CN103512659B - 光谱仪的可拆卸周边装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光谱仪的可拆卸周边装置，其包括本体、光源模块、接收头、光感测模块与控制模块。光源模块包括至少二个具有不同输出光谱的光源。上述光源所输出的光是以第一预设角度射入量测区。接收头可拆卸光学耦合光谱仪的光输入端。接收头的光轴与量测区的法线夹第二预设角度。光感测模块用以感测各光源所输出的光并据以输出对应的光强度信号。控制模块可依据上述光强度信号控制各光源的光强度。通过本发明可使光谱仪更便于量测颜色。

Description

光谱仪的可拆卸周边装置

技术领域

本发明是有关于一种光谱仪的周边装置，且特别是有关于一种能使光谱仪便于量测颜色的周边装置。

背景技术

光谱仪(Spectrometer)是将成分复杂的光，分解为光谱线的科学仪器，其分光器可由棱镜(Prism)、彩色滤光片(Colorfilter)或光栅(Grating)构成。

光谱仪也可以用来量测颜色，作为色度计(colorimeter)。然而光谱仪要作为色度计来使用，需搭配适当的光源以及适当的量测环境。对于使用者而言，架设适当的光源与量测环境是相当繁琐且困难的事情。以下作详细的说明。

首先，要确保光源所输出的光可以维持相当程度地均匀且准直。一般来说，会在光源增设一些光学元件，例如准直镜与聚焦镜，使光源所输出的光能够均匀且准直。接着，要使用固定架把光源固定住，并仔细调整光源的角度，使光源所输出的光以一预设角度入射待测物。

当单一光源所输出的光谱不够广，则需要增设多组光源。所有光源都需经过调整，使其输出的光能够均匀且准直，并以同样的预设角度入射待测物。除此之外还需要调整各光源的光斑皆重迭照在待测物上。接着，再通过固定架固定光谱仪，使光谱仪的光输入端面对着待测物的法线方向。

值得一提的是，当光谱仪每次要作为色度计使用，皆需经过上述繁琐且困难的流程，藉以架设适当的光源与量测环境。特别是每次架设的光源与量测环境都略有不同，因此对于相同的待测物而言，每次量测的结果也略有不同。

综合上述，现有技术的光谱仪要作为色度计使用，不但使用上相当麻烦，量测结果也不准确。

发明内容

本发明提供一种光谱仪的可拆卸周边装置，使光谱仪可用来量测颜色。

本发明提供一种光谱仪的可拆卸周边装置，使光谱仪便于量测颜色。

本发明提出一种光谱仪的可拆卸周边装置，其包括一本体、一光源模块、一接收头、一光感测模块与一控制模块。本体定义一量测区。光源模块配置于本体。光源模块包括至少二个具有不同输出光谱的光源。上述光源所输出的光是以一第一预设角度射入量测区。第一预设角度与一颜色量测标准相关。接收头配置于本体，且可拆卸光学耦合光谱仪的一光输入端。接收头的光轴与量测区的法线夹一第二预设角度。第二预设角度与颜色量测标准相关。光感测模块配置于本体，用以感测各光源所输出的光并据以输出对应的一光强度信号。控制模块电性连接光源模块与光感测模块，可依据上述光强度信号控制各光源的光强度。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一准直镜。准直镜配置于本体，且位于量测区与接收头之间的光学路径上。准直镜例如是穿透式准直镜、反射式准直镜，或聚光透镜。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一散热装置。散热装置配置于光源模块附近，并电性连接控制模块。控制模块可依据光源模块的操作状态控制散热装置对光源模块进行散热。散热装置例如是风扇，具有不同转速模式。光源模块的操作状态例如有启动状态、关闭状态或多阶亮度状态。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一人机界面。人机界面电性连接控制模块，可用以供使用者互动。人机界面包括触碰式荧幕、显示荧幕、指示灯、开关、按钮、喇叭或扬声器...等。

在本发明的一实施例中，本体包括一支架结构。支架结构可用以抵住放置一待测物的平面，使待测物落于量测区中。如此一来，光谱仪可通过可拆卸周边装置而作为接触式色度计。

在本发明的一实施例中，本体包括一悬挂结构。悬挂结构可用以悬挂于一固定装置，使放置于一平面的一待测物落于量测区中。如此一来，光谱仪可通过可拆卸周边装置而作为非接触式色度计。

在本发明的一实施例中，本体包括一消光体。消光体形成一光密闭空间，使量测区位于光密闭空间内。如此一来，可避免杂散光干扰。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一光纤。光纤可拆卸光学耦合于接收头与光输入端之间。

