CN115031840A - 一种测量设备、安装方法及应用方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种测量设备、安装方法及应用方法，该测量设备包括对准结构、多个光纤耦合组件、光谱检测组件和检测平台；其中，光纤耦合组件包括镜头和与镜头相耦合的光纤，光纤耦合组件组设于对准结构，且至少部分光纤耦合组件的光轴相交于一目标点；对准结构用于将光纤耦合组件对准到检测平台上的目标点；光谱检测组件与多个光纤耦合组件的光纤相连。本申请可以一次性获取显示装置多视角光谱特性。

Description

一种测量设备、安装方法及应用方法

技术领域

本申请涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种测量设备、安装方法及应用方法。

背景技术

随着显示技术的快速发展，人们对显示设备的显示质量和性能要求也越来越高。LCD、OLED、MiniLED和MicroLED等显示装置得到越来越广泛的应用。具有高亮度、广色域、高效率、长寿命等特性的显示技术得到快速发展。

光谱仪是一种基本的光学测量仪器，其原理是通过采集目标物体的辐射、反射或透射的光信号，经过光学和电学信号处理后得到入射光的光谱功率分布曲线，由此分析得到入射光的各种详细信息，如辐射度学、光度学和色度学物理量，实现物质结构和成分的鉴定以及材料光学属性的测量。

光纤光谱仪采用光纤作为光信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。光纤光谱仪的基本配置一般包括光纤、狭缝、准直系统、色散系统、成像系统、探测器等，光纤光谱仪的优势在于其测量系统的灵活性，用户可以根据需要搭建光谱采集系统。

然而，光谱仪一次只能获得目标比如显示装置一个位置的光谱信息，要获取显示装置多视角光谱特性，则需要多次重新对准。另一方面，光谱测量的瞄准通常需要借助瞄准相机或外挂式光源瞄准，结构复杂且难以实现同轴瞄准。

