上时，将支架的一端粘在异形结构上，通过调整定型软管的姿态来确保外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态。

实施例

首先，利用支架8的折叠功能，使其与外壳7的后面板形成直角结构，按照图6所示摆放在水平面上；或利用支架的折叠和伸缩功能，使其与外壳的后面板形成带有缺口的三角形结构，并按照图7所示固定在竖立面上，并使外壳7的前面板及内部的电路板9呈竖立状态。如需将装置固定在异形结构竖立面上时，可选装带有定型软管的支架，并按照图8所示粘在异形结构上，并通过调整定型软管的姿态来确保外壳7的前面板及内部的电路板9呈竖立状态。

然后，如图9所示，从装置前方照射来的环境光，经平板式结构的第一光学窗口1入射。光线经过该窗口时无偏折，直接照射在第一光线传感器11的接收面上。类似地，从装置后方照射来的环境光，经平板式结构的第二光学窗口2入射，无偏折地直接照射在第二光线传感器12的接收面上。

如图10所示，从装置左方和右方照射来的环境光，分别经带有微透镜组的第三光学窗口3和第四光学窗口4入射。光线经过该窗口时受到微透镜组的作用而发生偏折，进而照射在第三光线传感器13的接收面上。类似地，从装置上方和下方照射来的环境光，分别经带有微透镜组的第五光学窗口5和第六光学窗口6入射，发生偏折后照射在第四光线传感器14的接收面上。

照射在光线传感器上的环境光，经过多层介质膜时仅有部分波长范围内的光线透射。透射的环境光与人眼对环境光的敏感特性曲线相似，使传感器对环境光的频谱响应与人眼对环境光的感受接近。

最后，透射进入环境光传感器的光线被转换为照度值，当转换完成时通过IIC总线输出测得的照度值。用以实现多方位环境光测量装置与其他设备的配合使用，为设备自动调整其屏幕亮度提供参考。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种多方位环境光测量装置，其特征在于，所述多方位环境光测量装置用以实现对环境光强的多方位测量和照度值的输出，包括：电路板，集成在电路板上的光线传感器、电源管理芯片、锂电池，光学模组以及支架；其中：

所述光线传感器，设置有多个，并按照一定位置和角度排列，用于从不同的方位和角度测量不同方位照射来的环境光；

所述光学模组，包括平板式结构的光学窗口和带有微透镜组的光学窗口，用于将不同方位照射来的环境光分别耦合到不同的光线传感器上；

所述电源管理芯片，用于控制对光线传感器供电的同时为锂电池充电；

所述支架包括具有折叠和伸缩功能的L形支架和安装有定型软管的支架，用于将所述多方位环境光测量装置按照特定的角度摆放和固定。

2.根据权利要求1所述的多方位环境光测量装置，其特征在于，所述光线传感器设置有四个，分别与IIC总线接口连接，通过IIC总线输出测得的照度值，其中：

三个光线传感器呈三角形排列，且设置在所述电路板的前面，分别用于接收所述多方位环境光测量装置前方、左方和右方、上方和下方照射来的环境光；

另一个光线传感器设置在所述电路板的后面，用于接收所述多方位环境光测量装置后方照射来的环境光。

3.根据权利要求2所述的多方位环境光测量装置，其特征在于，所述光线传感器的接收面上镀有多层介质膜，使所述光线传感器对环境光的频谱响应与人眼对环境光的频谱响应相接近。

4.根据权利要求1所述的多方位环境光测量装置，其特征在于，所述平板式结构的光学窗口对透射光线无偏折效果，其中：

所述平板式结构的光学窗口与接收前方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时无偏折，直接照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器直接接收前方照射来的环境光；

所述平板式结构光学窗口与接收后方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时无偏折，直接照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板后面的光线传感器直接接收后方照射来的环境光。

5.根据权利要求1所述的多方位环境光测量装置，其特征在于，所述带有微透镜组的光学窗口对透射光线具有偏折效果，其中：

所述带有微透镜组的光学窗口与接收左方和右方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时被偏折后照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器能够接收左方和右方照射来的环境光；

所述带有微透镜组的光学窗口与接收上方和下方环境光的光线传感器配合使用，环境光线经过窗口时被偏折后照射在光线传感器的接收面上，从而使安放在电路板前面的光线传感器能够接收上方和下方照射来的环境光。

6.根据权利要求1所述的多方位环境光测量装置，其特征在于，所述电路板上还集成有USB接口，所述电源管理芯片具有控制充电功能，当USB接口与外部电源连接时，通过USB接口对光线传感器供电，同时也为锂电池充电；当USB接口与外部电源断开时，则使用锂电池对光线传感器供电。

7.根据权利要求1所述的多方位环境光测量装置，其特征在于，所述L形支架具有折叠和伸缩功能，其中：

通过折叠的方式使L形支架与外壳的后面板形成直角结构，便于将所述多方位环境光测量装置摆放在水平面上，并使外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态；或通过折叠的方式使L形支架与外壳的后面板形成带有缺口的三角形结构，便于将缺口插入竖立面，从而将所述多方位环境光测量装置固定在竖立面上，并使外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态；

当通过折叠方式使L形支架与外壳的后面板形成带有缺口的三角形结构时，通过改变一边的长度调整缺口的大小，便于将装置固定在不同厚度的竖立面上。

8.根据权利要求1所述的多方位环境光测量装置，其特征在于，所述安装有定型软管的支架的一端与所述多方位环境光测量装置的外壳相连接，另一端粘有不干胶贴，两端之间为定型软管，当需要将所述多方位环境光测量装置固定在异形结构竖立面上时，将支架的一端粘在异形结构上，通过调整定型软管的姿态来确保外壳的前面板及内部的电路板呈竖立状态。