CN103017907A - 图像式彩色分析仪的校正方法及测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种图像式彩色分析仪的校正方法及测量装置，主要以滤镜式彩色分析仪为基础架构，搭配分光式频谱仪进行即时校正与测量，所提出的校正方法，可针对不同样品的发光特性来进行校正与测量，先通过分光式频谱仪所量得一单点的频谱，与由滤镜式彩色分析仪所量得一二维色度与辉度的信息作比对，得到其二维校正函数后，再利用此校正函数以计算出全域的色度值及辉度值，可提高滤镜式彩色分析仪对于不同发光样品的测量准确性与便利性。
Description
技术领域
本发明涉及图像式彩色分析仪的校正，尤其涉及一种图像式彩色分析仪的校正方法及测量装置。
背景技术
在现今大尺寸发光样品的检测需求下，如显示器、手机面板、LED灯条、照明灯具...等，如果以单点式进行测量，其测量时间势必增加许多，因此必须以滤镜式面型彩色分析仪来增加测量面积，以提高测量效率。而滤镜式彩色分析仪的原理主要以三片滤光片的穿透率曲线，与面型检测器的响应度曲线作结合，来模拟出国际照明委员会(CIE)配色函数
在测量时分别切换此三片滤光片，因此在一次测量下，便可取得二维视野内各点的色度值与辉度值，不过滤镜式彩色分析仪在针对不同样品时，皆需要重新进行校正，原因在于不同的样品发光特性、频谱曲线皆有所差异，如CCFL、多晶型LED(RGB混光)、单晶型LED(蓝光LED+YAG/TAG)...等，有鉴于此，势必需要一即时校正的架构，来提高测量准确性与便利性。
请参考Olympus Optical公司所发表的美国专利US5,986,767，主要提出一运用于彩色分析仪的滤波方法，其中包括最大峰值搜寻法(MaximumValue Extraction)、傅立叶变换法(Fourier Transform Method)等，并通过这些方法与后端的数值分析方法作结合，以达到测量色度的目的，但其内容较偏重以软件的方法作频谱曲线的萃取，并利用数值方法来计算出三刺激值X、Y、Z，进而求得二维视野内各点的色度值与辉度值。
请参考Radiant Imaging公司所发表的专利US7,012,633，其主要提出一彩色分析的校正方法，首先通过测量已知辉度值的单一颜色光源，来计算出误差相关矩阵(Error Correction Matrix)，接着再以已知色度或光谱的光源与误差相关矩阵来计算出四个滤片的校正系数Cx1、Cx2、Cy、Cz，但该方法在测量前须已知样品的光谱与色度，并且针对不同颜色光源要重新计算出误差相关矩阵与校正系数，且利用频谱方程式进行校正时，仍需要380nm到780nm波段的频谱，无法进行即时校正与自由选取波段校正，因此使用上仍有不便之处。
综观以上专利，目前滤镜式彩色分析仪在校正上仍无法达到即时，且针对不同样品时，亦需要重新校正才能进行测量。
基于上述问题，发明人提出了一种图像式彩色分析仪的校正方法及测量装置，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明在于提供一种图像式彩色分析仪的校正方法及测量装置，其以滤镜式彩色分析仪为基础进行测量，在测量色度与辉度过程中，再以单点分光式光谱仪进行即时校正，由单点光谱信息与二维滤镜式图像进行比对，计算出图像各点的校正函数，藉此可提高不同样品时的测量准确性与便利性，并符合大面积发光样品的线上检测需求。