在本发明的一实施例中，光源模块更包括至少一聚光镜。上述聚光镜配置于上述光源的一光轴上，且配置于上述光源与量测区之间。上述聚光镜所收集的光能量小于上述光源的总输出光能量的60%。上述光源为发光二极管。如此一来可提升光的准直度与均匀度。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一沟通界面模块。沟通界面模块可拆卸电性连接于控制模块与光谱仪的一电传输界面之间，使光源模块的点灯时序与光谱仪的量测程序能相互配合。如此一来可延长光源模块的寿命，也可达成省电功效。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一沟通界面模块。沟通界面模块可拆卸电性连接于控制模块与光谱仪的一电传输界面之间，使光源模块的输出光能量与光谱仪的积分时间能相互配合。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一沟通界面模块。沟通界面模块可拆卸电性连接于控制模块与光谱仪的一电传输界面之间，使控制模块能依据光谱仪所量测的一光谱信息输出一色坐标信息。上述色坐标信息例如是CIEXYZ色坐标信息或CIELAB色坐标信息。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一沟通界面模块。沟通界面模块可拆卸电性连接于控制模块与光谱仪的一电传输界面之间，使控制模块能依据光谱仪所量测的一光谱信息控制各光源的光平衡。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一沟通界面模块。沟通界面模块可拆卸电性连接于控制模块与光谱仪的一电传输界面之间。沟通界面模块包括一可程序化单元。可程序化单元能被更新，使可拆卸周边装置能适用于另一光谱仪。

在本发明的一实施例中，控制模块可依据各光强度信号分别控制各光源的光强度。如此一来，各光源能分别输出一稳定强度的光。

在本发明的一实施例中，控制模块可依据各光强度信号控制各光源的光平衡。

在本发明的一实施例中，接收头所接收的光为来自放置于量测区的一待测物的散射光。可拆卸周边装置为反射式颜色量测的周边装置。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括至少一非均匀遮光片。上述非均匀遮光片配置于上述光源的一光轴上，且配置于上述光源与量测区之间。非均匀遮光片的各区遮光率与光源的输出光能量分布成正相关，藉以抑制输出光能量过高的区域，提升光的均匀度。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一积分球。积分球配置于本体。积分球具有至少一光接收端与至少一光输出端。积分球的光接收端光学耦合光源模块。积分球的光输出端光学耦合接收头。测量区被定义于积分球中。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括一沟通界面模块。沟通界面模块可拆卸电性连接于控制模块与光谱仪的一电传输界面之间。光感测模块包括一第二光谱仪，上述光强度信号为第二光谱仪所产生的第二光谱信息。第二光谱信息能用以对光谱仪所产生的一第一光谱信息进行光谱飘移校正或光谱强度校正。

在本发明的一实施例中，可拆卸周边装置更包括至少一分光镜。分光镜配置于光源模块与量测区的光学路径之间，用以将输出至量测区的光分光至光感测模块。

从另一角度来看，本发明提出一种光谱仪的可拆卸周边装置，其包括一本体、一光源模块、一第一接收头、一第二接收头、一沟通界面模块与一控制模块。本体定义一量测区。光源模块配置于本体。光源模块包括至少二个具有不同输出光谱的光源，上述光源所输出的光是以一第一预设角度射入量测区。第一接收头配置于本体，且可拆卸光学耦合光谱仪的一光输入端。第一接收头的光轴与量测区的法线夹一第二预设角度。第一预设角度与第二预设角度与该颜色量测标准相关。第二接收头可拆卸光学耦合一光感测模块。光感测模块能通过第二接收头感测各光源所输出的光并据以输出对应的一光强度信号。沟通界面模块可拆卸电性连接光感测模块与光谱仪的其一。控制模块电性连接沟通界面模块。

在本发明的一实施例中，沟通界面模块更可拆卸电性连接光感测模块与另一光谱仪。

在本发明的一实施例中，控制模块依据上述光强度信号控制各光源的光强度。

基于上述，本发明的可拆卸周边装置可使光谱仪更便于量测颜色。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的第一实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图2A是依照本发明的第一实施例的一种光源模块在进行光平衡调整之前的光谱示意图。

图2B是依照本发明的第一实施例的一种光源模块在进行光平衡调整之后的光谱示意图。

图3是依照本发明的第二实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图4是依照本发明的第三实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图5是依照本发明的第四实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图6是依照本发明的第五实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图7是依照本发明的第六实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图8是依照本发明的第七实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图9是依照本发明的第八实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图10是依照本发明的第九实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图11是依照本发明的第十实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

