WO2004088287A2 - Method of automatic correction for an optoelectronic measuring device - Google Patents

Method of automatic correction for an optoelectronic measuring device Download PDF

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WO2004088287A2
WO2004088287A2 PCT/FR2004/000717 FR2004000717W WO2004088287A2 WO 2004088287 A2 WO2004088287 A2 WO 2004088287A2 FR 2004000717 W FR2004000717 W FR 2004000717W WO 2004088287 A2 WO2004088287 A2 WO 2004088287A2
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
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    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction

Definitions

  • the invention is in the field of processes making it possible to correct the measurements made with measurement or analysis devices using optoelectronic devices.
  • Certain measuring devices such as spectrometers, colorimeters, spectrophoometers, or the device defined in the French patent application registered under number 0303376 filed by the present inventor and which are fitted with detection devices such as CCD cameras or CMOS imagers require calibration to compensate for all inaccuracies due to different parts of the device or require very stable components over time with a high cost.
  • These devices generally include one or more light sources, optical devices such as lenses, a device for decomposing light along the wavelength such as a diffraction grating and an optoelectronic device capable of determining the intensity of a diffracted radiation as a function of its wavelength.
  • the optoelectronic device or devices consist of a plurality of photosensitive cells, called pixels, arranged in a linear or matrix manner.
  • One of the objectives of these measuring devices is firstly to provide the electrical image of an optical spectrum either in the form of a curve or in the form of discrete points. These curves or points will then be analyzed either by comparing them to spectra or reference data or by algorithms to determine certain characteristics of the object analyzed by the measuring device.
  • the optical spectrum, resulting from the decomposition of light by the diffraction device, is projected onto the optoelectronic device in a predetermined manner, that is to say that there is a correspondence between the position of a pixel on the optoelectronic device and the wavelength of the beam which irradiates said pixel.
  • Temperature sensors must, for example, be integrated into the devices in order to compensate for temperature variations, which means additional costs and possibilities of additional drifts or possibilities of new potential faults.
  • the objective of the present invention is to provide a solution to these constraints of regular checks and recalibrations and of additional costs and to make it possible to improve the precision and the knowledge of the precision of a measurement thanks to correction procedures. automatic which can be integrated into the measuring device or any other data processing device temporarily or permanently associated with said device.
  • Figure 1 shows schematically an optoelectronic device provided with 3 rows of pixels, one of so-called blue pixels, one of so-called green pixels and one of so-called red pixels;
  • FIG. 2 represents a spectral response curve typical of a commercial color CCD device to which has been added the sensitivity ratio on 2 spectral bands defined later
  • FIG. 3 represents a curve of the sensitivity ratios or of the electrical signals emanating from the pixels, according to the third part of the invention, as a function of the position xi of the pixels
  • the present invention takes advantage of the use in certain measuring devices such as, for example, that defined in the patent application No. 003 03376 of the present inventor, of optoelectronic devices (4).
  • CCD cameras or CMOS imagers known as “color” are commonly found organized in groups of 3 pixels, one letting red light pass (1), one letting green light pass (2) and one letting blue light pass (3).
  • the 3 pixels of the same grouping can be distributed in different ways, for example one on top of the other and the groupings placed in a linear or matrix manner in the optoelectronic device. It is sometimes possible to find a black pixel, therefore non-selective, accompanying the red, green, blue pixel groupings in commercial cameras.
  • Figure 2 shows the typical spectral response of cells in a commercial color CCD camera.
  • the present invention consists of an automatic measurement correction procedure which takes advantage of the initial knowledge of the sensitivities of the various pixels making up the optoelectronic device or devices. Indeed, the dispersion in sensitivity of the pixels of optoelectronic devices can reach 20% from one pixel to another for the same wavelength, this relatively constantly during the life of optoelectronic devices. It is therefore advisable to measure the sensitivity of all or part of the pixels as a function of one or more wavelengths during the manufacture of the measuring device or during the manufacture of the optoelectronic devices, to store this information in a non-volatile memory device which will accompany the optoelectronic device (s) during their use and correct the measurements made with the optoelectronic device (s) using the stored information.
  • the procedure for automatic correction of the measurements consists, after each measurement carried out, that is to say after each realization of an electric image of an optical spectrum using the optoelectronic device, to multiply the electric value V (xi) transmitted by each pixel xi by the sensitivity S X j ( ⁇ ) of each of said pixels and this for the value of ⁇ which is associated with xi in a predetermined manner.
  • another simplification consists in storing only the information concerning the blue and green pixels on the part of the optoelectronic device (s) on which wavelengths less than 525 nm are expected and that the information concerning the pixels red and green on the part of the optoelectronic device (s) on which wavelengths greater than 525 nm are expected.
  • 525nm is given as an example and may vary depending on the optoelectronic device suppliers.
  • the light spectrum l (xi), for i varying from 1 to a predetermined quantity of pixels of the optoelectronic device is then reconstituted for example from the signals of blue pixels for the spectral band less than 475 nm, from the green pixel signals for the spectral band 475nm at 425 nm and from the red pixel signals for the spectral band greater than 475 nm
  • the third part of this invention consists of an automatic measurement correction procedure, which takes advantage of the use of color cameras or imagers defined in part 1 of the invention to improve the accuracy of the device according to the invention.