为达上述说法，本发明提供一种图像式彩色分析仪的校正方法，其步骤包含：以一滤镜式彩色分析仪取得空间上每一点(x，y)的一校正函数F(x，y)；以该滤镜式彩色分析仪取得空间上每一点(x，y)的色度值C(x，y)及辉度值L(x，y)；以一光谱仪取得至少一颜色单点(xp，yp)的一频谱数据S(xp，yp)；以一处理器接收该滤镜式彩色分析仪的该色度值C(x，y)、该辉度值L(x，y)与该校正函数F(x，y)，以及该光谱仪的该单点(xp，yp)的该频谱数据S(xp，yp)，再通过该处理器进行比对以获得该单点(xp，yp)的一第一参数KC及一第二参数KL，其中该第一参数KC＝S(xp，yp)/C(xp，yp)及该第二参数KL＝S(xp，yp)/L(xp，yp)；以该处理器计算一全域色度校正函数C’(x，y)＝F(x，y)×KC及一全域辉度校正函数L’(x，y)＝F(x，y)×KL；以及该处理器取得校正后的全域色度值C”(x，y)＝C(x，y)×C’(x，y)及全域辉度值L”(x，y)＝L(x，y)×L’(x，y)。
而为达上述说法，本发明提供一种图像式彩色分析仪的测量装置，包含：一彩色分析仪，具有一透镜组、至少一彩色滤光片及一二维阵列检测器，该透镜组与该二维阵列检测器间隔一距离并邻近一样品设置，该二维阵列检测器远离该样品设置，该至少一彩色滤光片设置在该透镜组与该二维阵列检测器之间，该二维阵列检测器经过该至少一彩色滤光片并通过该透镜组获取该样品上的一图像范围及一光学数据；一频谱仪，邻近该彩色分析仪设置，该频谱仪具有一集光透镜及一光谱仪，该集光透镜与该光谱仪间隔设置，且该集光透镜邻近该样品设置，该光谱仪远离该样品设置，该光谱仪通过该集光透镜在该图像范围内取得一校正点数据；以及一处理器，与该彩色分析仪及该频谱仪电性连接，并接收该彩色分析仪的该图像范围与该光学数据及该频谱仪的该校正点数据，以进行数据比对与处理。
附图说明
图1是表示本发明图像式彩色分析仪的测量装置的架构示意图。
图2是表示本发明图像式彩色分析仪的校正方法应用于一单点单一颜色校正的示意图。
图3是表示本发明图像式彩色分析仪的校正方法应用于一单点三个不同颜色校正的示意图。
【主要元件符号说明】
1 图像式彩色分析仪的测量装置
2 彩色分析仪
21 透镜组
22 彩色滤光片
23 二维阵列检测器
3 频谱仪
31 集光透镜
32 光谱仪
4 处理器
5 样品
Q 校正点
R 图像范围
步骤S10～S16 依据本发明一校正方法的步骤
步骤S21～S24 依据本发明另一校正方法的步骤
具体实施方式
虽然本发明通过几个实施例进行解释，但是并不表示本发明将受限于下列图式及具体实施方式。
请参阅图1，其表示本发明图像式彩色分析仪的测量装置的结构示意图；本发明图像式彩色分析仪的测量装置1包括一彩色分析仪2、一频谱仪3以及一处理器4。
彩色分析仪2具有一透镜组21、至少一彩色滤光片22及一二维阵列检测器23，二维阵列检测器23可为一电荷耦合元件(CCD，Charge-coupledDevice)，至少一彩色滤光片22设置在透镜组21与二维阵列检测器23之间，而彩色滤光片22为多个时，可为转轮式结构；二维阵列检测器23经过至少一彩色滤光片22并通过透镜组21获取样品5上的一图像范围R及一光学数据，光学数据至少包括色度值C(x，y)、辉度值L(x，y)与校正函数F(x，y)。
频谱仪3邻近彩色分析仪2设置，其两者可为一单一系统，但并不以此为限；频谱仪3具有一集光透镜31及一光谱仪32，光谱仪32通过集光透镜31在图像范围R内取得一校正点数据(校正点Q)。
处理器4与彩色分析仪2及频谱仪3电性连接，并接收彩色分析仪2的图像范围R与其光学数据，及频谱仪3的校正点数据，以进行数据比对与处理。
请参考图2，其表示本发明图像式彩色分析仪的校正方法应用于一单一颜色单点校正的示意图；步骤如下：
步骤S11：以滤镜式彩色分析仪2取得图像范围R上每一点(x，y)的一校正函数F(x，y)，如果已取得则进行以下步骤；
步骤S12：以滤镜式彩色分析仪2取得图像范围R上每一点(x，y)的色度值C(x，y)及辉度值L(x，y)；