发明内容

本申请实施例提供一种测量设备、安装方法及应用方法，可以一次性获取显示装置多视角光谱特性。

第一方面，提供了一种测量设备，其包括：

对准结构；

多个光纤耦合组件，所述光纤耦合组件包括镜头和与所述镜头相耦合的光纤，所述光纤耦合组件组设于所述对准结构，至少部分所述光纤耦合组件的光轴相交于一目标点；

检测平台，所述对准结构用于将所述光纤耦合组件对准到所述检测平台上的所述目标点；

光谱检测组件，其与多个所述光纤耦合组件的光纤相连。

一些实施例中，光轴相交于一目标点的所述光纤耦合组件的光轴共面；

光轴共面的所述光纤耦合组件包括标定光纤耦合组件，所述标定光纤耦合组件的光轴垂直于所述检测平台。

一些实施例中，所述标定光纤耦合组件以外其他的所述光纤耦合组件设置于所述标定光纤耦合组件绕所述目标点向第一方向旋转形成的圆弧轨迹上。

一些实施例中，所述测量设备还包括准直光源；

所述标定光纤耦合组件的光纤包括一分支纤，所述准直光源连接于所述分支纤。

一些实施例中，所述对准结构包括弧形部分，所述弧形部分上设有多个安装点，所述光纤耦合组件组设于所述安装点。

一些实施例中，所述光纤通过光纤连接座与所述镜头相连，且所述镜头位置可沿所述光轴的延伸方向调整以调整镜头与光纤连接座的相对距离；

在使用状态时，所述光纤末端位于所述镜头焦点上。

第二方面，提供了一种测量设备的安装方法，其包括：

光纤耦合组件包括镜头和与所述镜头相耦合的光纤，从所有的光纤耦合组件中选定其中一个光纤耦合组件作为标定光纤耦合组件；

调节标定光纤耦合组件的角度，使其指向目标点并垂直于检测平台后固定；

将多个光纤耦合组件预定位在以目标点为圆心，以标定光纤耦合组件为移动点形成的圆弧轨迹上；

调节除标定光纤耦合组件以外的所述光纤耦合组件，使其光轴经过目标点后固定；

将多个所述光纤耦合组件的光纤连接到同一个光谱检测组件上。

一些实施例中，在调节标定光纤耦合组件的角度之前，所述安装方法还包括：将标定光纤耦合组件预定位在目标点上方；

将标定光纤耦合组件预定位在目标点上方，包括：

根据标定光纤耦合组件中镜头的固定焦距，将标定光纤耦合组件预定位在目标点上方；或者，

将标定光纤耦合组件预定位在目标点上方，并使目标点在景深范围内。

一些实施例中，调节标定光纤耦合组件的角度，使其指向目标点并垂直于所述检测平台后固定，包括：

在标定光纤耦合组件上连接准直光源；

打开准直光源，通过标定光纤耦合组件出射标定光；

调节标定光纤耦合组件的角度，使在目标点处布置的平面反射镜垂直反射回的标定光强度达到最大；

锁定标定光纤耦合组件。

一些实施例中，调节除标定光纤耦合组件以外的所述光纤耦合组件，使其光轴经过目标点后固定，包括：

在所述光纤耦合组件上连接准直光源；

打开准直光源，通过所述光纤耦合组件出射标定光；

调节所述光纤耦合组件的角度，使该光纤耦合组件出射的标定光射向在目标点处布置的漫反射镜；

锁定光纤耦合组件。

第三方面，提供了一种测量设备的应用方法，其包括：

将显示装置放在检测平台的目标点处；

调整对准结构，以使组设于所述对准结构上的至少部分光纤耦合组件的光轴相交于显示装置，所述光纤耦合组件包括镜头和与所述镜头相耦合的光纤；

调整显示装置与所述光纤耦合组件之间的测量角度和/或工作距离。

一些实施例中，调整显示装置与所述光纤耦合组件之间的测量角度，包括：

在所述光纤耦合组件上连接准直光源；

打开准直光源，通过光纤耦合组件出射标定光；

调整显示装置的角度，使显示装置反射回的标定光强度达到最大；

和/或，调整显示装置与所述光纤耦合组件之间的工作距离，包括：

在所述光纤耦合组件上连接准直光源；

打开准直光源，通过光纤耦合组件出射标定光；

在显示装置上点亮一个光斑；

调整显示装置，以使光纤耦合组件出射的标定光与所述光斑同心。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供的测量设备，其光纤耦合组件具有多个，可以一次性地测量显示装置上多个视角的光谱特性，并且至少部分光纤耦合组件的光轴相交于一目标点，以实现同轴测量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的光纤耦合组件示意图；

图2为本申请实施例提供的一种测量设备示意图。

图中：1、对准结构；10、弧形部分；2、光纤耦合组件；20、镜头；21、光纤；22、标定光纤耦合组件；23、分支纤；24、光纤连接座；3、光谱检测组件；4、检测平台；5、准直光源；6、目标点。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1和图2所示，本申请实施例提供了测量设备，该测量设备包括对准结构1、多个光纤耦合组件2、光谱检测组件3和检测平台4；其中，光纤耦合组件2包括镜头20和与镜头20相耦合的光纤21，光纤耦合组件2组设于对准结构1，且至少部分光纤耦合组件2的光轴相交于一目标点6；对准结构1用于将光纤耦合组件2对准到检测平台4上的目标点6；光谱检测组件3与多个光纤耦合组件2的光纤21相连。

本实施例提供的测量设备，其光纤耦合组件2具有多个，可以一次性地测量显示装置上多个视角的光谱特性，并且至少部分光纤耦合组件2的光轴相交于一目标点6，以实现同轴测量。

上述光谱检测组件3可以使用光谱仪，或者其他的用来测量光谱的仪器。

为了实现各个光纤耦合组件2的同轴调整，参见图2所示，在一些优选的实施方式中，光轴相交于一目标点6的光纤耦合组件2的光轴共面；且光轴共面的光纤耦合组件2包括标定光纤耦合组件22，标定光纤耦合组件22的光轴垂直于检测平台4，也即光轴共面的光纤耦合组件2中，有一个光纤耦合组件2是作为标定光纤耦合组件22，在检测时，利用标定光纤耦合组件22，可以实现对所有的光纤耦合组件2的同轴标定。

本申请中，光纤耦合组件2在对准结构1上的布置方式参见图2所示，将标定光纤耦合组件22绕目标点6向第一方向旋转，以形成一个圆弧轨迹，标定光纤耦合组件22以外其他的光纤耦合组件2设置于该圆弧轨迹上。采用如此布置方式，使得每一个光纤耦合组件2出射的光到达目标点6的距离一致，进而可以保证每一个视角是在同等条件下采集光谱特性的。

