CN107576482A - 一种光学参数测量装置及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学参数测量装置及其测量方法，首先采用分光组件将待测试显示面板的显示光线至少分为两束测试光线，利用对应于第一光探测器的跨阻放大电路对一束测试光线进行电压值测量，之后通过控制单元根据跨阻放大电路输出的多个电压值以及预先设定的电压和积分时间的关系模型确定积分时间，接着利用对应于第二光探测器的积分电路采用确定出的积分时间对另一束测试光线直接进行准确测量，最后控制单元根据积分电路在积分时间内输出的电压值，确定待测试显示面板的显示亮度。由于采用跨阻放大电路可以实时获取测试光线的光线强度以计算出所需的积分时间，因此可省去耗时很长的积分时间调节过程，以提高对待测试显示面板的测量速度。

Description

一种光学参数测量装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及光学器件测量技术领域，尤其涉及一种光学参数测量装置及其测量方法。
背景技术
目前，使用光探测器对目标光源进行积分测量可以达到计量光强度的目的，但是如果目标光源的光强度在一定范围内变化，例如在对待测试显示面板进行诸如亮度的光学参数测量时，就需要使用微控制单元(MCU，Micro-controller Unit)根据积分结果来调节积分时间。
具体地，在显示屏的亮度测量方案中，最普遍的方法是使用硅光电池对光电流进行积分，根据光电流的强弱来进行积分时间调节，一般都是在不同积分时间下采样多次后通过计算来取得合理的积分时间，需要耗费很长的调节时间，才能达到nA级光电流的测量。
因此，目前基于光探测器的亮度测量方式具有测量速度较低的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种光学参数测量装置及其测量方法，用以解决现有的测量方式测量速度较低的问题。
因此，本发明实施例提供了一种光学参数测量装置，包括：分光组件、第一光探测器、第二光探测器、跨阻放大电路、积分电路和控制单元；其中，
所述分光组件，用于将待测试显示面板的显示光线至少分为第一测试光线和第二测试光线；
所述第一光探测器，用于将所述第一测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述跨阻放大电路；
所述跨阻放大电路，用于将输入的所述第一测试光线的光电流进行电流电压转换且以设定比例放大后输出对应的电压值；
所述第二光探测器，用于将所述第二测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述积分电路；
所述积分电路，用于在所述控制单元的控制下，以设定的积分时间对所述第二测试光线的光电流进行积分后输出对应的电压值；
所述控制单元，用于根据所述跨阻放大电路输出的电压值确定所述积分电路所需的积分时间；以及控制所述积分电路的积分时间，并根据所述积分电路在所述积分时间内累积输出的电压值，确定所述待测试显示面板的显示亮度。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，所述控制单元，具体用于根据所述跨阻放大电路输出的多个电压值以及预先设定的电压和积分时间的关系模型，确定所述积分电路所需的积分时间。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，所述控制单元，还用于确定所述跨阻放大电路输出的最大电压值和最小电压值的时间差；控制所述积分电路以所述时间差进行输出，并根据所述积分电路输出的最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，确定所述待测试显示面板的闪烁值。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，所述分光组件为分光板、棱镜、光栅或光纤。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，所述分光组件分成的所述第一测试光线的光线强度小于所述第二测试光线的光线强度。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，所述分光组件为分光板、棱镜或光栅；
所述亮度测量装置，还包括：设置于所述分光组件和所述第二光探测器之间的传递路径上的反射板。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，还包括：设置于所述分光组件和所述第一光探测器之间的传递路径上的第一滤镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，还包括：设置于所述分光组件和所述第二光探测器之间的传递路径上的第二滤镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，所述第一光探测器和所述第二光探测器为光电二极管。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，所述光电二极管为硅光电池。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，还包括：模数转换单元，用于将所述跨阻放大器输出的电压值和所述积分电路输出的电流值进行模拟信号到数字信号的转换后输出至所述控制单元。