  • This procedure can be combined with the procedure defined in the second part of the invention.
  • the general principle of the apparatus according to the invention consists in the fact that a beam of light of wavelength ⁇ i is received by the pixel or pixels of a grouping denoted xi located at the position xi on the optoelectronic device in a predetermined manner during the design and manufacture of the device.
  • the relation linking the position xi of a grouping of red, green, blue pixels with the wavelength ⁇ i of a light beam incident on this grouping of pixels can, for example, be of the linear type ⁇ i ⁇ axi in which a is a constant.
  • the present invention consists in using the characteristics of the pixels of all or part of the groups of pixels constituting the optoelectronic device (s) in order to know with better precision the wavelength of an incident beam on all or part of the groupings of pixels constituting the optoelectronic device on the curve of FIG. 2 it will be noted that there is an overlap zone of the sensitivities of the blue pixels and the green pixels situated approximately between 450 and 550 nm and an overlap zone between the sensitivities of the green pixels and of the pixels red located between 550 and 650 nm. These lengths data depend on the types optoelectronic devices and may vary from one manufacturer to another. They are therefore provided as an example.
  • Sbxi ( ⁇ ) the sensitivity of the blue pixel of the grouping of pixels xi for a wavelength ⁇
  • Srxi ( ⁇ ) the sensitivity of the red pixel of the grouping of pixels xi for a wavelength ⁇
  • Svxi ( ⁇ ) the sensitivity of the green pixel or grouping of pixels xi for a wavelength ⁇ .
  • Srxi ( ⁇ ) / Svxi ( ⁇ ) are constant whatever the temperature and the age of the device and depend only on the wavelength ⁇ of the incident beam on the pixel grouping xi. In particular, these ratios do not depend on the intensity of the incident beam.
  • the third part of the present invention consists in:
  • Vr (xi) emanating from the blue, green and red pixels respectively located at position xi
  • Vb (xi) / Vv (xi) (7) and Vr (xi) / Vv (xi) (9) are calculated as well as the differences, Vb (xi) / Vv (xi) - Sbxi ( ⁇ ) / Svxi ( ⁇ ) denoted ⁇ bv (xi) (5) for the pixels of the grouping xi corresponding in a predetermined manner to the spectral band 450 nm to 550 nm and Vr (xi) Vv (xi) - Srxi ( ⁇ ) / Svxi ( ⁇ ) denoted ⁇ rv (xi) (6) for the pixels of the grouping xi corresponding in a predetermined manner to the spectral band 550 nm to 650 nm
  • An approximation line is calculated from ⁇ bv (xi) and ⁇ rv (xi) for the positions xi belonging to the spectral bands 450nm at 650 nm .
  • This line has the equation y ⁇ cxi + d
  • ⁇ i ⁇ axi is then modified, for this measurement, by ⁇ i ⁇ exi + f, e and f being constants which depend on the constants c and d according to an empirical law which is determined for each family of optoelectronic device.
  • ⁇ bv (xi) or ⁇ rv (xi) exceeds a predetermined threshold, the measurement may be rejected and a new measurement may be required.

Abstract

The invention relates to measuring devices using optoelectronic detector devices (4) of the CCD or CMS-imager types. According to the invention, the precision of said devices can be improved by using colour CCD or CMOS devices, measuring the relative sensitivities of the red pixels to the green and the blue to the green and to weight the measures using the above data to establish a precise value for the wavelength of an incident beam on a pixel.

Description

procédure de correction automatique pour appareil de mesure optoélectronique de type spectrophotomètre L'invention est du domaine des processus permettant de corriger les mesures faites avec des appareils de mesure ou d'analyse utilisant des dispositifs optoélectroniques. The invention is in the field of processes making it possible to correct the measurements made with measurement or analysis devices using optoelectronic devices.
Certains appareils de mesure tels que spectromètres, colorimètres, spectrophoîomètres, ou l'appareil défini dans la demande de brevet français enregistrée sous le numéro 0303376 déposé par le présent inventeur et qui sont munis de dispositifs de détection tels que caméras CCD ou imageurs CMOS nécessitent une calibration pour compenser toutes les imprécisions dues aux différentes parties de l'appareil ou bien nécessitent des composants très stables dans le temps d'un coût élevé.Certain measuring devices such as spectrometers, colorimeters, spectrophoometers, or the device defined in the French patent application registered under number 0303376 filed by the present inventor and which are fitted with detection devices such as CCD cameras or CMOS imagers require calibration to compensate for all inaccuracies due to different parts of the device or require very stable components over time with a high cost.
Ces appareils comprennent généralement une ou plusieurs sources de lumière, des dispositifs optiques telles que lentilles, un dispositif pour décomposer la lumière suivant la longueur d'onde tel qu'un réseau de diffraction et un dispositif optoélectronique apte à déterminer l'intensité d'un rayonnement diffracté en fonction de sa longueur d'onde.These devices generally include one or more light sources, optical devices such as lenses, a device for decomposing light along the wavelength such as a diffraction grating and an optoelectronic device capable of determining the intensity of a diffracted radiation as a function of its wavelength.
