CN107131955A - 光学测量装置及测量方法 - Google Patents

光学测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学测量装置及测量方法，该装置包括分光单元，接收该待测光线并分解成对应的第一光线、对应的第二光线及对应的第三光线；滤波单元，过滤该第一光线、第二光线或第三光线而对应产生第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线；感光单元，接收该第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线而对应生成第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据；光谱仪，接收该待测光线并生成该待测光线的第一颜色数据；及处理单元，计算出该待测光线的第二颜色数据，根据该第一颜色数据及及该第二颜色数据生成一校准矩阵，通过该校准矩阵对该第二颜色数据进行校准，并输出校准后的颜色数据。本发明对光源测量结果进行了校准，提高了测量的准确度。

Description

光学测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及一种光学测量装置及测量方法。
背景技术
在现有技术中，一般使用密度计、色度计或光度计对光源颜色进行测量。然而，由于各种因素的干扰，例如外界环境因素或仪器本身的误差，通过上述仪器测量颜色常常导致测量结果的精确度不足。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种光学测量装置及测量方法，以解决上述技术问题。
本发明提供一种光学测量装置，用于测量一有源光源的颜色，该有源光源发射出与像素对应的待测光线，该光学测量装置包括：
分光单元，用于接收该待测光线，并将所接收到的待测光线分解成对应的第一光线、对应的第二光线及对应的第三光线；
滤波单元，用于过滤该第一光线、第二光线或第三光线而对应产生第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线；
感光单元，用于接收该第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线而对应生成第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据；
光谱仪，用于接收该待测光线，并生成该待测光线的第一颜色数据；及
处理单元，用于根据该感光单元生成的第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据计算出该待测光线的第二颜色数据，根据该第一颜色数据及该第二颜色数据生成一校准矩阵，通过该生成的校准矩阵对该第二颜色数据进行校准，并输出校准后的颜色数据。
本发明还提供一种光学测量方法，用于测量一有源光源的颜色，该有源光源发射出与像素对应的待测光线，该方法包括以下步骤：
通过一分光单元接收该待测光线，并将所接收到的待测光线分解成对应的第一光线、对应的第二光线及对应的第三光线；
通过一滤波单元过滤该第一光线、第二光线或第三光线而对应产生第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线；
通过一感光单元接收该第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线而对应生成第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据；
通过一光谱仪接收该待测光线，并生成该待测光线的第一颜色数据；
根据该感光单元生成的第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据计算出该待测光线的第二颜色数据；
根据该第一颜色数据及该第二颜色数据生成一校准矩阵；及
通过该生成的校准矩阵对该第二颜色数据进行校准，并输出校准后的颜色数据。
相较于现有技术，本发明提供的光学测量装置及测量方法通过一光谱仪对光源测量颜色的结果进行校准，有效提高了测量的精确度。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的光学测量装置的应用结构图。
图2为本发明一实施方式中的光学测量方法的流程图。
主要元件符号说明
光学测量装置 1
第一光学元件 10
第二光学元件 20
分光单元 30
滤波单元 40
第一滤波片 41
第二滤波片 42
第三滤波片 43
感光单元 50
第一感光矩阵 51
第二感光矩阵 52
第三感光矩阵 53
光谱仪 60
处理单元 70
光纤连接器 80
有源光源 2