另一方面，本发明实施例还提供了一种采用上述光学参数测量装置的测量方法，包括：
分光组件将待测试显示面板的显示光线至少分为第一测试光线和第二测试光线；
第一光探测器将所述第一测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述跨阻放大电路；
所述跨阻放大电路将输入的所述第一测试光线的光电流进行电流电压转换且以设定比例放大后输出对应的电压值；
控制单元根据所述跨阻放大电路输出的电压值确定积分电路所需的积分时间；
第二光探测器将所述第二测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述积分电路；
所述控制单元控制所述积分电路以设定的积分时间对所述第二测试光线的光电流进行积分，并根据所述积分电路在所述积分时间内输出的电压值，确定所述待测试显示面板的显示亮度。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置的测量方法中，所述控制单元根据所述跨阻放大电路输出的电压值确定积分电路所需的积分时间，具体包括：
所述控制单元根据所述跨阻放大电路输出的多个电压值以及预先设定的电压和积分时间的关系模型，确定所述积分电路所需的积分时间。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置的测量方法中，还包括：
所述控制单元确定所述跨阻放大电路输出的最大电压值和最小电压值的时间差；
所述控制单元控制所述积分电路以所述时间差进行输出，并根据所述积分电路输出的最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，确定所述待测试显示面板的闪烁值。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种光学参数测量装置及其测量方法，首先采用分光组件将待测试显示面板的显示光线至少分为两束测试光线，利用对应于第一光探测器的跨阻放大电路对一束测试光线进行电压值测量，之后通过控制单元根据跨阻放大电路输出的电压值确定积分时间，接着利用对应于第二光探测器的积分电路采用确定出的积分时间对另一束测试光线直接进行准确测量，最后控制单元根据积分电路在积分时间内输出的电压值，确定待测试显示面板的显示亮度。由于采用跨阻放大电路可以实时获取待测试面板的显示光线中第一测试光线分量的光线强度，可以直接以计算出积分电路所需的积分时间，因此，可以省去耗时很长的积分时间调节过程，以提高光探测器对待测试显示面板的亮度测量速度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光学参数测量装置的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的光学参数测量装置的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的光学参数测量装置的结构示意图之三；
图4为本发明实施例提供的光学参数测量装置的结构示意图之四；
图5为本发明实施例提供的光学参数测量装置的测量方法的流程图之一；
图6为本发明实施例提供的光学参数测量装置的测量方法的流程图之二。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的光学参数测量装置及其测量方法的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各部件的形状和大小形状不反映光学参数测量装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种光学参数测量装置，如图1所示，包括：分光组件100、第一光探测器200、第二光探测器300、跨阻放大电路400、积分电路500和控制单元600；其中，
分光组件100，用于将待测试显示面板A的显示光线至少分为第一测试光线a1和第二测试光线a2；
第一光探测器200，用于将第一测试光线a1的光线强度转换为光电流并输入至跨阻放大电路400；
跨阻放大电路400，用于将输入的第一测试光线a1的光电流进行电流电压转换且以设定比例放大后输出对应的电压值；
第二光探测器300，用于将第二测试光线a2的光线强度转换为光电流并输入至积分电路500；
积分电路500，用于在控制单元600的控制下，以设定的积分时间对第二测试光线a2的光电流进行积分后输出对应的电压值；
控制单元600，用于根据跨阻放大电路400输出的电压值确定积分电路500所需的积分时间；以及控制积分电路500的积分时间，并根据积分电路500在积分时间内输出的电压值，确定待测试显示面板A的显示亮度。
