[發明專利]一種可人眼透射率修正的多功能照度傳感器及設計方法

有效

• 申請號: 201810164374.5
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108414083B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 楊超普;方文卿;李春;劉彥峰;張美麗;劉明寶;趙威;韓茜;代衛麗;南寧;崔永寶;陳心雨
• 申請（專利權）人: 商洛學院
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/44;G01J1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種可人眼透射率修正的多功能照度傳感器及設計方法，方法包括擬合四種人眼響應函數表達式；根據目標函數及光電探測器響應值選擇合適濾光片或其組合，并擬合濾光片透射率表達式；計算光電探測器響應值與濾光片透射率乘積，并歸一化；計算歸一化乘積及目標函數的中心波長、半峰寬、380?780nm積分面積，比較判斷誤差大小；選擇與人眼透射率一致或相近濾光片；將濾光片組與光電探測器組裝成傳感器。裝置包括：Si光電二極管、同軸設置的可旋轉年齡修正濾光片和多功能照度濾光片。本發明能測量16種年齡修正的照度，可豐富完善光生物安全領域的探測傳感器。

技術領域

本發明涉及照明與光生物安全領域，尤其涉及可根據不同年齡段人眼透射率進行照度修正的，能夠同時測量藍光危害、節律效應、暗視覺及明視覺照度的傳感器設計方法及裝置。

背景技術

隨著人工照明技術的快速發展以及生活水平的提高，人們對光源的要求不再僅僅關注于發光效率與顯色質量，光生物安全已成為當前光源技術的研究焦點。光生物安全主要包括藍光危害與節律效應。藍光危害是指人眼在400-500nm波段藍光的照射下，因光化學作用對視網膜的損傷；節律效應也稱為非視覺效應，是指可見光中的藍光成分通過抑制松果體分泌褪黑色素、刺激腎上腺分泌皮質醇，進而改變人體生理節律，調節警覺度和生物鐘。目前研究已公認人眼視網膜有三種感光細胞，即：特化感光神經節細胞(ipRGC)、桿狀細胞、錐狀細胞，分別對應節律效應、暗視覺、明視覺。

世界衛生組織愛眼協會報告：全球每年超過3萬人因藍光輻射導致失明。中華醫學會眼科學分會數據顯示：4.2億中國網民，63.5％因藍光輻射有視力下降、白內障、失明等不同程度的眼疾。CIE S 009/E:200,IDT和IEC/TR 62778分別給出了藍光危害加權因子數據及藍光危害因子計算公式(CIE：國際照明委員會、IEC：國際電工技術委員會)。2001年Brainard G C等人測定出了第一條非視覺生物光譜響應曲線。2002年，Berson等發現視網膜上與視覺無關的特化感光神經節細胞(ipRGC)。CIE TN 003:2015、ISO/TC274N 201、2016年美國醫學會等均呼吁關注人造光源的節律效應(ISO/TC274：國際標準化組織/光與照明技術委員會)。2017年生物鐘的相關研究榮獲諾貝爾獎，掀起了節律效應的研究高潮。目前，尚未見到直接探測評估光源藍光危害、節律效應的照度計，有必要開發相關傳感器。

CIE分別在1924年與1951年給出了明視覺和暗視覺光譜光效率函數。暗視覺光譜光效率函數V’(λ)由視網膜上能夠感知光強弱的桿狀細胞決定，峰值在507nm處，對應于0.001cd/m²以下亮度。明視覺光譜光效率函數V(λ)由視網膜上能夠分辨顏色的錐狀細胞決定，峰值位于555nm，對應于1cd/m²以上亮度。利用光電探測器及濾光片擬合明視覺和暗視覺光譜光效率函數，制備對應傳感器，已有成熟產品，例如美國的PMA2131暗視覺傳感器、日本S7686硅光電二極管明視覺傳感器。

CIE 203-2012A給出了不同年齡人眼透射率曲線圖，以及人眼透射率隨年齡變化的計算公式。隨著年齡的增長，人眼透射率下降明顯，同一光源透過不同年齡人眼，在視網膜上的光譜分布及強度區別較大。光源的相應波段光線必須透過人眼角膜、晶狀體、玻璃體照射至視網膜，才能引起相應細胞感光及光化學損傷。可見，在探測相關照度時有必要根據不同年齡人眼透射率進行修正。然而，當前所有照度計均未進行人眼透射率修正。

因此，有必要提出一種可進行人眼透射率修正的、能夠同時測量藍光危害照度、節律效應照度、暗視覺照度、明視覺照度的多功能照度傳感器設計方法，同時給出相關傳感器裝置的設計。以便精確測量、全面評估各種照明顯示設備光線品質，促進相關行業健康發展。

發明內容