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参考图1，为本发明所提供的光学测量装置1。该光学测量装置1用于测量一有源光源2的颜色。其中，该有源光源2发射出与像素对应的待测光线。
该光学测量装置1包括一第一光学元件10、一第二光学元件20、一分光单元30、一滤波单元40、一感光单元50、一光谱仪60及一处理单元70。
该第一光学元件10及该第二光学元件20设置于该有源光源2与该分光单元30之间。该第一光学元件10用于调整该待测光线的前进方向，并引导该待测光线由该有源光源2传输至该第二光学元件20。该第二光学元件20用于引导该待测光线分别传输至该分光单元30及该光谱仪60。在本实施方式中，该第一光学元件10为光学镜片或多蕊光纤束，该第二光学元件20为分束器。
该分光单元30接收该待测光线，并将所接收到的待测光线分解成对应的第一光线、对应的第二光线及对应的第三光线。在本实施方式中，该分光单元30为一RGB分光棱镜的组合，因此，该分光单元30在对该待测光线进行分光后可产生具有红色特性的第一光线、具有蓝色特性的第二光线及具有绿色特性的第三光线。在其他实施方式中，该第一光线也可具有蓝色特性或绿色特性，该第二光线也可具有红色特性或绿色特性，该第三光线也可具有红色特性或蓝色特性。
该滤波单元40过滤该第一光线、第二光线或第三光线而对应产生第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线。
具体的，该滤波单元40包括一第一滤波片41、一第二滤波片42、及一第三滤波片43。其中，该第一滤波片41用于过滤该第一光线而对应产生多条第一过滤光线。该第二滤波片42用于过滤该第二光线而对应产生第二过滤光线。该第三滤波片43用于过滤该第三光线而对应产生第三过滤光线。在本实施方式中，该第一滤波片41、该第二滤波片42及该第三滤波片43均为色品图色彩对应函数滤波片。需要说明的是，当该滤波单元40对光线进行过滤时，该滤波单元40与该有源光源2的相对速度及相对角速度均为零。
该感光单元50感测该第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线而对应生成第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据。
具体的，该感光单元50包括一第一感光矩阵51、第二感光矩阵52及一第三感光矩阵53。其中该第一感光矩阵51接收该第一过滤光线，并感测该接收到的第一过滤光线，及生成第一感测数据；该第二感光矩阵52接收该多条第二过滤光线，并感测该接收到的第二过滤光线，及生成第二感测数据；该第三感光矩阵53接收该第三过滤光线，并感测该接收到的第三过滤光线，及生成多个第三感测数据。在本实施方式中，该第一感测数据、该第二感测数据及该第三感测数据均可包括色度、色坐标、波长、频谱或其他光学参数。在本实施方式中，该第一感光矩阵51、该第二感光矩阵52及该第三感光矩阵53均可由多个感光元件以矩阵的方式排列而成。
该光谱仪60接收该待测光线，并生成该待测光线的第一颜色数据。在本实施方式中，该光学测量装置1还包括一光纤连接器80。该光纤连接器80设置于该第二光学元件20与该光谱仪60之间，用于引导该待测光线经由该第二光学元件20传输至该光谱仪60。
该处理单元70根据该感光单元50生成的第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据计算出该待测光线的第二颜色数据。
该处理单元70还根据该第一颜色数据及该第二颜色数据生成一校准矩阵，通过该生成的校准矩阵对该第二颜色数据进行校准，并输出校准后的颜色数据。
在本实施方式中，该第一颜色数据记为（X0，Y0，Z0），该第二颜色数据记为（X1，Y1，Z1）。从而，通过以下方程式（1-1）至（1-3）计算出校准矩阵：
AX=X0/X1 （1-1）
AY=Y0/Y1 （1-2）
AZ=Z0/Z1 （1-3）
通过以下方程式（2-1）至（2-3）计算出校准后的颜色数据（X2，Y2，Z2）：
X2=X1*AX （2-1）
Y2=Y1*AY （2-2）
Z2=Z1*AZ （2-3）
在本实施方式中，该处理单元70为集成于该光学测量装置1中的处理芯片或与该光学测量装置1连接的计算机或其他形式的处理装置。
请参考图2，为本发明光学测量方法的流程图。
S1，通过一分光单元30接收待测光线，并将所接收到的待测光线分解成对应的第一光线、对应的第二光线及对应的第三光线。
S2，通过一滤波单元40过滤该第一光线、第二光线或第三光线而对应产生第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线。
S3，通过一感光单元50感测该第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线而对应生成第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据。