具体地，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，由于采用跨阻放大电路400可以实时获取待测试面板A的显示光线中第一测试光线a1分量的光线强度，可以直接计算出积分电路500所需的积分时间，因此，可以省去耗时很长的积分时间调节过程，以提高光探测器对待测试显示面板A的亮度测量速度。
具体地，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，在一段时间内积分电路500输出的电压值的变化率是与第二光探测器300收到的光强成正比，因此控制单元600可以计算出积分电路500输出的电压值的变化率，之后将变化率转换为光的强度，再计算得出显示亮度。
具体地，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，可以在控制单元600中预先存储积分时间和光线强度对应的电压值之间的关系模型，使得控制单元600，可以具体用于根据跨阻放大电路400输出的多个电压值以及预先设定的电压和积分时间的关系模型，确定积分电路500所需的积分时间。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，除了可以对待测试显示面板A的亮度测量，还可以对待测试显示面板A的闪烁度进行测量。基于此，控制单元600，还可以用于确定跨阻放大电路400输出的最大电压值和最小电压值的时间差；控制积分电路500以时间差进行输出，并根据积分电路500输出的最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，确定待测试显示面板A的闪烁值。即首先通过跨阻放大电路400进行粗测闪烁值，可以得到一个第一测试光线a1对应的输出电压的波形，根据此波形控制单元600可以计算得到最大电压值和最小电压值的时间差；之后通过积分电路500实现闪烁度的精测，具体控制单元600将时间差输入给积分电路500控制分别输出最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，然后可以计算出闪烁值。
具体地，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，对于闪烁值的测量可以和亮度测量同时完成，也可以分时完成，在此不做限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，控制单元600可以采用微控制器(MCU)实现其功能。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，跨阻放大电路400和积分电路500主要是由运算放大器构成。具体地，如图1所示，跨阻放大电路400包括的运算放大器的正极输入端通过一并联的电阻和电容与输出端连接，负极输入端与第一光探测器200的输入端连接，两个电源输入端分别输入一固定正电位和接地。积分电路500包括的运算放大器的正极输入端通过一串联的开关和电容与输出端连接，负极输入端与第二光探测器300的输入端连接，两个电源输入端分别输入一固定正电位和接地。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，分光组件100可以采用分光板、棱镜、光栅或光纤实现其分光功能，具体地，图2中是以分光组件100为光纤为例进行示意的，图1中是以分光组件100为分光板为例进行示意的，分光组件100相对于待测试显示面板A放置的相对角度，决定着最后得到的第一测试光线a1和第二测试光线a2的出射角度。
一般地，如图1所示，分光组件100在采用分光板、棱镜或光栅实现时，可以将显示光线即入射光线至少分为传播方向相互垂直的两束测试光线a1和a2。为了便于光路设计使光学参数测量装置的内部结构更加紧凑，一般需要将入射至第一光探测器200的第一测试光线a1和入射至第二光探测器300的第二测试光线a2平行设置。基于此，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，如图1所示，当分光组件100为分光板、棱镜或光栅时；亮度测量装置，还可以包括：设置于分光组件100和第二光探测器300之间的传递路径上的反射板110，以改变第二测试光线a2的传递路径使其与第一测试光线a1相互平行。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，由于第一测试光线a1用于进行亮度和闪烁度的粗侧，第二测试光线a2用于进行亮度和闪烁度的精测，因此，为了便于精测的准确性，可以控制分光组件100分成的第一测试光线a1的光线强度小于第二测试光线a2的光线强度，以使待测试显示面板A出射的显示光线尽可能多的用于精细测量，以提高测量的准确度。值得注意的是，分光组件100显示光线分成的多束测试光线a1和a2的波长范围完全相同，只是光线强度不同。