CN218628916U - 一种校准设备及校准系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光传感器校准技术领域，公开了一种校准设备及校准系统。校准设备包括光测量组件、反射组件、光传感器及控制器，光测量组件安装于光源的出光侧，用于测量光源的目标输出光。反射组件安装于光源的出光侧，用于反射目标输出光。光传感器用于接收由反射组件反射的目标输出光。控制器分别与光测量组件和光传感器电连接，用于校准光传感器。本实施例使用反射组件代替特殊光设备，将光源的目标输出光反射回光传感器，以便对光传感器进行校准工作，无需各种事前调试和安装操作，如此提高了校准光传感器的效率，同时也可避免使用昂贵的特殊光设备，从而节省了生产成本。

Description

一种校准设备及校准系统

技术领域

本公开涉及光传感器校准技术领域，尤其涉及一种校准设备及校准系统。

背景技术

现有许多显示屏幕都设有光传感器，光传感器可采样环境光，显示屏幕根据环境光校正输出画面，以便人们能够观赏到优质画面。通常，在出厂前，厂家需要校准光传感器。在校准光传感器的过程中，人们需要搭建可输出特定亮度和不同特定颜色的特殊光设备，光传感器可采样特殊光设备的输出光，以便根据输出光和目标光进行校准。但是，人们需要确保特殊光设备的输出光需要稳定，若输出不稳定的光，如此会使得光传感器的校准工作存在误差，因此，为了确保特殊光设备的输出光足够稳定，人们通常都会配备精密但成本较高的特殊光设备，并且还需要增加对特殊光设备的各种事前调试和安装操作，如此会降低校准效率。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本公开实施例提供一种校准设备及校准系统，旨在改善现有光传感器校准效率较低的问题。

在第一方面，本发明实施例提供一种校准设备，包括：

光测量组件，安装于光源的出光侧，用于测量所述光源的目标输出光；

反射组件，安装于所述光源的出光侧，用于反射所述目标输出光；

光传感器，用于接收由所述反射组件反射的目标输出光；

控制器，分别与所述光测量组件和所述光传感器电连接，用于校准所述光传感器。

可选地，所述光传感器与所述反射组件相对设置，其中，所述反射组件可将所述目标输出光反射至所述光传感器的采光区域。

可选地，入射所述采光区域的目标输出光与所述采光区域的法线的夹角为指定角度范围。

可选地，所述指定角度范围为0度至60度。

可选地，所述光传感器包括采光区域；

经由所述光测量组件入射至所述反射组件上的光，被所述反射组件反射至所述采光区域之外。

可选地，所述反射组件包括：

支撑架，安装于所述光源的出光侧；

反射件，安装于所述支撑架上，用于反射所述目标输出光。

可选地，所述反射件为平面镜。

在第二方面，本发明实施例提供一种校准系统，包括：

上述的校准设备；

显示屏幕，与所述控制器电连接，其中，所述显示屏幕可作为所述光源。

可选地，所述光传感器包括采光区域；

所述显示屏幕包括显示区与位于所述显示区外周的边框区，所述光传感器安装于所述边框区，其中，经由所述边框区以及所述光测量组件上入射至所述反射组件上的光，被所述反射组件反射至所述采光区域之外。

可选地，所述反射组件设置在所述光传感器与所述光测量组件之间，沿着所述显示屏幕的法向方向反射光线，所述光传感器位于所述显示屏幕的边框区内。

与现有技术相比较，在本公开实施例的校准设备中，光测量组件安装于光源的出光侧，用于测量光源产生的目标输出光。反射组件安装于光源的出光侧。光传感器用于接收由反射组件反射的目标输出光。控制器分别与光测量组件和光传感器电连接，用于校准光传感器。本实施例使用反射组件代替特殊光设备，将光源的目标输出光反射回光传感器，以便对光传感器进行校准工作，无需各种事前调试和安装操作，如此提高了校准光传感器的效率，同时也可避免使用昂贵的特殊光设备，从而节省了生产成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本公开实施例提供的一种校准设备的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的校准光传感器的场景示意图；

图3为本发明实施例提供的反射组件将目标输出光反射至光传感器的采光区域的示意图；

图4为本公开实施例提供的一种校准系统的结构示意图；

图5为本公开另一实施例提供的一种校准系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本公开，下面结合附图和具体实施例，对本公开进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“电连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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公开和简化描述，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公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本公开。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本公开不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本公开实施例提供一种校准设备。请参阅图1，校准设备100包括光测量组件200、反射组件300、光传感器400及控制器500。

光测量组件200安装于光源600的出光侧，用于测量光源600的目标输出光。在一些实施例中，光测量组件200与光源600的距离落在第一指定距离范围内，其中，第一指定距离范围可由用户根据工程经验自定义，比如，第一指定距离范围为10mm至400mm之间，比如光测量组件200与光源600的距离为10mm或50mm或100mm或400。