Le ou les dispositifs optoélectroniques sont constitués d'une pluralité de cellules photosensibles, appelées pixels, disposées de manière linéaire ou matricielle. Un des objectifs de ces appareils de mesure est dans un premier temps de fournir l'image électrique d'un spectre optique soit sous forme de courbe soit sous forme de points discrets. Ces courbes ou ces points seront ensuite analysés soit en les comparant à des spectres ou données de référence soit par des algorithmes pour déterminer certaines caractéristiques de l'objet analysé par l'appareil de mesure.The optoelectronic device or devices consist of a plurality of photosensitive cells, called pixels, arranged in a linear or matrix manner. One of the objectives of these measuring devices is firstly to provide the electrical image of an optical spectrum either in the form of a curve or in the form of discrete points. These curves or points will then be analyzed either by comparing them to spectra or reference data or by algorithms to determine certain characteristics of the object analyzed by the measuring device.
Le spectre optique, résultant de la décomposition de la lumière par le dispositif de diffraction, est projeté sur le dispositif optoélectronique de manière prédéterminée c'est à dire qu'il y a une correspondance entre la position d'un pixel sur le dispositif optoélectronique et la longueur d'onde du faisceau qui irradie le dit pixel.The optical spectrum, resulting from the decomposition of light by the diffraction device, is projected onto the optoelectronic device in a predetermined manner, that is to say that there is a correspondence between the position of a pixel on the optoelectronic device and the wavelength of the beam which irradiates said pixel.
Plusieurs problèmes surviennent lors de l'utilisation de caméra CCD ou imageurs CMOS ,par exemple la sensibilité des pixels qui varie fortement d'un pixel à l'autre pour une même longueur d'onde. De même, de multiples dérives peuvent survenir lors de la vie de l'appareil. Par exemple, des dérives en température qui ont une influence sur la sensibilité des cellules photosensibles , sur les dimensions des pièces mécaniques ,des dérives de positionnement des pièces constitutives de l'appareil du fait du vieillissement des matériaux plastiques ,ou des dérives en sensibilité des cellules photosensibles du fait de leur vieillissement.Several problems arise when using a CCD camera or CMOS imagers, for example the sensitivity of the pixels which varies greatly from one pixel to another for the same wavelength. Similarly, multiple drifts can occur during the life of the device. For example, temperature drifts which have an influence on the sensitivity of photosensitive cells, on the dimensions of mechanical parts, positioning drifts of the component parts of the device due to the aging of plastic materials, or sensitivity drifts of photosensitive cells due to their aging.
Toutes ces dérives vont augmenter l'imprécision de la ou des mesures effectuées à l'aide de l'appareil de mesure. En particulier la loi de correspondance qui associe une longueur d'onde prédéterminée à un pixel de position prédéterminée pourra être modifiée de manière indéterminée du fait des dérives.All these drifts will increase the imprecision of the measurement (s) made using the measuring device. In particular, the law of correspondence which associates a predetermined wavelength with a pixel of predetermined position may be modified indefinitely due to the drifts.
Des procédures de calibration existent qui permettent de contrôler et de recalibrer les appareils au cours de leur vie.Calibration procedures exist which allow the devices to be checked and recalibrated during their lifetime.
Ces contrôles et recalibrations sont initiées par l'utilisateur ou recommandées par le fabricant à intervalles réguliers. Ils sont contraignants, parfois négligés et prennent du temps. De plus la précision d'une mesure n'est ni garantie ni connue.These checks and recalibrations are initiated by the user or recommended by the manufacturer at regular intervals. They are restrictive, sometimes neglected and take time. Furthermore, the accuracy of a measurement is neither guaranteed nor known.
Des capteurs de température doivent, par exemple, être intégrés aux appareils pour permettre de compenser des variations de température, ce qui signifie des coût supplémentaires et des possibilités de dérives supplémentaires ou des possibilités de nouveaux défauts potentiels .Temperature sensors must, for example, be integrated into the devices in order to compensate for temperature variations, which means additional costs and possibilities of additional drifts or possibilities of new potential faults.
L'objectif de la présente invention est d'apporter une solution à ces contraintes de contrôles et de recalibrations réguliers et de coûts supplémentaires et de permettre d'améliorer la précision et la connaissance de la précision d'une mesure grâce à des procédures de corrections automatiques qui peut être intégrées dans l'appareil de mesure ou dans tout autre dispositif de traitement de données associé temporairement ou de manière définitive au dit appareil.The objective of the present invention is to provide a solution to these constraints of regular checks and recalibrations and of additional costs and to make it possible to improve the precision and the knowledge of the precision of a measurement thanks to correction procedures. automatic which can be integrated into the measuring device or any other data processing device temporarily or permanently associated with said device.
