CN115406527A - 光学量测装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种光学量测装置，用以量测待测光线，所述光学量测装置包含收光模块、光分歧模块以及多个颜色滤镜。所述收光模块用以转换待测光线转为第一平行光。所述光分歧模块用以将第一平行光分为多个待测平行光。每一个颜色滤镜至少接收所述多个待测平行光其中之一。其中经过所述多个颜色滤镜后的待测平行光是用于计算CIE色彩空间中的三刺激值。

Description

光学量测装置
技术领域
本申请是关于一种光学量测装置，特别是关于一种可以增加光量使用率的光学量测装置。
背景技术
一般来说，在各种尺寸的显示器出厂前，都需要经过各种测试以确定显示功能是否正常。举例来说，显示器可能因为制作过程的瑕疵而有显示色温偏差的情况，从而需要把这些显示问题在测试的过程中挑选出来。然而，传统检测显示器时，经常会利用图1或图2所绘示的光学量测装置，将待测光线分束并且滤出不同色光，并利用滤光后的待测光线计算出在国际照明委员会(CIE，International Commission on Illumination)所定义XYZ色彩空间中的三刺激值(tristimulus values)。请参阅图1，图1是现有技术的光学量测装置的示意图。如图1所示，光学量测装置9a包含了聚光镜90、光学扩散片91a以及多个侦测镜头92～94。以实际操作来说，聚光镜90会接收来自待测物DUT的待测光线，并且聚焦到光学扩散片91a，再由光学扩散片91a将待测光线打散。接着，由固定位置上的多个侦测镜头92～94接收打散后的待测光线，据以计算三刺激值。
于所属技术领域具有通常知识者可知，被光学扩散片91a打散的待测光线投射到的面积很广，多个侦测镜头92～94仅能撷取到部分的待测光线，大多数的待测光线并没有办法利用，即待测光线的光量使用率不高。换句话说，当待测光线微弱时，光学量测装置9a有可能因为接收到的光量不足而无法正确计算三刺激值。据此，业界又提出了另一种光学量测装置，以提升待测光线的光量使用率。请参阅图2，图2是现有技术的另一光学量测装置的示意图。与图1类似的是，图2的光学量测装置9b也包含了聚光镜90以及多个侦测镜头92～94，且聚光镜90同样会接收来自待测物DUT的待测光线。在此，光学量测装置90b是用光纤管路91b取代光学扩散片91a，使得聚光镜90可以将待测光线聚焦到光纤管路91b的一端，并且由光纤管路91b将待测光线分束至多个侦测镜头92～94。
虽然图2的光学量测装置9b利用光纤管路91b可以提高一些待测光线的光量使用率，但实际上还是有一定比例的待测光线没有办法进入多个侦测镜头92～94。原因可以参阅图3，图3是现有技术的光纤管路一端的示意图。如图3所示，光纤管路91b内部由多个光纤线910组成，每一条光纤线910可以传输一小部分的待测光线分束至多个侦测镜头92～94其中之一。实务上，因为光纤线910仍然有结构上的限制(例如光纤线910周围有保护层，且截面都是圆形)，使得光纤线910之间不可能达到无缝隙排列。换句话说，于所属技术领域具有通常知识者可以理解，纵使是图2的光学量测装置9b，也还是有一部分的待测光线无法进入光纤线910中，无法到达多个侦测镜头92～94。此外，光学量测装置9b也还有无法准确分配待测光线至多个侦测镜头92～94的问题，例如光纤管路91b中心的光纤线910有可能收到比光纤管路91b周缘的光纤线910更多的待测光线。
据此，业界需要一种新的光学量测装置，除了要能更加提高待测光线的光量使用率，并且每个镜头收到的待测光线也能有更好的均匀度。
发明内容
本申请所要解决的技术问题在于提供一种光学量测装置，利用可以先将待测光线转换成平行光，再利用分光镜将待测光线分光至不同的侦测镜头，从而能提高待测光线的光量使用率并确保待测光线的均匀度。