需要说明的是，上述圆弧，可以是完整的圆弧，可以是半圆弧，也可以是劣弧，比如四分之一圆弧，还可以是优弧，具体采用哪一种，可以根据实际需求设置。

在进行同轴标定以及测量时，需要使用到光源，因此，在一些优选的实施方式中，参见图2所示，测量设备还包括准直光源5；标定光纤耦合组件22的光纤21包括一分支纤23，准直光源5连接于分支纤23，分支纤23可以采用一分二光纤，进而保证从准直光源5射出的光可以经过标定光纤耦合组件22，出射到目标点6，而且由设置在目标点6处的平面反射镜反射的光经标定光纤耦合组件22后进入光谱检测组件3。

准直光源5可以采用LED光源，也可以采用激光光源，根据实际检测需要进行合理的选择。

在上述示例中，在进行同轴标定时，可以采用如图2所示的方案，只需使用一个准直光源5，不仅可以减少设备的成本和降低设备的复杂性，同时该准直光源5在后续检测中也能够得到使用。

参见图2所示，在一些实施例中，对准结构1包括弧形部分10，弧形部分10上设有多个安装点，每个安装点上安装一个光纤耦合组件2，以实现所有光纤耦合组件2的安装。

参见图1所示，在一些优选实施方式中，光纤21通过光纤连接座24与镜头20相连，且镜头20位置可沿光轴的延伸方向调整以调整镜头20与光纤连接座24的相对距离，目的是能够进行调节以使镜头20和光纤21耦合；在使用状态时，光纤21末端位于镜头20焦点上，从而保证光纤21与镜头20焦点耦合。

可以将光纤21与光谱检测组件或者亮度测量装置连接，用平行光源正对照射镜头20，调整以使得光谱检测组件波峰最高或者亮度测量装置测量值达最大，此时说明已经耦合了；光纤连接座24可以采用现成的机构，比如，作为一个示例，光纤连接座24采用光纤法兰。

需要说明的是，测量设备还可以包括多个机械手，机械手上安装有光纤耦合组件2，通过控制机械手，实现对光纤耦合组件2的调整和固定。

为了保证测量设备的各个光纤耦合组件2同轴，本申请实施例还提供了一种测量设备的安装方法，适用于上述实施例提供的测量设备，其包括如下步骤：

101：光纤耦合组件2包括镜头20和与镜头20相耦合的光纤21，从所有的光纤耦合组件2中选定一个光纤耦合组件2作为标定光纤耦合组件22。

102：调节标定光纤耦合组件22的角度，使其指向目标点6并垂直于所述检测平台4后固定。

103：将多个光纤耦合组件2，也即其余的光纤耦合组件2预定位在以目标点6为圆心，以标定光纤耦合组件22为移动点形成的圆弧轨迹上。

104：调节除标定光纤耦合组件22以外的光纤耦合组件2，使其光轴经过目标点6后固定。

105：将多个光纤耦合组件2，也即所有的光纤耦合组件2的光纤21连接到同一个光谱检测组件3上。

相对于使用外挂设备进行同轴装调，存在设备整体复杂笨重、同轴装调效果难以保证的问题，在本申请实施例提供的安装方法中，利用的是内同轴标定的方式，利用标定光纤耦合组件22，使其光轴指向目标点6并垂直于检测平台4，以此作为基准，再调整其余的光纤耦合组件2，使各光纤耦合组件2的光轴都过目标点6，从而完成了同轴装调标定，很显然，该方案并不需要外挂，整体结构简单，同时同轴装调标定方法更加简单，利用光谱检测组件3来判断同轴装调标定情况，可以保证装调效果。

在本申请中，根据实际检测需要，标定光纤耦合组件22与目标点6在方位上有多种布置形式，比如作为一个示例，标定光纤耦合组件22位于目标点6上方。

此时，在步骤102调节标定光纤耦合组件22的角度之前，该安装方法还包括将标定光纤耦合组件22预定位在目标点6上方。

具体地，将标定光纤耦合组件22预定位在目标点6上方可以有多种方式。

比如，作为示例，在一个优选方案中，可以根据标定光纤耦合组件22中镜头20的固定焦距，将标定光纤耦合组件22预定位在目标点6上方。

再比如，作为示例，在另一个优选的方案中，将标定光纤耦合组件22预定位在目标点6上方，并使目标点6在标定光纤耦合组件22中镜头20的景深范围内。

参见图2所示，在该方案中，标定光纤耦合组件22预定位在目标点6上方时，使标定光纤耦合组件22的光轴垂直检测平台。

调节标定光纤耦合组件22的角度，使其指向目标点6并垂直于所述检测平台4后固定，具体包括如下步骤：

201：在标定光纤耦合组件22上连接准直光源5。

202：打开准直光源5，通过标定光纤耦合组件22出射标定光。

203：调节标定光纤耦合组件22的角度，使在目标点6处布置的平面反射镜垂直反射回的标定光强度达到最大。

具体地，步骤203中，标定光纤耦合组件22的光纤21还连接光谱检测组件3，反射回来的标定光进入光谱检测组件3，当光谱检测组件3中波峰最高时，表明标定光强度达到最大。