步骤S13：以频谱仪3取得至少一单一颜色单点(xp，yp)的一频谱数据S(xp，yp)；
步骤S14：以处理器4接收滤镜式彩色分析仪2的色度值C(x，y)、辉度值L(x，y)与校正函数F(x，y)，以及频谱仪3的单点(xp，yp)的频谱数据S(xp，yp)，再通过处理器4进行比对以取得单点(xp，yp)的一第一参数KC及一第二参数KL，其中第一参数KC＝S(xp，yp)/C(xp，yp)及第二参数KL＝S(xp，yp)/L(xp，yp)；
步骤S15：以处理器4计算一色度全域校正函数C’(x，y)及一辉度全域校正函数L’(x，y)，其中色度全域校正函数C’(x，y)＝F(x，y)×KC，辉度全域校正函数L’(x，y)＝F(x，y)×KL；以及
步骤S16：处理器4取得校正后图像范围R的全域色度值C”(x，y)及全域辉度值L”(x，y)，其中全域色度值C”(x，y)＝C(x，y)×C’(x，y)，全域辉度值L”(x，y)＝L(x，y)×L’(x，y)。
其中，校正函数F(x，y)为0到1之间的数值。
以上步骤S11校正函数的取得是可为选择性，即每次作业前仅须取得一次即可进行以下的比对与计算。
请再参考图3，其表示本发明图像式彩色分析仪的校正方法应用于一单点的三个不同颜色(R，G，B)校正的示意图；本发明的校正方法可如此应用，但并不以此为限，其步骤如下：
步骤S11：以滤镜式彩色分析仪2取得图像范围R上每一点(x，y)的一校正函数F(x，y)，如果已取得则进行以下步骤；
步骤S12：以滤镜式彩色分析仪2取得图像范围R上每一点(x，y)的色度值CR，G，B(x，y)及辉度值LR，G，B(x，y)；
步骤S21：以频谱仪3取得一单点(xp，yp)三个不同颜色的各自频谱数据SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)；
步骤S22：以处理器4接收滤镜式彩色分析仪2的色度值CR，G，B(x，y)、辉度值LR，G，B(x，y)与校正函数F(x，y)，以及频谱仪3的单点(xp，yp)的各频谱数据SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)，再通过处理器4进行比对以取得单点(xp，yp)的各频谱数据SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)的一第一参数KC及一第二参数KL，其中第一参数KC＝SR，G，B(xp，yp)/C(xp，yp)及第二参数KL＝SR，G，B(xp，yp)/L(xp，yp)；
步骤S23：以处理器4计算各频谱数据SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)的一全域色度校正函数C’R，G，B(x，y)及一全域辉度校正函数L’R，G，B(x，y)，其中全域色度校正函数C’R，G，B(x，y)＝F(x，y)×KC，全域辉度校正函数L’R， G，B(x，y)＝F(x，y)×KL；以及
步骤S24：处理器4取得校正后图像范围R的全域色度值C”(x，y)及全域辉度值L”(x，y)，其中全域色度值C”R，G，B(x，y)＝CR，G，B(x，y)×C’R，G，B(x，y)及全域辉度值L”R，G，B(x，y)＝LR，G，B(x，y)×L’R，G，B(x，y)。
通过上述的架构与方法，在测量过程中可达到即时校正的功能，藉以提高滤镜式彩色分析仪对于不同样品的测量准确性。总结之，首先以滤镜式彩色分析仪架构的二维阵列检测器与彩色滤光片，取得样品的色度与辉度信息，并且由光谱仪取得的频谱进行判断其校正次数，其中若样品为单晶型LED则只作一次校正(单色)，此校正以单点分光式光谱仪进行测量，取得样品的频谱信息，并将滤镜式全域色度、辉度数据与分光式单点数据作比对，计算其全域的频谱校正函数，通过此二维校正函数来取得全域色度与辉度信息。