本申请提出一种光学量测装置，用以量测待测光线，所述光学量测装置包含收光模块、光分歧模块以及光侦测模块。所述收光模块用以转换待测光线转为第一平行光。所述光分歧模块包含第一分光镜与第二分光镜，第一分光镜用以将第一平行光分为第二平行光与第三平行光，第二分光镜用以将第二平行光分为第四平行光与第五平行光。所述光侦测模块包含多个侦测镜头，第三平行光、第四平行光与第五平行光分别射向所述多个侦测镜头其中之一。
于一些实施例中，收光模块可以包含第一透镜、扩束组件与第二透镜，第一透镜可以用以接收待测光线，扩束组件可以用以将第一透镜聚焦后的待测光线平行扩束，第二透镜可以用以将平行扩束后的待测光线转为第一平行光。在此，所述多个侦测镜头可以定义有第一侦测镜头、第二侦测镜头以及第三侦测镜头，第一侦测镜头可以用以接收第三平行光，第二侦测镜头可以用以接收第四平行光，第三侦测镜头可以用以接收第五平行光。此外，第二平行光的光强度可以为第三平行光的光强度的n倍，n为不大于3的正数。并且，第四平行光的光强度可以为第五平行光的光强度的m倍，m为不大于3的正数。另外，第一侦测镜头可以设有红光滤镜，第二侦测镜头可以设有绿光滤镜，第三侦测镜头可以设有蓝光滤镜。
本申请还提出一种光学量测装置，用以量测待测光线，所述光学量测装置包含收光模块、光分歧模块以及多个颜色滤镜。所述收光模块用以转换待测光线转为第一平行光。所述光分歧模块用以将第一平行光分为多个待测平行光。每一个颜色滤镜至少接收所述多个待测平行光其中之一。其中经过所述多个颜色滤镜后的待测平行光是用于计算CIE色彩空间中的三刺激值。
于一些实施例中，所述多个颜色滤镜可以包含红光滤镜、绿光滤镜以及蓝光滤镜，于所述多个待测平行光中，经过绿光滤镜的待测平行光可以具有最大的光强度。或者，所述多个待测平行光也可以具有相同的光强度。
综上所述，本申请提供的光学量测装置可以先将待测光线转换成平行光，从而可以使待测光线有较佳的均匀度。此外，为了提高待测光线的光量使用率，本申请提供的光学量测装置是利用分光的技术，除了可以让待测光线分束射向不同的侦测镜头，同时也降低待测光线漏失或被遮蔽的情况，从而可以大幅提高量测的精度。
有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例，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它的附图。
图1是现有技术的光学量测装置的示意图；
图2是现有技术的另一光学量测装置的示意图；
图3是现有技术的光纤管路一端的示意图；
图4是依据本申请一实施例的光学量测装置的示意图。
符号说明
1：光学量测装置 10：收光模块 100：第一透镜
102：扩束组件 104：第二透镜 12：光分歧模块
120：第一分光镜 122：第二分光镜 14：光侦测模块
140a～140c：侦测镜头 142a～142c：颜色滤镜 144a～144c：透镜
DUT：待测物 f1～f3：距离 m：反射镜
9a～9b：光学量测装置 90：聚光镜 91a：光学扩散片
91b：光纤管路 92～94：侦测镜头
具体实施方式
在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。
请参阅图4，图4是依据本申请一实施例的光学量测装置的示意图。如图4所示，光学量测装置1可以用来量测待测物DUT产生的待测光线，且光学量测装置1可以包含收光模块10、光分歧模块12以及光侦测模块14。于一个例子中，收光模块10可以对准待测物DUT的出光面，并且收光模块10内可以有第一透镜100、扩束组件102与第二透镜104。第一透镜100、扩束组件102与第二透镜104是位于同一个光学路径上，第一透镜100与第二透镜104可以是一种凸透镜。在此，第一透镜100与扩束组件102的距离f1可以大致等于第一透镜100的焦距，且扩束组件102与第二透镜104的距离f2可以大致等于第二透镜104的焦距。