204：锁定标定光纤耦合组件22。

对于图2，除标定光纤耦合组件22以外的光纤耦合组件2的同轴标定方法，需要用漫反射镜替换掉平面反射镜，具体地，调节除标定光纤耦合组件22以外的光纤耦合组件2，使其光轴经过目标点6后固定，包括如下步骤：

301：在光纤耦合组件2上连接准直光源5。

302：打开准直光源5，通过光纤耦合组件2出射标定光。

303：调节光纤耦合组件2的角度，使该光纤耦合组件2出射的标定光射向在目标点6处布置的漫反射镜，使标定光的光斑与漫反射镜上的十字线重合。

304：锁定光纤耦合组件2。

在本实施例中，尽管增加了一个漫反射镜，利用漫反射镜替换平面反射镜，但是不需要再增加其他的部件，使除标定光纤耦合组件22以外的光纤耦合组件2出射的标定光打在漫反射镜的十字线上，即可实现同轴标定，可见，这种标定方式非常简单方便，操作性强。

本申请实施例还提供了一种测量设备的应用方法，适用于上述实施例提供的测量设备，其包括如下步骤：

401：将显示装置放在检测平台4的目标点6处。

402：调整对准结构1，以使组设于对准结构1上的至少部分光纤耦合组件2的光轴相交于显示装置，光纤耦合组件2包括镜头20和与镜头20相耦合的光纤21。

403：调整显示装置与光纤耦合组件2之间的测量角度和/或工作距离。

完成测量角度和/或工作距离调整之后，即可开始测量多视角的光谱信息。

使用时，在标定光纤耦合组件22光轴垂直于检测平台4后，也即90°标定完成之后，可以绕着旋转轴，旋转测量设备，即可实现其他更多角度测量。显然，上述旋转轴，经过目标点6，并且垂直于各个光轴所共的平面。

其中，上述调整显示装置与光纤耦合组件2之间的测量角度，具体包括如下步骤：

501：在光纤耦合组件2上连接准直光源5。

502：打开准直光源5，通过光纤耦合组件2出射标定光。

503：调整显示装置的角度，使显示装置反射回的标定光强度达到最大。具体判断时，当光谱检测组件3中波峰最高时，表明标定光强度达到最大。

上述调整显示装置与光纤耦合组件2之间的工作距离，具体包括如下步骤：

601：在光纤耦合组件2上连接准直光源5。

602：打开准直光源5，通过光纤耦合组件2向下出射标定光。

603：在显示装置上点亮一个光斑。

604：调整显示装置与光纤耦合组件2的距离，以使光纤耦合组件2出射的标定光与光斑同心。

调整工作距离，可以使得测量设备的其他通道（也即光纤耦合组件2通道）光强度达到最大。

总之，本申请提供的测量设备、安装方法及应用方法，可以实现多视角同轴测量，无需多次重新对准，可以进行高精度对位测量，提高测量效率。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种测量设备，其特征在于，其包括：

对准结构（1）；

多个光纤耦合组件（2），所述光纤耦合组件（2）包括镜头（20）和与所述镜头（20）相耦合的光纤（21），所述光纤耦合组件（2）组设于所述对准结构（1），至少部分所述光纤耦合组件（2）的光轴相交于一目标点（6）；