图12是依照本发明的第十一实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。

【主要元件符号说明】

10：光谱仪

20～29、201：可拆卸周边装置

30、31：本体

40：光源模块

41、42：光源

50：接收头

60：光感测模块

61、62：光感测器

70：控制模块

80：量测区

90：待测物

100：支架结构

101：光输入端

102：分光器

103：感光元件

104：控制单元

105：电传输界面

110：准直镜

121、122：聚光镜

130：悬挂结构

140：散热装置

150：人机界面

160：沟通界面模块

171、172：非均匀遮光片

180：积分球

191、192：分光镜

具体实施方式

现有技术要将光谱仪作为色度计来使用相当不方便。反观，本发明的实施例所提出的可拆卸周边装置具有可拆卸设计，可轻易地在光谱仪上拆卸，让光谱仪可作为色度计或色差计使用。可拆卸周边装置中的光源、量测区与接收头的相对位置都已经按照颜色量测标准固定住。可拆卸周边装置安装于光谱仪后，使用者无需再自行调整可拆卸装置中各元件之间的相对位置。可拆卸周边装置包括至少二个具有不同输出光谱的光源，可提升光源模块的光谱输出范围。可拆卸周边装置还包括光感测模块，可感测各光源所输出的光。当光源长时间使用而衰减时，控制模块可通过光感测模块所感测到的信号调整各光源的光强度，藉以改善光衰减问题。控制模块也可以依据光感测模块的信号，对各光源作初始化调整，藉以平衡各光源的光强度，如此一来可改善部分输出光谱的光太强或太弱的问题。

承上述，可拆卸周边装置还可通过拆卸，轮流供不同的光谱仪使用。可针对不同颜色量测标准准备相对应的可拆卸周边装置，当要采用不同的颜色量测标准来量测颜色时，只需要光谱仪更换可拆卸周边装置。另外，不同光谱仪的感度与解析度都略有不同，当同一个可拆卸周边装置安装在感度与解析度较好的光谱仪上，可提升量测颜色的准确性。以下配合图式做更详细地说明，其中相同或相似的元件以相同标号表示。

图1是依照本发明的第一实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请参照图1，在本实施例中，光谱仪10以简化架构为例进行说明，其包括光输入端101、分光器102、感光元件103、控制单元104与电传输界面105。但实际上光谱仪10还包括其他元件，例如狭缝(Slit)、波导装置(Waveguide)、滤光片(Filter)、二阶滤光片(Secondorderfilter)、聚光镜(Condenser)、准直镜(Collimator)、分光镜(Beamsplitter)及其组合，在此不再赘述。在本实施例中，光输入端101可用来接收待进行光谱分析的光。分光器102可用来将不同波长的光分开，例如是反射式光栅。感光元件103可用来将不同波长光信号分别转换为电信号，例如是电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice，简称CCD)。控制单元104可用来控制各电子元件、计算信息或与其他外部元件沟通。举例来说，控制单元104可依据感光元件103所输出的电信号产生光谱信息。本实施例所列举的光谱仪10仅是一种选择实施例，本领域技术者可依其需求改用其他架构的光谱仪，例如利用滤光片来分光的光谱仪、利用菱镜(prism)来分光的光谱仪、或利用其他方式来分光的光谱仪。

另一方面，可拆卸周边装置20可包括本体30、光源模块40、接收头50、光感测模块60与控制模块70。光源模块40、接收头50与光感测模块60配置于本体30。通过本体30，光源模块40、接收头50与光感测模块60的相对位置会被固定，量测区80也会随之被定义出来。更具体地说，可拆卸周边装置20是设计为接触式。本体30还包括支架结构100。支架结构100可用以抵住放置待测物90的平面，使待测物90落于量测区中。如此一来，光谱仪10可通过可拆卸周边装置20而作为接触式色度计。在其他实施例中，支架结构100也可用来抵住待测物90，使待测物90的一待测部落于量测区80中。如此则可对上述待测部进行颜色量测。接收头50为可拆卸设计，可光学耦合光谱仪10的光输入端101。接收头50例如可通过光纤(Opticalfiber)光学耦合光谱仪10的光输入端101。控制模块70电性连接光源模块40与光感测模块60。

在本实施例中，光源41、42、接收头50与量测区80的相对位置是依照颜色量测标准所配置。在本实施例中，是以45度x颜色量测标准的配置方式。更具体地说，光源41、42所输出的光是以45度射入量测区80。接收头50是对着量测区80收光。更具体地说，接收头50的光轴是正对着量测区80的法线，亦即接收头50的光轴与量测区80的法线之夹角为0度。需一提的是，45度x颜色量测标准的配置方式仅是一种选择实施例，在其他实施例中也可采用不同的颜色量测标准，例如45度a、0度或8度…等颜色量测标准。在本实施例中，光源41、42与接收头50虽配置在同一平面上，但其仅是一种选择实施例。在其他实施例中，光源41、42与接收头50也可以配置在不同平面上。本实施例中，可拆卸周边装置20还包括准直镜110。准直镜110配置于本体30，且位于量测区80与接收头50之间的光学路径上，可提高接收头50所接收到的光的准直性。需一提的是，在其他实施例中，若接收头50所接收到的光已经达一定程度的准直性，也可省略准直镜110以简化光学系统架构。在本实施例中，准直镜110是以穿透式准直镜为例进行说明，但在其他实施例中准直镜也可以是其他可以使光线准直的光学元件，例如是反射式准直镜或聚光透镜。