Description de l'inventionDescription of the invention
La description de l'invention et les dessins qui suivent permettront de mieux comprendre les buts et les avantages de l'invention. Il est clair que cette description et les dessins qui suivent ont valeur d'exemples et n'ont pas de caractère limitatif. La figure 1 schématise un dispositif optoélectronique muni de 3 rangées de pixels, une de pixels dits bleu, une de pixel dits vert et une de pixel dits rouge ;The description of the invention and the drawings which follow will allow a better understanding of the aims and advantages of the invention. It is clear that this description and the drawings which follow have the value of examples and are not limiting. Figure 1 shows schematically an optoelectronic device provided with 3 rows of pixels, one of so-called blue pixels, one of so-called green pixels and one of so-called red pixels;
La figure 2 représente une courbe de réponse spectrale typique d'un dispositif CCD couleur du commerce sur lequel a été ajouté le rapport des sensibilités sur 2 bandes spectrales définies ultérieurementFIG. 2 represents a spectral response curve typical of a commercial color CCD device to which has been added the sensitivity ratio on 2 spectral bands defined later
La figure 3 représente une courbe des rapports de sensibilité ou des signaux électriques émanant des pixels, suivant la troisième partie de l'invention, en fonction de la position xi des pixelsFIG. 3 represents a curve of the sensitivity ratios or of the electrical signals emanating from the pixels, according to the third part of the invention, as a function of the position xi of the pixels
La présente invention tire profit de l'utilisation dans certains appareils de mesure comme par exemple celui défini dans la demande de brevet d'invention n° 003 03376 du présent inventeur, de dispositifs optoélectroniques (4) .schématisés figure 1, de type CCD couleur ou imageur G OS couleur au lieu de dispositifs noir et blanc utilisés traditionnellement pour analyser un spectre lumineux .C'est à dire que tout ou partie des cellules photosensibles du dispositif caméra ou imageur sont dotées individuellement de filtres sélectifs laissant passer la lumière d'une certaine bande spectrale.The present invention takes advantage of the use in certain measuring devices such as, for example, that defined in the patent application No. 003 03376 of the present inventor, of optoelectronic devices (4). Schematized in FIG. 1, of color CCD type or G OS color imager instead of black and white devices traditionally used to analyze a light spectrum. That is to say that all or part of the photosensitive cells of the camera or imager device are individually equipped with selective filters allowing light to pass through. certain spectral band.
On trouve couramment des caméra CCD ou des imageurs CMOS dits « couleur » organisés en groupement de 3 pixels, un laissant passer la lumière rouge (1) ,un laissant passer la lumière verte (2)et un laissant passer la lumière bleu (3) .Les 3 pixels d'un même groupement peuvent être repartis de différentes manières par exemple les unes ou dessus des autres et les groupements placés de manière linéaire ou matricielle dans le dispositif optoélectronique. Il est parfois possible de trouver un pixel noir, donc non sélectif, accompagnant les groupements de pixel rouge, vert, bleu dans les caméras du commerce.CCD cameras or CMOS imagers known as “color” are commonly found organized in groups of 3 pixels, one letting red light pass (1), one letting green light pass (2) and one letting blue light pass (3). .The 3 pixels of the same grouping can be distributed in different ways, for example one on top of the other and the groupings placed in a linear or matrix manner in the optoelectronic device. It is sometimes possible to find a black pixel, therefore non-selective, accompanying the red, green, blue pixel groupings in commercial cameras.
La figure 2 représente la réponse spectrale typique des cellules d'une caméra CCD couleur du commerce.Figure 2 shows the typical spectral response of cells in a commercial color CCD camera.
La présente invention consiste en une procédure de correction automatique des mesures qui tire profit de la connaissance initiale des sensibilités des différents pixels constitutifs du ou des dispositifs optoélectroniques . En effet la dispersion en sensibilité des pixels des dispositifs optoélectroniques peut atteindre de 20% d'un pixel à l'autre pour une même longueur d'onde, ceci de manière relativement constante au cours de la vie des dispositifs optoélectroniques. II est donc judicieux de mesurer la sensibilité de tout ou parti des pixels en fonction d'une ou plusieurs longueurs d'ondes lors de la fabrication de l'appareil de mesure ou lors de la fabrication des dispositifs optoélectroniques, de stocker ces informations dans un dispositif mémoire non volatile qui accompagnera le ou les dispositifs optoélectroniques lors de leur utilisation et de corriger les mesures faites avec le ou les dispositifs optoélectroniques à l'aide des informations stockées.The present invention consists of an automatic measurement correction procedure which takes advantage of the initial knowledge of the sensitivities of the various pixels making up the optoelectronic device or devices. Indeed, the dispersion in sensitivity of the pixels of optoelectronic devices can reach 20% from one pixel to another for the same wavelength, this relatively constantly during the life of optoelectronic devices. It is therefore advisable to measure the sensitivity of all or part of the pixels as a function of one or more wavelengths during the manufacture of the measuring device or during the manufacture of the optoelectronic devices, to store this information in a non-volatile memory device which will accompany the optoelectronic device (s) during their use and correct the measurements made with the optoelectronic device (s) using the stored information.