以实际操作来说，第一透镜100接收来自待测物DUT的待测光线之后，会聚焦于焦距位置上的扩束组件102。扩束组件102可以是用来均匀化光线的组件，用以将第一透镜100聚焦后的待测光线进行平行扩束。接着，因为扩束组件102在第二透镜104的焦点，第二透镜104可以将来自扩束组件102的待测光线转换为平行光。在此，本实施例称离开第二透镜104的光线(有平行光特性的待测光线)为第一平行光。
光分歧模块12设置于收光模块10后，且光分歧模块12包含第一分光镜120与第二分光镜122。本实施例的第一分光镜120会先接收到离开第二透镜104的第一平行光，并且可以将第一平行光分成两道光线，其中一道光线(第二平行光)会继续射向第二分光镜122，另外一道光线(第三平行光)则会离开光分歧模块12(例如向图4上方)。接着，第二分光镜122的作用与第一分光镜120类似，当第二分光镜122收到第二平行光之后，又会更进一步将第二平行光分成两道光线，这两道光线都会离开光分歧模块12，其中一道光线(第四平行光)例如向图4右方，另外一道光线(第五平行光)会射向图4下方。也就是说，本实施例的光分歧模块12可以通过两个分光镜(第一分光镜120与第二分光镜122)将待测光线分成三道光线，即第三平行光、第四平行光与第五平行光。
光侦测模块14设置于光分歧模块12后，并且可以有多个侦测镜头(例如侦测镜头140a～140c)用来接收离开光分歧模块12的光线。如前所述，离开光分歧模块12的光线可以有第三平行光、第四平行光与第五平行光，可以分别被侦测镜头140a、侦测镜头140b以及侦测镜头140c所接收。在此，第三平行光、第四平行光与第五平行光也可以被称为多个待测平行光。虽然图4中有绘示第三平行光与第五平行光会分别经由反射镜m射向侦测镜头140a以及侦测镜头140c，但于所属技术领域具有通常知识者应可以理解反射镜m并非必要组件，在没有反射镜m的情况下，本实施例的光学量测装置1也能实现全部的功能。
于一个例子中，光侦测模块14中每一个侦测镜头还可以对应各自的颜色滤镜和透镜。例如侦测镜头140a可以对应颜色滤镜142a和透镜144a，侦测镜头140b可以对应颜色滤镜142b和透镜144b，侦测镜头140c可以对应颜色滤镜142c和透镜144c。在此，透镜144a～144c的功能可以相同且具有相同的焦距，且每一个侦测镜头会设置在对应透镜的焦点。以透镜144a为例，侦测镜头140a和透镜144a的距离f3应该恰好是透镜144a的焦距。实务上，射向透镜144a的是平行光(第三平行光)，透镜144a可以使第三平行光聚焦成像于焦点位置，即聚焦成像于侦测镜头140a中。此外，本实施例不限制颜色滤镜的位置，例如可以在侦测镜头和和透镜之间。举例来说，颜色滤镜142a～142c可以分别对应红色、绿色或蓝色滤镜其中之一。
值得一提的是，第一分光镜120与第二分光镜122可以各自有不同的分光比例，所述分光比例可以依照红色、绿色或蓝色需要的光分量改变。以实际的例子来说，颜色滤镜142a可以对应到绿色滤镜，颜色滤镜142b可以对应到红色滤镜，而颜色滤镜142c可以对应到蓝色滤镜。一般在CIE色彩空间中，X、Y和Z的值可以约略对应于红色、绿色和蓝色，即经过颜色滤镜142a后，侦测镜头140a量测到的值可以约略对应到Y值。同理，经过颜色滤镜142b和颜色滤镜142c后，侦测镜头140b和侦测镜头140c量测到的值可以分别约略对应到X值与Z值。假设希望侦测镜头140a～140c接收到大致相同的光量，则可以设定第一分光镜120反射与透射的比例为1:2，第二分光镜122透射与反射的比例为1:1。此时，由于第一分光镜120透射与反射的比例为2:1，透射的第二平行光的光强度(光量)应为反射的第三平行光的光强度(光量)的两倍。并且，由于第二分光镜122透射与反射的比例为1:1，透射的第四平行光的光强度(光量)大致上相同于反射的第五平行光的光强度(光量)。换句话说，第三平行光、第四平行光以及第五平行光的光强度(光量)会大致相同。