本体30可由不易变形的材料所组成，例如由铝合金所组成，在其他实施例也可由其他不易变形的材料所组成例如塑胶、金属材料或复合材料…等。在本实施例中，本体30虽以类似支架的型态进行说明。但在其他实施例中，本体也可以是类似壳体的型态。另外，在本实施例中，本体30还可包括消光体。在本实施例中，消光体例如是黑布，覆于本体30外。消光体可以形成光密闭空间，使量测区80位于光密闭空间内。如此一来，可避免杂散光干扰。

承上述，光源模块40包括至少二个具有不同输出光谱的光源，在本实施例以两个光源(41、42)为例进行说明，在其他实施例中也可以采用三个以上的光源，或是将多个光源封装在同一灯具中。光源41例如是蓝光发光二极管(Lightemittingdiode,简称LED)，光源42例如是白光LED，在其他实施例中也可以采用不同类型的光源例如卤素灯(HalogenLamp)、或氖灯(Neonlamp)等。由于光源模块40具有多个具有不同输出光谱的光源，因此光源模块40可输出光谱范围较广的光。对于色彩量测来说，光源模块40的输出光谱范围愈广，量测结果愈能反应出待测物的色彩信息。然而，单一光源要输出光谱范围广且强度分布均匀的光是相当困难的事情。本实施例可通过组合输出光谱相互补的光源，则可使光源模块40具有较广的输出光谱范围。另外，当不同输出光谱的光源之光强度不平衡时，也可以在光源模块增加对应于光强度较弱的光源数量，藉以使光源模块40所输出光谱范围不但广且光强度均匀。举例来说，在一实施例中，若红光LED的能量约为蓝光LED的两倍，则可在光源模块中整合光源数量比例为1:2的红光LED与蓝光LED。

光感测模块60包括多个光感测器(Photosensor)，在本实施例中以光感测器61、62为例进行说明。在其他实施例中，也可以采用三个以上的光感测器。光感测器61配置于光源41的光输出路径上，例如配置于光源41的灯座附近，用以侦测光源41的光强度。光感测器62配置于光源42的光输出路径上，例如配置于灯座附近，用以侦测光源42的光强度。需一提的是，在本实施例中，光感测器61不会实质感测到光源42，光感测器62不会实质感测到光源41。换言之，光感测器61所产生的信号会实质反应光源41的强度，光感测器62所产生的信号会实质反应光源42的强度。

控制模块70可依据光感测模块60所输出的信号调整光源模块40的光强度。在本实施例中，控制模块70是通过脉冲宽度调制(Pulsewidthmodulation,简称PWM)来调变各光源的光强度，但其仅是一种选择实施例。在其他实施例中，控制模块也可以通过其他方式来调整各光源的光强度，例如可通过调变电压或电流来控制光强度。

需一提的是，光源在长时间使用下，光源的输出光强度会出现衰减情形。此衰减情形容易导致颜色量测失真。但在本实施例中，控制模块70可依据光感测器61与62所感测到的光强度信号分别控制光源41与42的光强度。控制模块70通过监控光感测器61所输出的信号，可侦测光源41是否因长时间使用下而发生衰减。当光源41发生衰减，控制模块70就可以依照光源41衰减的程度，调强光源41的光强度，使光源41能持续输出稳定强度的光。同理可类推光源42。如此一来，可改善各光源因长时间使用衰减而造成颜色量测失真的问题。

另外，控制模块70也可以依据各光感测器的光强度信号控制各光源的光平衡。亦即，控制模块70可以对光源模块40的各光源作强度初始化调整，藉以平衡各光源的光强度。

图2A是依照本发明的第一实施例的一种光源模块在进行光平衡调整之前的光谱示意图。图2B是依照本发明的第一实施例的一种光源模块在进行光平衡调整之后的光谱示意图。请合并参照图1、图2A与图2B，在本实施例中光源41的输出光谱范围约在370nm至430nm，光源41的输出光谱范围约在420至800nm。假设控制模块40一开始以0.4单位的光强度控制信号驱动光源41与42，而光感测器61与62所感测得到的光强度信号，例如分别为0.5与1的光强度单位。此时代表光源41与42的光强度比例约为0.5:1，如图2A所示。需注意的是，在本实施例中，光感测模块60并无法获得如图2A与图2B所绘示的光谱信息，图2A与图2B仅是为了方便说明所绘示的示意图。

接着，控制模块40可依据光感测器61与62的光强度信号控制光源41与42的光强度，例如，分别以0.8、0.4单位的光强度控制信号分别驱动光源41与42，使光感测器61与62所感测得到的光强度信号接近平衡，例如分别感测到1与1的光强度单位。此时代表光源41与42的光强度比例约为1:1，如图2B所示。如此一来不但可使各光源的强度初始化更加方便，也可以平衡各光源的光强度。需一提的是，对于颜色量测而言，各光源的光强度在不平衡的情况下，光谱仪10所收到的光谱信息中，对应光强度过强的光谱范围容易发生量测值达最大值而无法正确反应真实量测值，或称数据溢出(Overflow)的情形；对应光强度过弱的光谱范围则容易夹带过大的噪音而无法正确反应真实量测值。但通过本实施例的光强度初始化调整即可改善上述问题。