S4，通过一光谱仪60接收待测光线，并生成该待测光线的第一颜色数据。
S5，根据该感光单元50生成的第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据计算出该待测光线的第二颜色数据。
S6，根据该第一颜色数据及该第二颜色数据生成一校准矩阵。
S7，通过该生成的校准矩阵对该第二颜色数据进行校准，并输出校准后的颜色数据。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的实施方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光学测量装置，用于测量一有源光源的颜色，该有源光源发射出与像素对应的待测光线，其特征在于，该光学测量装置包括：
分光单元，用于接收该待测光线，并将所接收到的待测光线分解成对应的第一光线、对应的第二光线及对应的第三光线；
滤波单元，用于过滤该第一光线、第二光线或第三光线而对应产生第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线；
感光单元，用于感测该第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线而对应生成第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据；
光谱仪，用于接收该待测光线，并生成该待测光线的第一颜色数据；及
处理单元，用于根据该感光单元生成的第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据计算出该待测光线的第二颜色数据，根据该第一颜色数据及该第二颜色数据生成一校准矩阵，通过该生成的校准矩阵对该第二颜色数据进行校准，并输出校准后的颜色数据。
2.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，该滤波单元包括：
第一滤波片，用于过滤该第一光线而对应产生第一过滤光线；
第二滤波片，用于过滤该第二光线而对应产生第二过滤光线；及
第三滤波片，用于过滤该第三光线而对应产生第三过滤光线。
3.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，该感光单元包括：
第一感光矩阵，用于感测该第一过滤光线，并生成第一感测数据；
第二感光矩阵，用于感测该第二过滤光线，并生成第二感测数据；及
第三感光矩阵，用于感测该第三过滤光线，并生成第三感测数据。
4.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于：该光学测量装置还包括设置于该有源光源与该分光单元之间的第一光学元件及第二光学元件，该第一光学元件用于调整该待测光线的前进方向，并引导该待测光线由该有源光源传输至该第二光学元件，该第二光学元件用于引导该待测光线分别传输至该分光单元及该光谱仪。
5.如权利要求4所述的光学测量装置，其特征在于：该第一光学元件为光学镜片或多蕊光纤束。
6.如权利要求4所述的光学测量装置，其特征在于：该第二光学元件为分束器。
7.如权利要求4所述的光学测量装置，其特征在于：该光学测量装置还包括一设置于该第二光学元件与该光谱仪之间的光纤连接器，用于引导该待测光线经由该第二光学元件传输至该光谱仪。
8.一种光学测量方法，用于测量一有源光源的颜色，该有源光源发射出与像素对应的待测光线，其特征在于，该方法包括以下步骤：
通过一分光单元接收该待测光线，并将所接收到的待测光线分解成对应的第一光线、对应的第二光线及对应的第三光线；
通过一滤波单元过滤该第一光线、第二光线或第三光线而对应产生第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线；
通过一感光单元感测该第一过滤光线、第二过滤光线及第三过滤光线而对应生成第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据；
通过一光谱仪接收该待测光线，并生成该待测光线的第一颜色数据；
根据该感光单元生成的第一感测数据、第二感测数据及第三感测数据计算出该待测光线的第二颜色数据；
根据该第一颜色数据及该第二颜色数据生成一校准矩阵；及
通过该生成的校准矩阵对该第二颜色数据进行校准，并输出校准后的颜色数据。
9.如权利要求8所述的光学测量装置，其特征在于，该方法还包括步骤：
通过一第一光学元件调整该待测光线的前进方向并引导该待测光线由该有源光源传输至一第二光学元件；及
通过该第二光学元件引导该待测光线分别传输至该分光单元及该光谱仪。
10.如权利要求9所述的光学测量装置，其特征在于，该方法还包括步骤：
通过一光纤连接器将该待测光线由该第二光学元件传输至该光谱仪。
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