反射组件300安装于光源600的出光侧，用于反射目标输出光。在一些实施例中，反射组件300与光源600的距离落在第二指定距离范围内，其中，第二指定距离范围可由用户根据工程经验自定义，比如，第二指定距离范围为10mm至1000mm之间，比如反射组件300与光源600的距离为100mm或200mm或300mm或500mm。

在一些实施例中，反射组件300与光测量组件200的距离落在第三指定距离范围内，其中，第三指定距离范围可由用户根据工程经验自定义，比如，第三指定距离范围为50mm至1000mm之间，比如反射组件300与光测量组件200的距离为50mm或80mm或100mm或200mm。

光传感器400用于接收由反射组件300反射的目标输出光。在一些实施例中，光传感器400包括光感应芯片及透光镜片，光感应芯片安装于透光镜片的出光侧并与透光镜片正相对，目标输出光从透光镜片的入光侧入射，再由透光镜片的出光侧射入到光感应芯片，于是，光感应芯片可产生光采样值。其中，透光镜片可作为采光区域，用于收集目标输出光。

控制器500分别与光测量组件200和光传感器400电连接，用于校准光传感器400。其中，控制器500可为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、单片机、ARM或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器还可以是任何传统处理器、微控制器或状态机。控制器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或任何其它这种配置。

为了详细阐述本实施例提供的校准设备100的工作原理，本实施例结合图2对此作出详细阐述，具体如下：

校准光传感器时，用户可将校准设备100安装在黑色空间中，如此可避免其它外部光源对光传感器400的校准工作的干扰。

本实施例选择显示屏幕作为光源600，其中，光源600可产生特定亮度和特定颜色的目标输出光。特定亮度可为各种级别亮度，级别亮度包括昏暗亮度、普通亮度或明亮亮度等。特定颜色可由各种RGB值配比得到。

光测量组件200接收和测量光源600的目标输出光，得到光测量值，其中，光测量值可为RGB色彩值或者三刺激值XYZ。光测量组件200将光测量值发送给控制器500，控制器500将反射组件300的反射系数与光测量值进行相乘，得到光反射值。

同时，光源600的目标输出光入射反射组件300。反射组件300将目标输出光反射至光传感器400。光传感器400接收反射组件300反射的目标输出光，从而能够得到光采样值。光传感器400将光采样值发送给控制器500。

控制器500根据光反射值及光采样值，校准光传感器，比如，控制器500根据现有的最小二乘法或者协方差算法处理光反射值及光采样值，计算校准系数，根据校准系数校准光传感器。后续，光传感器400在实际应用过程中采样到当前光采样值时，根据校准系数及当前光采样值，计算准确可靠地光修正值，将光修正值发送给控制器500，以便控制器500根据光修正值，执行相应的画面显示逻辑。

如前所述，现有技术需要设置特殊光设备，特殊光设备经过调试安装之后，可向光传感器传输稳定可靠的目标输出光，此种方式存在的不足如在背景技术中所阐述的，在此不赘述。

在本实施例中，首先，本实施例使用普通的光源600，利用反射组件300将目标输出光反射至光传感器400，由于光测量值及光采样值都来源同一个光源600，因此，目标输出光是稳定的。既然目标输出光是稳定的，本实施例灵活地使用成本较低的反射组件代替昂贵和操作复杂的特殊光设备，也可能够稳定可靠地校准光传感器。

总体而言，本实施例使用反射组件代替特殊光设备，将光源的目标输出光反射回光传感器，以便光传感器进行校准工作，无需各种事前调试和安装操作，如此提高了校准光传感器的效率，同时也可避免使用昂贵的特殊光设备，从而节省了生产成本。

在一些实施例中，光测量组件200包括测量支架及光测量器。

测量支架安装于光源600的出光侧，其中，测量支架可为三角支架或四角支架等。在一些实施例中，测量支架为高度可调的支架，其中，测量支架由多个可调支架构成，每个可调支架包括第一支架、第一棘轮连接机构及第二支架，第一支架通过第一棘轮连接机构和第二支架连接，第一棘轮连接机构可带动第一支架和第二支架相对移动，以调整第一支架和第二支架的距离，如此可改变测量支架的高度，以便满足不同高度光源600的检测需求。其中，所述相对移动包括第一支架和第二支架互相靠近的移动或第一支架和第二支架互相远离的移动。

光测量器安装于测量支架上，用于测量目标输出光，得到光测量值。如前所述，光测量器可输出RGB色彩形式的光测量值，或者输出三刺激值XYZ形式的光测量值。在一些实施例中，光测量器可为测色器等光测量器件。