再从使用者的角度来看，当使用者要将光谱仪10作为色度计或色差计使用时，首先将可拆卸周边装置20的接收头50通过光纤光学耦合于光输入端101，如此即完成量测环境的架设。接着，可在量测区80放置标准色片，以供控制模块70进行光源初始化设定，例如各光源强度校正与光强度平衡校正的初始化设定。

接着，可将待测物90置于量测区80进行量测。更具体地说，光源模块40的光会以45度的入射角照在待测物90上，接收头50会以对着量测区80的法线对待测物90收光。换言之，待测物90所散射的光会通过接收头50而进入光谱仪10的光输入端101。接着，进入光输入端101的光会被分光器102分成多个光谱分量，再由感光元件103将光信号转换为电信号。控制单元104则可依据上述电信号产生光谱信息，而此光谱信息即能反应出待测物90的颜色信息。光谱信息可以通过电传输界面105传输给外部装置。

上述实施例中已经对光谱仪与可拆卸周边装置描绘出了一个可能的型态，但所属技术领域中的技术人员应当知道，各厂商对于光谱仪与可拆卸周边装置的设计都不一样，因此本发明的应用当不限制于此种可能的型态。换言之，只要是可拆卸周边装置具有多个不同输出光谱的光源与相对应的光感测设计，且此可拆卸周边装置能使光谱仪作为色差计或色度计使用，就已经是符合了本发明的精神所在。以下再举几个实施例以便本领域技术人员能够更进一步的了解本发明的精神，并实施本发明。

图3是依照本发明的第二实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图3，本实施例的可拆卸周边装置21与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，在可拆卸周边装置21中，光源模块40更包括至少一聚光镜，以聚光镜121与122为例进行说明。聚光镜121配置于光源41的光轴上，且配置于光源41与量测区80之间。需一提的是，聚光镜121所收集的光能量小于光源41的总输出光能量的60%。更具体地说，假设聚光镜121位于第一平面上，第一平面与光源41的光轴正交于第一原点。光源41的主要能量会分布在光轴附近，照射在第一平面上的光能量分布会以第一原点为圆心向外对称分布。聚光镜121则是配置在该第一原点上，且仅用来收集小于光源41的总输出光能量的60%。此用意在于，愈远离光轴的光，愈难掌控其光学特性。聚光镜121仅用来处理光轴附近的光，不但可提升光的准直性，也可以使通过聚光镜121的光维持相当程度的均匀度。同理可类推聚光镜122的实施方式。如此一来，可使量测区80所接收到的光具相当程度的均匀度与准直性，在进行颜色量测也比较不会发生误差。

图4是依照本发明的第三实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图4，本实施例的可拆卸周边装置22与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置20为接触式，可拆卸周边装置22为非接触式。在本实施例中，本体30包括悬挂结构130。悬挂结构130可用以悬挂在一固定装置，例如悬挂结构130是悬空固定在一机台架，使位于机台架下方且放置于平面上的待测物90能落于量测区80中。如此一来，光谱仪10可通过可拆卸周边装置22而作为非接触式色度计。此作法的好处在于本体30无须接触到平面及/或待测物即可进行颜色量测。当需进行大量颜色量测时，可有效缩短更换下一个待测物的时间。在本实施例中，虽以两个悬挂结构130为例进行说明，但其仅是一种选择实施例。在其他实施例中也可以依照应用情形改变悬挂结构的数量、型体与配置方式。

图5是依照本发明的第四实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图5，本实施例的可拆卸周边装置23与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置23更包括散热装置140。散热装置140配置于光源模块40的附近，并电性连接控制模块70。光源模块40运作时，往往会产生大量的热。当过热时光源模块40所输出的光并不稳定，此情形会影响到颜色量测的结果。在本实施例中，散热装置140可用来对光源模块40进行散热。更具体地说，控制模块70可依据光源模块40的操作状态控制散热装置140对光源模块40进行散热。在本实施例中，散热装置140例如是风扇，具有不同转速模式。光源模块40的操作状态例如有启动状态、关闭状态或多阶亮度状态。当光源模块40在关闭状态下，控制模块70可控制散热装置140停止运作，藉以达成省电功能。当光源模块40在一般亮度状态下，控制模块70可控制散热装置140切换到正常转速。当光源模块40在高亮度状态下，其产生的热能也较高，控制模块70可控制散热装置140切换到超高转速，藉以加速散热。当然上述散热装置140与光源模块40的对应状态仅是一种选择实施例，本领域技术者可依其需求调整之。在不同实施例中，散热装置也可以是是利用其他原例进行散热的装置，例如也可以是热电致冷晶片(ThermoelectricCoolingModule)，例如可安装于光源模块的灯座上，如此亦可达成良好的散热效果。