Du fait de la grande quantité d'informations à stocker on aura intérêt à utiliser des méthodes bien connues d'approximation de courbes, disponibles par exemple dans le logiciel bureautique de type excel, pour représenter la courbe de réponse en sensibilité d'un pixel sous la forme d'une équation mathématique ,par exemple Sχj(λ) = aλ3 +bλ2 +cλ +d dans laquelle SXj (λ) est la sensibilité du pixel xi en fonction de la longueur d'onde λ et a, b, c,d sont les 4 constantes qu'il suffira de stocker pour pouvoir reconstituer ultérieurement la courbe
Figure imgf000006_0001
. La procédure de correction automatique des mesures consiste , après chaque mesure effectuée, c'est à dire après chaque réalisation d'une image électrique d'un spectre optique à l'aide du dispositif optoélectronique ,à multiplier la valeur électrique V(xi) transmise par chaque pixel xi par la sensibilité SXj(λ) de chacun des dits pixels et ceci pour la valeur de λ qui est associée à xi de manière prédéterminée . La valeur obtenue, l(xi), est l'intensité lumineuse reçue par le pixel xi se trouvant à la position xi sur le dispositif optoélectronique l(xi)= Sxi(λ) x V(xi) , Sxi(λ) aura été recalculé ou sa valeur directement tirée du dispositif mémoire .Because of the large amount of information to be stored, it will be advantageous to use well-known methods of curve approximation, available for example in office software of the excel type, to represent the response curve in sensitivity of a pixel under the form of a mathematical equation, for example Sχj (λ) = aλ 3 + bλ 2 + cλ + d in which S X j (λ) is the sensitivity of the pixel xi as a function of the wavelength λ and a, b, c, d are the 4 constants that will suffice to store in order to be able to reconstitute the curve later
Figure imgf000006_0001
. The procedure for automatic correction of the measurements consists, after each measurement carried out, that is to say after each realization of an electric image of an optical spectrum using the optoelectronic device, to multiply the electric value V (xi) transmitted by each pixel xi by the sensitivity S X j (λ) of each of said pixels and this for the value of λ which is associated with xi in a predetermined manner. The value obtained, l (xi), is the light intensity received by the pixel xi located at position xi on the optoelectronic device l (xi) = S xi (λ) x V (xi), S xi (λ) will have been recalculated or its value directly taken from the memory device.
I(xi) est la valeur que l'on cherche à connaître avec le plus de précision possible et la courbe y=l(xi) constitue un spectrogramme.I (xi) is the value that we want to know with as much precision as possible and the curve y = l (xi) constitutes a spectrogram.
Dans le cas ou l'appareil de mesure est muni de dispositifs selon la première partie de l'invention, c'est à dire muni de dispositifs optoélectroniques dits couleur, une autre simplification consiste à ne stocker que les informations concernant les pixels bleu et vert sur la partie du ou des dispositifs optoélectroniques sur lesquels sont attendues des longueurs d'ondes inférieures à 525 nm et que les informations concernant les pixels rouge et vert sur la partie du ou des dispositifs optoélectroniques sur lesquels sont attendues des longueurs d'ondes supérieures à 525 nm.525nm est donné à titre d'exemple et peut varier suivant les fournisseurs de dispositif optoélectronique. Le spectre de lumière l(xi),pour i variant de 1 jusqu'à une quantité prédéterminée de pixels du dispositif optoélectronique ,est alors reconstitué par exemple à partir des signaux des pixels bleus pour la bande spectrale inférieure à 475 nm, à partir des signaux des pixels vert pour la bande spectrale 475nm à 425 nm et à partir des signaux des pixels rouge pour la bande spectrale supérieure à 475 nmIn the case where the measuring device is provided with devices according to the first part of the invention, that is to say provided with so-called color optoelectronic devices, another simplification consists in storing only the information concerning the blue and green pixels on the part of the optoelectronic device (s) on which wavelengths less than 525 nm are expected and that the information concerning the pixels red and green on the part of the optoelectronic device (s) on which wavelengths greater than 525 nm are expected. 525nm is given as an example and may vary depending on the optoelectronic device suppliers. The light spectrum l (xi), for i varying from 1 to a predetermined quantity of pixels of the optoelectronic device, is then reconstituted for example from the signals of blue pixels for the spectral band less than 475 nm, from the green pixel signals for the spectral band 475nm at 425 nm and from the red pixel signals for the spectral band greater than 475 nm
La troisième partie de cette invention consiste en une procédure de correction automatique des mesures, qui tire profit de l'utilisation des caméras ou imageurs couleur définis dans la 1ère partie de l'invention pour améliorer la précision de l'appareil selon l'invention. Cette procédure peut être combinée à la procédure définie à la deuxième partie de l'invention .The third part of this invention consists of an automatic measurement correction procedure, which takes advantage of the use of color cameras or imagers defined in part 1 of the invention to improve the accuracy of the device according to the invention. This procedure can be combined with the procedure defined in the second part of the invention.
On rappelle que le principe général de l'appareil selon l'invention consiste dans le fait qu'un faisceau de lumière de longueur d'onde λi est reçu par le ou les pixels d'un groupement noté xi se trouvant à la position xi sur le dispositif optoélectronique de manière prédéterminée lors de la conception et la fabrication de l'appareil.It will be recalled that the general principle of the apparatus according to the invention consists in the fact that a beam of light of wavelength λi is received by the pixel or pixels of a grouping denoted xi located at the position xi on the optoelectronic device in a predetermined manner during the design and manufacture of the device.