在一些实施例中，光传感器400与反射组件300相对设置，其中，反射组件300可将目标输出光反射至光传感器400的采光区域。采光区域为光传感器400采样目标输出光的区域，如前所述，光传感器400的透光镜片可作为采光区域。举例而言，光传感器400可设置在反射组件300的左边或右边，或者，光传感器400可设置在反射组件300的上方或下方，或者，光传感器400与反射组件300正相对。

在一些实施例中，入射采光区域的目标输出光与采光区域的法线的夹角为指定角度范围。其中，指定角度范围可由用户根据工程经验自定义，以便能够有效可靠地采样目标输出光。

请参阅图3，反射组件300将目标输出光31反射至光传感器400，目标输出光31入射采光区域32。其中，目标输出光31与采光区域32的法线33呈一定夹角，此夹角落入指定角度范围。

在一些实施例中，指定角度范围为0度至60度。

当夹角大于60度时，入射采光区域的目标输出光容易偏离光传感器400的光感应芯片，导致光感应芯片不容易采样到目标输出光。

当夹角在0度至60度之内，入射采光区域的目标输出光容易被光感应芯片采样到，从而能够得到有效的光采样值。

当夹角为0度时，亦即入射采光区域的目标输出光是与采光区域的法线平行的，如此，光传感器400能够最大程度地采样目标输出光，以便能够得到可靠有效的光采样值。

在一些实施例中，光传感器400包括采光区域，经由光测量组件200入射至反射组件300上的光，被反射组件300反射至采光区域之外，亦即：反射组件300不会将第三方物体的光反射至光传感器400的采光区域，因此，入射采光区域对的光都是来源于反射组件300反射光源600直接发射的目标输出光，如此可避免第三方物体的光对校准光传感器400的干扰，使得能够更加准确可靠地校准光传感器400。

在一些实施例中，在光源600的法向上，反射组件300到光源600的距离小于光测量组件200到光源600的距离，亦即：反射组件300相比光测量组件200更靠近光源600，如此，光测量组件200的反射光并不会入射反射组件300，反射组件300也不会将光测量组件200的反射光再反射至光传感器400的采光区域，如此能够相对可靠地避免第三方物体的光对校准光传感器的干扰。

在一些实施例中，在光源600的法向上，反射组件300到光源600的距离与光测量组件200到光源600的距离的差值至少大于光测量组件200在法向上的宽度，如此，本实施例能够更加可靠地保证光测量组件200的反射光不会入射反射组件300。

在一些实施例中，光测量组件200的表面颜色为黑色，如此可吸收光线，降低光反射率。

在一些实施例中，反射组件300包括支撑架及反射件。

支撑架安装于光源的出光侧，其中，支撑架可为三角支架或四角支架等。在一些实施例中，支撑架为高度可调的支架，其中，支撑架由多个可调支架构成，每个可调支架包括第三支架、第二棘轮连接机构及第四支架，第三支架通过第二棘轮连接机构和第四支架连接，第二棘轮连接机构可带动第三支架和第四支架相对移动，以调整第三支架和第四支架的距离，如此可改变支撑架的高度，以便满足多角度地反射目标输出光至光传感器的需求。所述相对移动包括第三支架和第四支架互相靠近的移动或第三支架和第四支架互相远离的移动。

反射件安装于支撑架上，用于反射目标输出光。在一些实施例中，支撑架一端设有固定座，反射件可安装在固定座上，如此能够将反射件稳固在固定座上。

在一些实施例中，固定座可转动地安装于支撑架一端，如此，固定座可带动反射件相对支撑架进行转动，如此可满足多种校准场景的需求。

在一些实施例中，反射件可为平面镜、棱镜等镜体。

作为本公开实施例的另一方面，本实施例提供一种校准系统，请参阅图4，校准系统700包括校准设备100和显示屏幕800。显示屏幕800与控制器500电连接，其中，显示屏幕800可作为光源，校准设备100可为上述各个实施例所阐述的校准设备。

显示屏幕800可为触控屏幕或者非触控屏幕，也可为TFT屏幕(Thin FilmTransistor，TFT薄膜场效应晶体管)、TFD屏幕(Thin Film Diode，TFD薄膜二极管)、UFB屏幕(Ultra Fine Bright，UFB)、STN屏幕(Super Twisted Nematic，STN)、OLED屏幕(OrganicLight-Emitting Diode，OLED有机发光二极管)、AMOLED屏幕(Active Matrix/OrganicLight Emitting Diode，AMOLED有源矩阵有机发光二极体面板)等。

本实施例提供的校准系统700的工作原理如下：

校准前。在显示屏幕800前方的200mm处安装反射组件300，其中，反射组件300的反射系数已知。在显示屏幕800前方的400mm处安装光测量组件200。将显示屏幕800、反射组件300及光测量组件200分别与控制器500电连接。控制器500可控制显示屏幕800呈现指定画面图像，并可读取反射组件300及光测量组件200的数据。