图6是依照本发明的第五实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图6，本实施例的可拆卸周边装置24与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置24更包括人机界面150。人机界面150电性连接控制模块70，可用以供使用者互动。在本实施例中，人机界面150以指示灯与开关为例进行说明。开关可用来控制光源模块40的亮灭，指示灯可用来指示光源模块40是否处于运作状态。需一提的是，人机界面150虽以开关与指示灯为例进行说明，但其仅是一种选择实施例。在其他实施例中，人机界面也可以是其他装置，例如也可以是触碰式荧幕、显示荧幕、按钮、喇叭或扬声器…等。人机界面也可以视应用情形显示或控制其他信息与功能。举例来说，当人机界面电性连接控制模块与光谱仪时，人机界面不但可用来显示与控制可拆卸周边装置的信息与功能，也可以用来显示与控制光谱仪的信息与功能，例如可用来显示光谱信息与设定光谱仪的积分时间...等。

图7是依照本发明的第六实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图7，本实施例的可拆卸周边装置25与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置25更包括沟通界面模块160。沟通界面模块160可拆卸电性连接于控制模块70与光谱仪10的电传输界面105之间。举例来说，传输线可方便拆卸。沟通界面模块160可通过传输线电性连接于控制模块70与光谱仪10的电传输界面105之间。如此一来，光谱仪10与控制模块70则可以相互沟通。

承上述，在本实施例中，沟通界面模块160包括可程序化单元。可程序化单元能被更新，使可拆卸周边装置25能适用于另一光谱仪。更具体地说，不同光谱仪可能采用不同的沟通协定。本实施例可以在可程序化单元中安装针对不同光谱仪所设计的多组程序。当可拆卸周边装置25通过传输线连接到光谱仪时，沟通界面模块则会针对所连接的光谱仪从可程序化单元中选择适当的程序，藉以与光谱仪进行沟通。如此一来，可拆卸周边装置25则可适用于不同厂牌或是不同型号的光谱仪。

需一提的是，当可拆卸周边装置25与光谱仪10电性连接后，可拆卸周边装置25与光谱仪10之间则可衍生出更多样化的功能。以下例举几个进行说明。举例来说，当可拆卸周边装置25与光谱仪10能相互沟通后，光源模块40的点灯时序与光谱仪10的量测程序就能相互配合。更具体地说，光谱仪10没有要量测时，光源模块40可进入关闭模式。如此一来可延长光源模块的寿命，也可达成省电功效。需一提的是，随着光源种类不同，光源可能需要运作一段时间其输出的光才会达稳定状态。有鉴于此，也可以设计为光谱仪10进行量测前，光源模块40提前进行点亮。当光谱仪10进行量测时，光源模块40所输出的光则为稳定的光，如此可降低光源不稳定所造成的干扰。

又例如，当可拆卸周边装置25与光谱仪10能相互沟通后，光源模块40的输出光能量与光谱仪10的积分时间就能相互配合。积分时间过短信号强度较小容易受到噪音影响，积分时间过长则容易造成数据溢出。当可拆卸周边装置25与光谱仪10能相互沟通后，控制模块70则可依据光谱仪10所产生的光谱信息对光谱仪10设定适当的积分时间。假设光谱仪10所能量测的最大值为65535强度(counts)。首先，控制模块70可控制设定光谱仪10积分时间，例如一开始设定是0.1秒。在量测过程中，光谱仪10会将0.1秒所接收到的光强度累积起来，并产生一光谱信息，例如，光谱信息中各波段的最大强度为10000强度。接着，控制模块70可依据上述光谱信息计算光谱仪10较适当的积分时间，例如为0.6秒。设定好适当的积分时间，光谱仪10所产生的光谱信息不但不会发生数据溢出也不会有信号过小的问题。

再例如，当可拆卸周边装置25与光谱仪10能相互沟通后，控制模块70能依据光谱仪10所量测的光谱信息输出色坐标信息。一般来说，光谱仪10并不一定具有计算色坐标信息的能力，而仅能产生光谱信息。有鉴于此，控制模块70可撷取光谱仪10所量测的光谱信息，并据以计算对应的色坐标信息，例如可将光谱信息转换成CIEXYZ色坐标信息。在其他实施例中，本领域技术者也可依其需求将光谱信息转换为其他色坐标信息，例如CIELAB色坐标信息。

更例如，当可拆卸周边装置25与光谱仪10能相互沟通后，控制模块70能依据光谱仪10所量测的光谱信息控制各光源的光平衡。需一提的是，在第一实施例中，控制模块70虽亦可依据光感测模块60所感测的光强度信号控制各光源的光平衡。但第一实施例中的光感测模块60是由光感测器61与62所组成，也就是说，第一实施例中的光感测模块60并无法产生光谱信息。在本实施例中，光谱仪10所量测的光谱信息包含更多的信息，控制模块70能依据此光谱信息更佳地控制各光源的光平衡。举例来说，光感测器61是感测接收光源41的光。光感测器62是感测接收光源42的光。反观，光谱仪10所量测到的光谱信息是光源41与42照射在待测物后散射至接收头50的光，也就是说光谱信息更含有光经散射后造成的衰减信息。控制模块70当然能依据此光谱信息更佳地控制各光源的光平衡。