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，如图3所示，还可以包括：设置于分光组件100和第一光探测器200之间的传递路径上的第一滤镜210，以便采用第一滤镜210对第一测试光线a1中的非可见光进行过滤，使得第一光探测器200进行更为精准地探测。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，如图3所示，还包括：设置于分光组件100和第二光探测器300之间的传递路径上的第二滤镜310，以便采用第二滤镜310对第二测试光线a2中的非可见光进行过滤，使得第二光探测器300进行更为精准地探测。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，第一光探测器200和第二光探测器300一般采用光电二极管实现其光电转换的功能。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，光电二极管一般可以采用硅光电池。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置中，如图4所示，还可以包括：模数转换单元700，用于将跨阻放大器400输出的电压值和积分电路500输出的电流值进行模拟信号到数字信号的转换后输出至控制单元600，以便控制单元600直接对数字信号进行处理，便于后续信号处理和存储。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种采用上述光学参数测量装置的测量方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种光学参数测量装置相似，因此该方法的实施可以参见光学参数测量装置的实施，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种采用上述光学参数测量装置的测量方法，如图5所示，可以包括以下步骤：
S501、分光组件将待测试显示面板的显示光线至少分为第一测试光线和第二测试光线；
S502、第一光探测器将第一测试光线的光线强度转换为光电流并输入至跨阻放大电路；
S503、跨阻放大电路将输入的第一测试光线的光电流进行电流电压转换且以设定比例放大后输出对应的电压值；
S504、控制单元根据跨阻放大电路输出的电压值确定积分电路所需的积分时间；
S505、第二光探测器将第二测试光线的光线强度转换为光电流并输入至积分电路；
S506、控制单元控制积分电路以设定的积分时间对第二测试光线的光电流进行积分，并根据积分电路在积分时间内输出的电压值，确定待测试显示面板的显示亮度。
具体地，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置的测量方法中，由于采用跨阻放大电路可以实时获取待测试面板A的显示光线中第一测试光线分量的光线强度，可以直接计算出积分电路所需的积分时间，因此，可以省去耗时很长的积分时间调节过程，以提高光探测器对待测试显示面板的亮度测量速度。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置的测量方法中，步骤S504控制单元根据跨阻放大电路输出的电压值确定积分电路所需的积分时间，具体可以采用如下方式实现：
控制单元根据跨阻放大电路输出的多个电压值以及预先设定的电压和积分时间的关系模型，确定积分电路所需的积分时间。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置的测量方法中，如图6所示，还可以包括以下步骤：
S601、控制单元确定跨阻放大电路输出的最大电压值和最小电压值的时间差；
S602、控制单元控制积分电路以时间差进行输出，并根据积分电路输出的最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，确定待测试显示面板的闪烁值。
具体地，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置的测量方法中，首先通过跨阻放大电路进行粗测闪烁值，可以得到一个第一测试光线对应的输出电压的波形，根据此波形控制单元可以计算得到最大电压值和最小电压值的时间差；之后通过积分电路实现闪烁度的精测，具体控制单元将时间差输入给积分电路控制分别输出最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，然后可以计算出闪烁值。
具体地，在本发明实施例提供的上述光学参数测量装置的测量方法中，对于闪烁值的测量即步骤S601和步骤S602可以和亮度测量即步骤S504至步骤S506同时完成，也可以分时完成，在此不做限定。