再者同理，如果样品为须以多色校正进行时，例如：多晶型LED(RGB混白光)，则先将样品分别切换为RGB三色进行校正，并分别取得RGB三色频谱信息，此校正仍由单点分光式光谱仪进行测量，并将与滤镜式全域色度、辉度数据作一比对，取得三色频谱校正函数，再计算出图像范围R的全域校正后各色的色度与辉度信息。
因此，以滤镜式彩色分析仪为基础进行测量，在测量色度与辉度过程中，以单点分光式光谱仪进行即时校正，由单点频谱信息与二维滤镜式图像信息进行比对，计算出图像各点的校正函数及真实的色度与辉度信息，藉此可提高不同样品时的测量准确性与便利性，并符合大面积发光样品的线上检测需求。
虽然本发明以以上的实施例进行解释，但是这并不构成对本发明的任何限制，本领域的技术人员根据本发明的思想能够构造出很多其他类似实施例，这些均在本发明权利要求书要求保护的范围之中。
Claims (10)
1.一种图像式彩色分析仪的校正方法，包含：
以一滤镜式彩色分析仪取得一图像范围上每一点的一色度值及一辉度值；
以一频谱仪取得至少一单一颜色单点的一频谱数据；
以一处理器接收该滤镜式彩色分析仪的该色度值、该辉度值与一校正函数，以及该频谱仪的该单点的该频谱数据，再通过该处理器进行比对以取得该单点的一第一参数及一第二参数，其中该第一参数为该频谱数据与该色度质的比值，且该第二参数为该频谱数据与该辉度值的比值；
以该处理器计算一全域色度校正函数及一全域辉度校正函数，其中该全域色度校正函数等于该校正函数再乘上该第一参数，该全域辉度校正函数等于该校正函数再乘上该第二参数；以及
该处理器取得校正后的该图像范围的一全域色度值及一全域辉度值，其中该全域色度值等于该色度值乘上该全域色度校正函数，该全域辉度值等于该辉度值乘上该全域辉度校正函数。
2.如权利要求1所述的图像式彩色分析仪的校正方法，其中，在以一滤镜式彩色分析仪取得一图像范围上每一点的一色度值及一辉度值的步骤之前，还包括以该滤镜式彩色分析仪取得该图像范围上每一点的该校正函数，如果已取得则进行后续步骤。
3.如权利要求1所述的图像式彩色分析仪的校正方法，其中，该校正函数为0到1之间的数值。
4.如权利要求1所述的图像式彩色分析仪的校正方法，其中，该滤镜式彩色分析仪与该频谱仪为一单一系统。
5.如权利要求1所述的图像式彩色分析仪的校正方法，其中，该处理器与该彩色分析仪及该频谱仪电性连接。
6.一种图像式彩色分析仪的测量装置，包含：
一彩色分析仪，具有一透镜组、至少一彩色滤光片及一二维阵列检测器，该透镜组与该二维阵列检测器间隔一距离并邻近一样品设置，该二维阵列检测器远离该样品设置，该至少一彩色滤光片设置在该透镜组与该二维阵列检测器之间，该二维阵列检测器经过该至少一彩色滤光片并通过该透镜组获取该样品上的一图像范围及一光学数据；
一频谱仪，邻近该彩色分析仪设置，该频谱仪具有一集光透镜及一光谱仪，该集光透镜与该光谱仪间隔设置，且该集光透镜邻近该样品设置，该光谱仪远离该样品设置，该光谱仪通过该集光透镜在该图像范围内取得一校正点数据；以及
一处理器，与该彩色分析仪及该频谱仪电性连接，并接收该彩色分析仪的该图像范围与该光学数据及该频谱仪的该校正点数据，以进行数据比对与处理。
7.如权利要求6所述的图像式彩色分析仪的测量装置，其中，该光学数据至少包括色度值、辉度值与校正函数。
8.如权利要求6所述的图像式彩色分析仪的测量装置，其中，该校正点为三个不同颜色单点。
9.如权利要求7所述的图像式彩色分析仪的测量装置，其中，该校正函数为0到1之间的数值。
10.如权利要求6所述的图像式彩色分析仪的测量装置，其中，该滤镜式彩色分析仪与该频谱仪为一单一系统。
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