La relation liant la position xi d'un groupement de pixels rouge, vert, bleu avec la longueur d'onde λi d'un faisceau lumineux incident sur ce groupement de pixels peut, par exemple, être du type linéaire λi≈axi dans laquelle a est une constante.The relation linking the position xi of a grouping of red, green, blue pixels with the wavelength λi of a light beam incident on this grouping of pixels can, for example, be of the linear type λi≈axi in which a is a constant.
La présente invention consiste à utiliser les caractéristiques des pixels de tout ou partie des groupements de pixels constitutifs du ou des dispositifs optoélectroniques pour connaître avec une meilleure précision la longueur d'onde d'un faisceau incident sur tout ou partie des groupement de pixels constitutifs du dispositif optoélectronique sur la courbe de la figure 2 on remarquera qu'il y a une zone de recouvrement des sensibilités des pixels bleu et des pixels vert située environ entre 450 et 550 nm et une zone de recouvrement entre les sensibilités des pixels vert et des pixels rouge située entre 550 et 650 nm .Ces données en longueurs sont dépendantes des types de dispositif optoélectronique et peuvent varier d'un constructeur à l'autre .Elles sont donc fournies à titre d'exemple.The present invention consists in using the characteristics of the pixels of all or part of the groups of pixels constituting the optoelectronic device (s) in order to know with better precision the wavelength of an incident beam on all or part of the groupings of pixels constituting the optoelectronic device on the curve of FIG. 2 it will be noted that there is an overlap zone of the sensitivities of the blue pixels and the green pixels situated approximately between 450 and 550 nm and an overlap zone between the sensitivities of the green pixels and of the pixels red located between 550 and 650 nm. These lengths data depend on the types optoelectronic devices and may vary from one manufacturer to another. They are therefore provided as an example.
Par la suite nous noterons Sbxi(λ) la sensibilité du pixel bleu du groupement de pixels xi pour une longueur d'onde λ ,Srxi(λ) la sensibilité du pixel rouge du groupement de pixels xi pour une longueur d'onde λ et Svxi(λ) la sensibilité du pixel vert ou groupement de pixels xi pour une longueur d'onde λ.Thereafter we will note Sbxi (λ) the sensitivity of the blue pixel of the grouping of pixels xi for a wavelength λ, Srxi (λ) the sensitivity of the red pixel of the grouping of pixels xi for a wavelength λ and Svxi (λ) the sensitivity of the green pixel or grouping of pixels xi for a wavelength λ.
Wous utilisons le fait que la réponse spectrale de chacun des pixels d'un groupement est constante dans le temps ou évolue de manière identique en fonction du temps ou de la température et que la dérive en température affecte simultanément les pixels d'un même groupement du fait de leur proximité .We use the fact that the spectral response of each of the pixels in a grouping is constant over time or changes identically as a function of time or temperature and that the temperature drift simultaneously affects the pixels of the same grouping of the made of their proximity.
II résulte de ces propriétés que les rapports Sbxi(λ)/Svxi(λ) etIt follows from these properties that the ratios Sbxi (λ) / Svxi (λ) and
Srxi(λ)/Svxi(λ) sont constants quels que soient la température et l'âge de l'appareil et dépendent uniquement de la longueur d'onde λ du faisceau incident sur le groupement de pixel xi. En particulier ces rapports ne dépendent pas de l'intensité du faisceau incident.Srxi (λ) / Svxi (λ) are constant whatever the temperature and the age of the device and depend only on the wavelength λ of the incident beam on the pixel grouping xi. In particular, these ratios do not depend on the intensity of the incident beam.
La troisième partie de la présente invention consiste à :The third part of the present invention consists in:
• connaître les rapports Sbxi(λ)/Svxi(λ) (8) et Srxi(λ)/Svxi(λ) (10) de manière précise en fonction d'une ou une pluralité de longueurs d'ondes pour tout ou partie des groupements de pixels constitutifs du ou des dispositifs optoélectroniques de l'appareil de mesure, par exemple par une procédure de test au cours de la fabrication de l'appareil• know the relationships Sbxi (λ) / Svxi (λ) (8) and Srxi (λ) / Svxi (λ) (10) precisely as a function of one or a plurality of wavelengths for all or part of the groups of pixels constituting the optoelectronic device (s) of the measuring device, for example by a test procedure during the manufacture of the device
• stocker ces rapports en fonction d'une ou une pluralité de longueurs d'ondes dans un dispositif mémoire lié à l'appareil pour une utilisation ultérieure, par exemple dans une mémoire flash ou une E2prom bien connues des électroniciens i recalculer ces rapports après toutes ou une partie des mesures effectuées avec l'appareil • comparer ces rapports aux rapports préalablement stockés dans l'appareil π effectuer les corrections suivant un algorithme prédéfini s'il y a une ou des dérives constatées π Fournir le résultat de la mesure corrigée, avec indication éventuelle de la ou des dérives constatées• store these reports according to one or a plurality of wavelengths in a memory device linked to the device for later use, for example in a flash memory or an E2prom well known to electronics engineers i recalculate these reports after all or part of the measurements made with the device • compare these reports with the reports previously stored in the device π carry out corrections according to a predefined algorithm if there is one or more observed drifts π Provide the result of the corrected measurement, with possible indication of the drifts observed