本发明实施例提供的上述光学参数测量装置及其测量方法，首先采用分光组件将待测试显示面板的显示光线至少分为两束测试光线，利用对应于第一光探测器的跨阻放大电路对一束测试光线进行电压值测量，之后通过控制单元根据跨阻放大电路输出的电压值确定积分时间，接着利用对应于第二光探测器的积分电路采用确定出的积分时间对另一束测试光线直接进行准确测量，最后控制单元根据积分电路在积分时间内输出的电压值，确定待测试显示面板的显示亮度。由于采用跨阻放大电路可以实时获取待测试面板的显示光线中第一测试光线分量的光线强度，可以直接以计算出积分电路所需的积分时间，因此，可以省去耗时很长的积分时间调节过程，以提高光探测器对待测试显示面板的亮度测量速度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种光学参数测量装置，其特征在于，包括：分光组件、第一光探测器、第二光探测器、跨阻放大电路、积分电路和控制单元；其中，
所述分光组件，用于将待测试显示面板的显示光线至少分为第一测试光线和第二测试光线；
所述第一光探测器，用于将所述第一测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述跨阻放大电路；
所述跨阻放大电路，用于将输入的所述第一测试光线的光电流进行电流电压转换且以设定比例放大后输出对应的电压值；
所述第二光探测器，用于将所述第二测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述积分电路；
所述积分电路，用于在所述控制单元的控制下，以设定的积分时间对所述第二测试光线的光电流进行积分后输出对应的电压值；
所述控制单元，用于根据所述跨阻放大电路输出的电压值确定所述积分电路所需的积分时间；以及控制所述积分电路的积分时间，并根据所述积分电路在所述积分时间内输出的电压值，确定所述待测试显示面板的显示亮度。
2.如权利要求1所述的光学参数测量装置，其特征在于，所述控制单元，用于根据所述跨阻放大电路输出的多个电压值以及预先设定的电压和积分时间的关系模型，确定所述积分电路所需的积分时间。
3.如权利要求1所述的光学参数测量装置，其特征在于，所述控制单元，还用于确定所述跨阻放大电路输出的最大电压值和最小电压值的时间差；控制所述积分电路以所述时间差进行输出，并根据所述积分电路输出的最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，确定所述待测试显示面板的闪烁值。
4.如权利要求1所述的光学参数测量装置，其特征在于，所述分光组件为分光板、棱镜、光栅或光纤。
5.如权利要求1所述的光学参数测量装置，其特征在于，所述分光组件分成的所述第一测试光线的光线强度小于所述第二测试光线的光线强度。
6.如权利要求1所述的光学参数测量装置，其特征在于，所述分光组件为分光板、棱镜或光栅；
所述亮度测量装置，还包括：设置于所述分光组件和所述第二光探测器之间的传递路径上的反射板。
7.如权利要求1所述的光学参数测量装置，其特征在于，还包括：设置于所述分光组件和所述第一光探测器之间的传递路径上的第一滤镜。
8.如权利要求1所述的光学参数测量装置，其特征在于，还包括：设置于所述分光组件和所述第二光探测器之间的传递路径上的第二滤镜。
9.如权利要求1-8任一项所述的光学参数测量装置，其特征在于，所述第一光探测器和所述第二光探测器为光电二极管。
10.如权利要求9所述的光学参数测量装置，其特征在于，所述光电二极管为硅光电池。
11.如权利要求1-8任一项所述的光学参数测量装置，其特征在于，还包括：模数转换单元，用于将所述跨阻放大器输出的电压值和所述积分电路输出的电压值进行模拟信号到数字信号的转换后输出至所述控制单元。
12.一种采用如权利要求1-11任一项所述的光学参数测量装置的测量方法，其特征在于，包括：
分光组件将待测试显示面板的显示光线至少分为第一测试光线和第二测试光线；
第一光探测器将所述第一测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述跨阻放大电路；
所述跨阻放大电路将输入的所述第一测试光线的光电流进行电流电压转换且以设定比例放大后输出对应的电压值；
控制单元根据所述跨阻放大电路输出的电压值确定积分电路所需的积分时间；
第二光探测器将所述第二测试光线的光线强度转换为光电流并输入至所述积分电路；
所述控制单元控制所述积分电路以设定的积分时间对所述第二测试光线的光电流进行积分，并根据所述积分电路在所述积分时间内输出的电压值，确定所述待测试显示面板的显示亮度。
13.如权利要求12所述的测量方法，其特征在于，所述控制单元根据所述跨阻放大电路输出的电压值确定积分电路所需的积分时间，包括：
所述控制单元根据所述跨阻放大电路输出的多个电压值以及预先设定的电压和积分时间的关系模型，确定所述积分电路所需的积分时间。
14.如权利要求12所述的测量方法，其特征在于，还包括：
所述控制单元确定所述跨阻放大电路输出的最大电压值和最小电压值的时间差；
所述控制单元控制所述积分电路以所述时间差进行输出，并根据所述积分电路输出的最大亮度对应的电压值和最小亮度对应的电压值，确定所述待测试显示面板的闪烁值。
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