开始校准。控制器500可控制显示屏幕800呈现指定画面图像，比如不同亮度不同色温的白画面。指定画面图像的目标输出光可分别入射至反射组件300及光测量组件200，反射组件300再将目标输出光反射至光传感器400的采光区域。其中，光测量组件200根据目标输出光，产生光测量值。反射组件300根据目标输出光，产生光采样值。控制器500分别与反射组件300及光测量组件200进行通讯，并读取光采样值和光测量值，并根据反射系数、光测量值及光采样值，校准光传感器。

如前所述，本实施例使用反射组件300代替特殊光设备，将光源的目标输出光反射回光传感器400，以便光传感器400进行校准工作，无需各种事前调试和安装操作，如此提高了校准光传感器400的效率，同时也可避免使用昂贵的特殊光设备，从而节省了生产成本。

在一些实施例中，请参阅图5，光传感器400包括采光区域41。显示屏幕800包括显示区81与位于显示区81外周的边框区82，光传感器400安装于边框区82。其中，经由边框区82以及光测量组件200入射至反射组件300的光，被反射组件300反射至采光区域41之外。入射采光区域对的光都是来源于反射组件300反射光源600直接发射的目标输出光，如此可避免第三方物体的光对校准光传感器400的干扰，使得能够更加准确可靠地校准光传感器400。另外，通常，黑色空间分布的物体不多，通常包括显示屏幕800、光测量组件200及控制器500，若显示屏幕800的边框区82及光测量组件200的光不会反射至光传感器400，如此可保证入射光传感器400的采光区域的目标输出光都是来源于光源600直接发出的，有利于更加可靠地校准光电传感器400。

在一些实施例中，反射组件300设置在光传感器400与光测量组件200之间，沿着显示屏幕800的法向方向反射光线，光传感器400位于显示屏幕800的边框区82内。

由于光传感器400位于显示屏幕800的边框区82内，当反射组件300沿着显示屏幕800的法向方向，将目标输出光的光线反射至光传感器400的采光区域时，目标输出光的光线也是按照采光区域的法向入射至采光区域，如此可保证光传感器400能够接收到更多的目标输出光，有利于得到更为可靠的光采样值。

在一些实施例中，边框区82设有固定槽，光传感器400安装于固定槽内，如此，光传感器400与显示屏幕800一体化，后续，控制器500可根据光传感器400的光采样值，校准显示屏幕800的画面图像。

如前所述，光传感器400包括光感应芯片及透光镜片，光感应芯片收容于固定槽内，透光镜片安装于固定槽的槽口，其中，透光镜片的外表面与边框区的外表面处于同一水平面，如此，光传感器400与显示屏幕800能够平整，有利于提高显示屏幕800的美观程度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种校准设备，其特征在于，包括：

光测量组件，安装于光源的出光侧，用于测量所述光源的目标输出光；

反射组件，安装于所述光源的出光侧，用于反射所述目标输出光；

光传感器，用于接收由所述反射组件反射的目标输出光；

控制器，分别与所述光测量组件和所述光传感器电连接，用于校准所述光传感器。

2.根据权利要求1所述的校准设备，其特征在于，所述光传感器与所述反射组件相对设置，其中，所述反射组件可将所述目标输出光反射至所述光传感器的采光区域。

3.根据权利要求2所述的校准设备，其特征在于，入射所述采光区域的目标输出光与所述采光区域的法线的夹角为指定角度范围。

4.根据权利要求3所述的校准设备，其特征在于，所述指定角度范围为0度至60度。

5.根据权利要求1所述的校准设备，其特征在于，

所述光传感器包括采光区域；

经由所述光测量组件入射至所述反射组件上的光，被所述反射组件反射至所述采光区域之外。

6.根据权利要求1至5任一项所述的校准设备，其特征在于，所述反射组件包括：

支撑架，安装于所述光源的出光侧；

反射件，安装于所述支撑架上，用于反射所述目标输出光。

7.根据权利要求6所述的校准设备，其特征在于，所述反射件为平面镜。

8.一种校准系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一项所述的校准设备；

显示屏幕，与所述控制器电连接，其中，所述显示屏幕可作为所述光源。

9.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，

所述光传感器包括采光区域；

所述显示屏幕包括显示区与位于所述显示区外周的边框区，所述光传感器安装于所述边框区，其中，经由所述边框区以及所述光测量组件入射至所述反射组件的光，被所述反射组件反射至所述采光区域之外。

10.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述反射组件设置在所述光传感器与所述光测量组件之间，沿着所述显示屏幕的法向方向反射光线，所述光传感器位于所述显示屏幕的边框区内。

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