Exemple non limitatif de procédure de correction automatique selon la troisième partie de l'invention :Non-limiting example of an automatic correction procedure according to the third part of the invention:
soit un dispositif optoélectronique dans lequel la relation liant la position xi d'un groupement de pixels rouge, vert, bleu, avec la longueur d'onde λi d'un faisceau lumineux incident sur ce groupement de pixels est du type linéaire λi≈axi dans laquelle a est une constante. Une mesure a permis la connaissance des signaux Vb(xi), Vv(xi),or an optoelectronic device in which the relation linking the position xi of a group of red, green, blue pixels with the wavelength λi of a light beam incident on this group of pixels is of the linear type λi≈axi in which a is a constant. A measurement made it possible to know the signals Vb (xi), Vv (xi),
Vr(xi) émanant des pixels respectivement bleu, vert, et rouge situés à la position xiVr (xi) emanating from the blue, green and red pixels respectively located at position xi
Les rapports Vb(xi)/Vv(xi) (7) et Vr(xi)/Vv(xi) (9) sont calculés ainsi que les différences, Vb(xi)/Vv(xi) - Sbxi(λ)/Svxi(λ) notées Δbv(xi) (5) pour les pixels du groupement xi correspondants de manière prédéterminée à la bande spectrale 450 nm à 550 nm et Vr(xi) Vv(xi) - Srxi(λ)/Svxi(λ) notées Δrv(xi) (6) pour les pixels du groupement xi correspondants de manière prédéterminée à la bande spectrale 550 nm à 650 nmThe ratios Vb (xi) / Vv (xi) (7) and Vr (xi) / Vv (xi) (9) are calculated as well as the differences, Vb (xi) / Vv (xi) - Sbxi (λ) / Svxi (λ) denoted Δbv (xi) (5) for the pixels of the grouping xi corresponding in a predetermined manner to the spectral band 450 nm to 550 nm and Vr (xi) Vv (xi) - Srxi (λ) / Svxi (λ) denoted Δrv (xi) (6) for the pixels of the grouping xi corresponding in a predetermined manner to the spectral band 550 nm to 650 nm
Une droite d'approximation, réalisée à l'aide de méthodes bien connues telle que la méthode des moindres carrés, est calculée à partir des Δbv(xi) et des Δrv(xi) pour les positions xi appartenant aux bandes spectrales 450nm à 650 nm. Cette droite a pour équation y≈cxi +dAn approximation line, produced using well-known methods such as the method of least squares, is calculated from Δbv (xi) and Δrv (xi) for the positions xi belonging to the spectral bands 450nm at 650 nm . This line has the equation y≈cxi + d
La relation λi≈axi est alors modifiée ,pour cette mesure, par λi≈exi +f ,e et f étant des constantes qui dépendent des constantes c et d selon une loi empirique qui est déterminée pour chaque famille de dispositif optoélectronique .The relation λi≈axi is then modified, for this measurement, by λi≈exi + f, e and f being constants which depend on the constants c and d according to an empirical law which is determined for each family of optoelectronic device.
Si l'un ou l'autre des Δbv(xi) ou Δrv(xi) dépasse un seuil prédéterminé la mesure pourra être rejetée et une nouvelle mesure pourra être requise.If either Δbv (xi) or Δrv (xi) exceeds a predetermined threshold, the measurement may be rejected and a new measurement may be required.
Cette procédure est répétée après chaque mesure This procedure is repeated after each measurement

Claims

Revendications claims
1) procédure de correction automatique des mesures effectuées à l'aide de spectromètres, spectrophotomètres ou colorimètres utilisant des dispositifs de détection optoélectronique de type caméra CCD ou imageur CMOS caractérisée en ce qu'elle utilise un dispositif de détection optoélectronique de type couleur constitué d'une pluralité de groupements de 3 pixels , un pixel dit bleu étant muni d'un filtre bleu , l'autre pixel dit vert muni d'un filtre vert et le troisième pixel dit rouge muni d'un filtre rouge1) procedure for automatic correction of the measurements made using spectrometers, spectrophotometers or colorimeters using optoelectronic detection devices of the CCD camera or CMOS imager type, characterized in that it uses an optoelectronic detection device of the color type consisting of a plurality of groupings of 3 pixels, one pixel called blue being provided with a blue filter, the other pixel known as green provided with a green filter and the third pixel known as red provided with a red filter
2) procédure de correction automatique de mesures selon la revendication 1 caractérisée en ce que, pour tout ou partie des groupements de pixels dits bleu, vert et rouge, constitutifs du dispositif optoélectronique de l'appareil de mesure et situés chacun à une position propre et prédéterminée xi sur le dit dispositif optoélectronique , les rapports des sensibilités des pixels bleus sur la sensibilité des pixels verts Sbxi(λ)/Svxi(λ) (8) et des pixels rouges sur la sensibilité des pixels verts Srxi(λ)/Svxi(λ) (10) sont mesurés au cours de la fabrication ,soit du dispositif optoélectronique ,soit de l'appareil de mesure, en fonction d'une ou une pluralité de longueurs d'ondes λ appartenant aux bandes spectrales où il y a recouvrement soit des sensibilités des pixels bleus et verts soit des sensibilités des pixels rouges et verts2) automatic measurement correction procedure according to claim 1 characterized in that, for all or part of the so-called blue, green and red pixel groups, constituting the optoelectronic device of the measuring device and each located at a proper position and predetermined xi on said optoelectronic device, the ratios of the sensitivities of the blue pixels on the sensitivity of the green pixels Sbxi (λ) / Svxi (λ) (8) and of the red pixels on the sensitivity of the green pixels Srxi (λ) / Svxi ( λ) (10) are measured during manufacture, either of the optoelectronic device or of the measuring device, as a function of one or a plurality of wavelengths λ belonging to the spectral bands where there is overlap or sensitivities of blue and green pixels or sensitivities of red and green pixels