图8是依照本发明的第七实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图8，本实施例的可拆卸周边装置26与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置26更包括至少一非均匀遮光片，本实施例以非均匀遮光片171与172为例进行说明。非均匀遮光片171配置于光源41的光轴上，且配置于光源41与量测区80之间。一般来说，LED光源所输出的光斑会有类似甜甜圈的现象，亦即照射在平面的光斑会有一圈强一圈弱的不均匀现象。有鉴于此非均匀遮光片171可针对光源41的光斑而设计各区的遮光率，光斑能量愈强区域则在非均匀遮光片171对应设计愈高的遮光率；反之，光斑能量愈弱区域则在非均匀遮光片171对应设计愈低的遮光率。换言之，非均匀遮光片171的各区遮光率与光源41的输出光能量分布成正相关，藉以抑制输出光能量过高的区域，提升光的均匀度。同理可类推非均匀遮光片172的实施方式，在此不再赘述。

图9是依照本发明的第八实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图9，本实施例的可拆卸周边装置27与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置27更包括积分球(Integratingsphere)180。积分球180配置于本体31。积分球180具有至少一光接收端与至少一光输出端。积分球180的光接收端光学耦合光源模块40。积分球180的光输出端光学耦合接收头50。测量区80被定义于积分球180中。在本实施例中，所采用的颜色量测标准为8度。更具体地说，光源模块40以水平方向将光输入至积分球180中。接收头50以8度对着待测区80收光，亦即接收头50的光轴与待测区80的法线夹8度。此量测方式的好处在于可量测不规则形状的待测物90。

图10是依照本发明的第九实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图10，本实施例的可拆卸周边装置28与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置28更包括至少一分光镜，本实施例以分光镜191与192为例进行说明。分光镜191配置于光源41与量测区80的光学路径之间，用以将输出至量测区80的光分光至光感测器61。值得一提的是，光感测器61所接收到的光与照射在待测物90的光会实质上相同。同理可类推分光镜192。接着，控制模块70再依据光感测模块60所感测到的光强度信号则能更正确地控制光源模块40。需一提的是，分光镜的详细实施方式也可以参照美国专利US4756619所揭露的内容。美国专利US4756619所揭露的内容皆纳入本说明书的揭露内容中。

在第一实施例中，光源模块40虽以两个光源为例进行说明，且光感测模块60以两个光感测器为例进行说明，但其仅是一种选择实施例，本领域技术者亦可依其需求以不同的光感测元件实施光感测模块，也可以通过不同型态的光源实施光源模块。例如，图11是依照本发明的第十实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图11，本实施例的可拆卸周边装置29与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置29的光感测模块60包括第二光谱仪，且光源模块40将多个光源，例如多个不同颜色的LED晶粒，封装在一起。本实施例可通过第二光谱仪实现光感测模块60的功能。换言之，光感测模块可通过分光镜191一并感测到光源模块40所有输出光的光谱信息。控制模块70可依据此光谱信息控制光源模块40。

需一提的是，若可拆卸周边装置29再图7所揭露的沟通界面模块160与光谱仪10电性连接的话，亦可衍生出其他新功能。例如，一般来说光源容易受到温度影响而发生输出波长偏移。当光感测模块60可产生光谱信息时，控制模块70则可依据光感测模块60所产生的光谱信息对光谱仪10所产生的光谱信息进行光谱飘移校正。不仅如此，控制模块70也可依据光感测模块60所产生的光谱信息对光谱仪10所产生的光谱信息进行光谱强度校正。

图12是依照本发明的第十一实施例的一种光谱仪与可拆卸周边装置的示意图。请合并参照图1与图12，本实施例的可拆卸周边装置201与图1的可拆卸周边装置20相类似。不同之处在于，可拆卸周边装置201包括本体30、光源模块40、第一接收头50、第二接收头51、沟通界面模块160与控制模块70。第二接收头51可拆卸光学耦合光感测模块60，例如通过光纤。光感测模块60能通过第二接收头51感测光源模块40所输出的光并据以输出对应的一光强度信号。沟通界面模块160可拆卸电性连接电传输界面105与光感测模块60。控制模块70电性连接沟通界面模块160可依据上述光强度信号控制各光源的光强度。当然随着沟通界面模块所整合的信息不同，控制模块也可达成其他衍生的功能，在此则不再一一赘述。

本领域技术者也可依照上述揭露的各实施例进行组合。

综上所述，本发明的可拆卸周边装置可使光谱仪便于量测颜色。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (23)

1.一种光谱仪的可拆卸周边装置，其特征在于，包括：

一本体，定义一量测区；

一光源模块，包括至少二个具有不同输出光谱的光源，该光源模块依据一颜色量测几何条件配置于该本体，使上述光源所输出的光是以符合该颜色量测几何条件所定义的一第一预设角度射入该量测区；