又例如，假设待测光线的亮度被视为较重要的参数时，由于亮度较关联于Y值，则于所属技术领域具有通常知识者可以理解侦测镜头140a的侦测结果相对重要。此时，本实施例可以通过设定第一分光镜120的分光比例，将第一分光镜120反射与透射的比例为1:1，第二分光镜122透射与反射的比例为1:1。在这个设定下，第四平行光以及第五平行光的光强度(光量)仍然是相等，但第三平行光的光强度(光量)会是第四平行光以及第五平行光的光强度(光量)的两倍。由上述可知，本实施例可以对应不同的量测需求，选择性地调整第一分光镜120与第二分光镜122的分光比例。实务上，第一分光镜120反射与透射的比例可以是1:0.5、1:1、1:1.5、1:2或1:3，第二分光镜122反射与透射的比例同样可以是1:0.5、1:1、1:1.5、1:2或1:3，本实施例不加以限制。
综上所述，本申请提供的光学量测装置可以先将待测光线转换成平行光，从而可以使待测光线有较佳的均匀度。此外，为了提高待测光线的光量使用率，本申请提供的光学量测装置是利用分光的技术，除了可以让待测光线分束射向不同的侦测镜头，同时也降低待测光线漏失或被遮蔽的情况，从而可以大幅提高量测的精度。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (9)

1.一种光学量测装置，用以量测一待测光线，其特征在于，所述光学量测装置包含：
一收光模块，用以转换该待测光线转为一第一平行光；
一光分歧模块，包含一第一分光镜与一第二分光镜，该第一分光镜用以将该第一平行光分为一第二平行光与一第三平行光，该第二分光镜用以将该第二平行光分为一第四平行光与一第五平行光；以及
一光侦测模块，包含多个侦测镜头，该第三平行光、该第四平行光与该第五平行光分别射向该些侦测镜头其中之一。
2.根据权利要求1所述的光学量测装置，其特征在于，该收光模块包含一第一透镜、一扩束组件与一第二透镜，该第一透镜用以接收该待测光线，该扩束组件用以将该第一透镜聚焦后的该待测光线平行扩束，该第二透镜用以将平行扩束后的该待测光线转为该第一平行光。
3.根据权利要求1所述的光学量测装置，其特征在于，该些侦测镜头定义有一第一侦测镜头、一第二侦测镜头以及一第三侦测镜头，该第一侦测镜头用以接收该第三平行光，该第二侦测镜头用以接收该第四平行光，该第三侦测镜头用以接收该第五平行光。
4.根据权利要求3所述的光学量测装置，其特征在于，该第二平行光的光强度为该第三平行光的光强度的n倍，n为不大于3的正数。
5.根据权利要求4所述的光学量测装置，其特征在于，该第四平行光的光强度为该第五平行光的光强度的m倍，m为不大于3的正数。
6.根据权利要求5所述的光学量测装置，其特征在于，该第一侦测镜头设有一红光滤镜，该第二侦测镜头设有一绿光滤镜，该第三侦测镜头设有一蓝光滤镜。
7.一种光学量测装置，用以量测一待测光线，其特征在于，所述光学量测装置包含：
一收光模块，用以转换该待测光线转为一第一平行光；
一光分歧模块，用以将该第一平行光分为多个待测平行光；以及
多个颜色滤镜，每一该颜色滤镜至少接收该些待测平行光其中之一；
其中经过该些颜色滤镜后的该些待测平行光是用于计算CIE色彩空间中的三刺激值。
8.根据权利要求7所述的光学量测装置，其特征在于，该些颜色滤镜包含一红光滤镜、一绿光滤镜以及一蓝光滤镜，于该些待测平行光中，经过该绿光滤镜的该待测平行光具有最大的光强度。
9.根据权利要求7所述的光学量测装置，其特征在于，该些待测平行光具有相同的光强度。
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