3) procédure de correction automatique de mesures selon la revendication 2 caractérisée en ce que les dits rapports (8) et (10) sont stockés dans un dispositif mémoire lié à l'appareil3) automatic measurement correction procedure according to claim 2 characterized in that said reports (8) and (10) are stored in a memory device linked to the device
4) procédure de correction automatique de mesures selon la revendication 3 caractérisée en ce que, après chaque mesure effectuée avec l'appareil, sont effectués, de manière automatique par un dispositif calculateur lié à l'appareil de mesure, pour chaque groupement de pixels bleu, vert, et rouge du dispositif de détection optoélectronique: " le calcul des rapports Vb(xi)/Vv(xi) (7) et Vr(xi)/Vv(xi) (9) des signaux Vb(xi), Vv(xi), Vr(xi) émanant respectivement du pixel bleu , du pixel vert ,et du pixel rouge du groupement4) automatic measurement correction procedure according to claim 3 characterized in that, after each measurement carried out with the device, are automatically carried out by a calculating device linked to the measuring device, for each grouping of blue pixels , green, and red of the optoelectronic detection device: "the calculation of the ratios Vb (xi) / Vv (xi) (7) and Vr (xi) / Vv (xi) (9) of the signals Vb (xi), Vv (xi), Vr (xi) respectively emanating from the pixel blue, green pixel, and red pixel grouping
D le calcul de la différence (5) entre le dit rapport (7) et le dit rapport (8) π le calcul de la différence (6) entre le dit rapport (9) et le dit rapport (10) p la correction de la relation qui lie la position xi du groupement avec la longueur d'onde λ des faisceaux de lumière incidents sur ledit groupement suivant un algorithme prédéfini en fonction du résultat des dites différences (5) et (6) D the calculation of the difference (5) between said ratio (7) and said ratio (8) π the calculation of the difference (6) between said ratio (9) and said ratio (10) p the correction of the relation which links the position xi of the grouping with the wavelength λ of the light beams incident on said grouping according to a predefined algorithm as a function of the result of said differences (5) and (6)
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0646784A1 (en) * 1993-09-07 1995-04-05 Bayer Corporation Video test strip reader and method for evaluating test strips
WO2001015597A1 (en) * 1999-08-31 2001-03-08 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Imaging apparatus for displaying concentration ratios
WO2002001209A1 (en) * 2000-06-23 2002-01-03 Teradyne, Inc. Compensation system and related techniques for use in a printed circuit board inspection system
WO2002039094A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Arkray, Inc. Measuring method and instrument comprising image sensor
US6400468B1 (en) * 1998-03-31 2002-06-04 International Business Machines Corporation Smoothing calibration files to improve reproduction of digitized images
US20020071041A1 (en) * 2000-12-07 2002-06-13 Pine Joshua I. Enhanced resolution mode using color image capture device
US20020122123A1 (en) * 2001-03-01 2002-09-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Defective pixel specifying method, defective pixel specifying system, image correcting method, and image correcting system
US20020122192A1 (en) * 2000-12-08 2002-09-05 Gretag-Macbeth Ag Device for the pixel-by-pixel photoelectric measurement of a planar measured object
US6452179B1 (en) * 1998-08-14 2002-09-17 Global Technovations, Inc. On-site analyzer

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0646784A1 (en) * 1993-09-07 1995-04-05 Bayer Corporation Video test strip reader and method for evaluating test strips
US6400468B1 (en) * 1998-03-31 2002-06-04 International Business Machines Corporation Smoothing calibration files to improve reproduction of digitized images
US6452179B1 (en) * 1998-08-14 2002-09-17 Global Technovations, Inc. On-site analyzer
WO2001015597A1 (en) * 1999-08-31 2001-03-08 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Imaging apparatus for displaying concentration ratios
WO2002001209A1 (en) * 2000-06-23 2002-01-03 Teradyne, Inc. Compensation system and related techniques for use in a printed circuit board inspection system
WO2002039094A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Arkray, Inc. Measuring method and instrument comprising image sensor
US20020071041A1 (en) * 2000-12-07 2002-06-13 Pine Joshua I. Enhanced resolution mode using color image capture device
US20020122192A1 (en) * 2000-12-08 2002-09-05 Gretag-Macbeth Ag Device for the pixel-by-pixel photoelectric measurement of a planar measured object
US20020122123A1 (en) * 2001-03-01 2002-09-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Defective pixel specifying method, defective pixel specifying system, image correcting method, and image correcting system

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