一接收头，依据该颜色量测几何条件配置于该本体，且可拆卸光学耦合该光谱仪的一光输入端，使该接收头的光轴与该量测区的法线夹符合该颜色量测几何条件所定义的一第二预设角度；

一光感测模块，配置于该本体，用以感测各该光源所输出的光并据以输出对应的一光强度信号；以及

一控制模块，电性连接该光源模块与该光感测模块，依据上述光强度信号控制各该光源的光强度。

2.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一准直镜，配置于该本体，且位于该量测区与该接收头之间的光学路径上。

3.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一散热装置，配置于该光源模块附近，并电性连接该控制模块，其中该控制模块依据该光源模块的操作状态控制该散热装置对该光源模块进行散热。

4.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一人机界面，电性连接该控制模块，用以供使用者互动。

5.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该本体包括：

一支架结构，用以抵住放置一待测物的平面，使该待测物落于该量测区中。

6.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该本体包括：

一悬挂结构，用以悬挂于一固定装置，使放置于一平面的一待测物落于该量测区中。

7.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该本体包括：

一消光体，形成一光密闭空间，使该量测区位于该光密闭空间内。

8.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括一光纤，可拆卸光学耦合于该接收头与该光输入端之间。

9.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该光源模块，更包括：

至少一聚光镜，配置于上述光源的一光轴上，且配置于上述光源与该量测区之间，上述聚光镜所收集的光能量小于上述光源的总输出光能量的60％，其中上述光源为发光二极管。

10.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一沟通界面模块，可拆卸电性连接于该光谱仪的一电传输界面与该控制模块之间，使该光源模块的点灯时序与该光谱仪的量测程序能相互配合。

11.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一沟通界面模块，可拆卸电性连接于该光谱仪的一电传输界面与该控制模块之间，使该光源模块的输出光能量与该光谱仪的积分时间能相互配合。

12.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一沟通界面模块，可拆卸电性连接于该光谱仪的一电传输界面与该控制模块之间，使该控制模块能依据该光谱仪所量测的一光谱信息输出一色坐标信息。

13.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一沟通界面模块，可拆卸电性连接于该光谱仪的一电传输界面与该控制模块之间，使该控制模块能依据该光谱仪所量测的一光谱信息控制各该光源的光平衡。

14.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一沟通界面模块，可拆卸电性连接于该光谱仪的一电传输界面与该控制模块之间，包括一可程序化单元，该可程序化单元能被更新，使该可拆卸周边装置能适用于另一光谱仪。

15.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该控制模块依据各该光强度信号控制各该光源的光平衡。

16.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该接收头所接收的光为来自放置于该量测区的一待测物的散射光，该可拆卸周边装置为反射式颜色量测的周边装置。

17.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

至少一非均匀遮光片，配置于上述光源的一光轴上，且配置于上述光源与该量测区之间，该非均匀遮光片的各区遮光率与该光源的输出光能量分布成正相关，藉以抑制输出光能量过高的区域，提升光的均匀度。

18.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一积分球，配置于该本体，具有至少一光接收端与至少一光输出端，该积分球的光接收端光学耦合该光源模块，该积分球的光输出端光学耦合该接收头，其中该量测区被定义于该积分球中。

19.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

一沟通界面模块，可拆卸电性连接于该光谱仪的一电传输界面与该控制模块之间，其中该光感测模块包括一第二光谱仪，上述光强度信号为该第二光谱仪所产生的一第二光谱信息，该第二光谱信息能用以对该光谱仪所产生的一第一光谱信息进行光谱飘移校正或光谱强度校正。

20.如权利要求1项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，更包括：

至少一分光镜，配置于该光源模块与该量测区的光学路径之间，用以将输出至该量测区的光分光至该光感测模块。

21.一种光谱仪的可拆卸周边装置，其特征在于，包括：

一本体，定义一量测区；

一光源模块，包括至少二个具有不同输出光谱的光源，该光源模块依据一颜色量测几何条件配置于该本体，使上述光源所输出的光是以符合该颜色量测几何条件所定义的一第一预设角度射入该量测区；

一第一接收头，依据该颜色量测几何条件配置于该本体，且可拆卸光学耦合该光谱仪的一光输入端，使该第一接收头的光轴与该量测区的法线夹符合该颜色量测几何条件所定义的一第二预设角度；

一第二接收头，可拆卸光学耦合一光感测模块，其中该光感测模块能通过该第二接收头感测各该光源所输出的光并据以输出对应的一光强度信号；

一沟通界面模块，可拆卸电性连接该光感测模块与该光谱仪的其一；以及

一控制模块，电性连接该沟通界面模块。

22.如权利要求21项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该沟通界面模块更可拆卸电性连接该光感测模块与另一光谱仪。

23.如权利要求21项所述的可拆卸周边装置，其特征在于，该控制模块依据上述光强度信号控制各该光源的光强度。