检测平台（4），所述对准结构（1）用于将所述光纤耦合组件（2）对准到所述检测平台（4）上的所述目标点（6）；

光谱检测组件（3），其与多个所述光纤耦合组件（2）的光纤（21）相连。

2.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于：

光轴相交于一目标点（6）的所述光纤耦合组件（2）的光轴共面；

光轴共面的所述光纤耦合组件（2）包括标定光纤耦合组件（22），所述标定光纤耦合组件（22）的光轴垂直于所述检测平台（4）。

3.如权利要求2所述的测量设备，其特征在于：

所述标定光纤耦合组件（22）以外其他的所述光纤耦合组件（2）设置于所述标定光纤耦合组件（22）绕所述目标点（6）向第一方向旋转形成的圆弧轨迹上。

4.如权利要求3所述的测量设备，其特征在于：

所述测量设备还包括准直光源（5）；

所述标定光纤耦合组件（22）的光纤（21）包括一分支纤（23），所述准直光源（5）连接于所述分支纤（23）。

5.如权利要求1~4任一所述的测量设备，其特征在于：

所述对准结构（1）包括弧形部分（10），所述弧形部分（10）上设有多个安装点，所述光纤耦合组件（2）组设于所述安装点。

6.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于：

所述光纤（21）通过光纤连接座（24）与所述镜头（20）相连，且所述镜头（20）位置可沿所述光轴的延伸方向调整，以调整镜头（20）与光纤连接座（24）的相对距离；

在使用状态时，所述光纤（21）末端位于所述镜头（20）焦点上。

7.一种测量设备的安装方法，其特征在于，其包括：

光纤耦合组件（2）包括镜头（20）和与所述镜头（20）相耦合的光纤（21），从所有的光纤耦合组件（2）中选定其中一个光纤耦合组件（2）作为标定光纤耦合组件（22）；

调节标定光纤耦合组件（22）的角度，使其指向目标点（6）并垂直于检测平台（4）后固定；

将多个光纤耦合组件（2）预定位在以目标点（6）为圆心，以标定光纤耦合组件（22）为移动点形成的圆弧轨迹上；

调节除标定光纤耦合组件（22）以外的所述光纤耦合组件（2），使其光轴经过目标点（6）后固定；

将多个所述光纤耦合组件（2）的光纤（21）连接到同一个光谱检测组件（3）上。

8.如权利要求7所述的测量设备的安装方法，其特征在于，在调节标定光纤耦合组件（22）的角度之前，所述安装方法还包括：将标定光纤耦合组件（22）预定位在目标点（6）上方；

将标定光纤耦合组件（22）预定位在目标点（6）上方，包括：

根据标定光纤耦合组件（22）中镜头（20）的固定焦距，将标定光纤耦合组件（22）预定位在目标点（6）上方；或者，

将标定光纤耦合组件（22）预定位在目标点（6）上方，并使目标点（6）在景深范围内。

9.如权利要求7所述的测量设备的安装方法，其特征在于，调节标定光纤耦合组件（22）的角度，使其指向目标点（6）并垂直于所述检测平台（4）后固定，包括：

在标定光纤耦合组件（22）上连接准直光源（5）；

打开准直光源（5），通过标定光纤耦合组件（22）出射标定光；

调节标定光纤耦合组件（22）的角度，使在目标点（6）处布置的平面反射镜垂直反射回的标定光强度达到最大；

锁定标定光纤耦合组件（22）。

10.如权利要求9所述的测量设备的安装方法，其特征在于，调节除标定光纤耦合组件（22）以外的所述光纤耦合组件（2），使其光轴经过目标点（6）后固定，包括：

在所述光纤耦合组件（2）上连接准直光源（5）；

打开准直光源（5），通过所述光纤耦合组件（2）出射标定光；

调节所述光纤耦合组件（2）的角度，使该光纤耦合组件（2）出射的标定光射向在目标点（6）处布置的漫反射镜；

锁定光纤耦合组件（2）。

11.一种测量设备的应用方法，其特征在于，其包括：

将显示装置放在检测平台（4）的目标点（6）处；

调整对准结构（1），以使组设于所述对准结构（1）上的至少部分光纤耦合组件（2）的光轴相交于显示装置，所述光纤耦合组件（2）包括镜头（20）和与所述镜头（20）相耦合的光纤（21）；

调整显示装置与所述光纤耦合组件（2）之间的测量角度和/或工作距离。

12.如权利要求11所述的测量设备的应用方法，其特征在于，调整显示装置与所述光纤耦合组件（2）之间的测量角度，包括：

在所述光纤耦合组件（2）上连接准直光源（5）；

打开准直光源（5），通过光纤耦合组件（2）出射标定光；

调整显示装置的角度，使显示装置反射回的标定光强度达到最大；

和/或，调整显示装置与所述光纤耦合组件（2）之间的工作距离，包括：

在所述光纤耦合组件（2）上连接准直光源（5）；

打开准直光源（5），通过光纤耦合组件（2）出射标定光；

在显示装置上点亮一个光斑；

调整显示装置，以使光纤耦合组件（2）出射的标定光与所述光斑同心。

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