CN219996348U - 一种成像式光辐射测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种成像式光辐射测量装置，包括机壳，机壳上设置光学镜头，机壳内包括第一阵列探测器、光谱测量模块、滤色轮组、光路切换装置以及信号处理与输出单元；所述滤色轮组上具有多个孔位，两片或以上滤色片设置在孔位中；被测光束经过光学镜头进入到机壳内，光路切换装置将被测光束同时或者先后切换到两个或以上测量光路中，其中第一测量光路为光学镜头到第一阵列探测器，第二测量光路为光学镜头到光谱测量模块；所述滤色轮组设置于所述光学镜头与第一阵列探测器之间；所述信号处理与输出单元分别与所述第一阵列探测器、光谱测量模块电连接，实现显示屏亮度色度及其均匀性的快速精确测量。

Description

一种成像式光辐射测量装置

技术领域

本实用新型涉及光电测试领域，具体涉及一种成像式光辐射测量装置。

背景技术

在显示技术蓬勃发展的今天，亮度及色度等基础光学参数的快速精确测量对显示屏研发、生产、品控至关重要。显示屏的亮度及色度一般使用点式光谱辐亮度计或成像色度计实现测量。点式光谱辐亮度计只能实现单个小区域的亮度色度测量，在评价显示均匀性时需要耗费大量的时间。成像色度计可以通过成像的方式快速获得显示屏所有发光位置的光色信息，但是，成像色度计的滤色片组难以完全匹配人类视觉感知，测量存在较大误差。此外显示屏不同灰阶下，其光谱功率分布变化较大，导致成像色度计无法通过一次标定实现全灰阶画面的精确测量。近年来，市场上出现高光谱成像色度计应用于显示光色测量，其采用了大量的窄带滤色片，获得高光谱图像，从而计算获得显示屏每个点的亮度及色度，但其由于需要的窄带滤色片数量庞大，而导致测量速度慢，无法满足显示屏研发、生产、品控过程中对于快速测量的需求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种成像式光辐射测量装置，旨在实现显示屏亮度色度及其均匀性的快速精确测量。

为实现上述目的，本实用新型提供一种成像式光辐射测量装置，包括机壳，机壳上设置光学镜头，机壳内包括第一阵列探测器、光谱测量模块、滤色轮组、光路切换装置以及信号处理与输出单元；所述滤色轮组上具有多个孔位，两片或以上滤色片设置在孔位中；被测光束经过光学镜头进入到机壳内，光路切换装置将被测光束同时或者先后切换到两个或以上测量光路中，其中第一测量光路为光学镜头到第一阵列探测器，获得待测显示屏的光谱图像进而计算获得图像每个点位的亮度及色度，第二测量光路为光学镜头到光谱测量模块，获得特定点位的光谱功率分布；所述滤色轮组设置于所述光学镜头与第一阵列探测器之间；所述信号处理与输出单元分别与所述第一阵列探测器、光谱测量模块电连接，所述信号处理与输出单元接收所述第一阵列探测器和所述光谱测量模块的测量信号，并利用光谱测量模块的测量结果修正成像测量装置的测量结果，实现待测显示屏亮度色度及其均匀性的快速精确测量。其中所述的第一阵列探测器一般为面阵传感器。

作为一种技术方案，所述的光路切换装置为分光装置，来自光学镜头并入射到分光装置的被测光束被分成两路或以上出射光束，其中一路出射光束入射到第一阵列探测器形成第一测量光路，另外一路出射光束入射到光谱测量模块形成第二测量光路。其中，所述的分光装置一般为半透半反镜。

在一种具体实施方式中，机壳上设置有光学镜头，机壳内包括第一阵列探测器、光谱测量模块、滤色轮组、分光装置以及信号处理与输出单元；所述分光装置设置于光学镜头与滤色轮组之间的光路上。被测光束经过光学镜头进入到机壳内，所述分光装置将被测光束分成两路或以上出射光束，其中一路出射光束经过滤色轮组上的孔位入射到第一阵列探测器形成第一测量光路，另外一路出射光束入射到光谱测量模块形成第二测量光路。

在另一种具体实施方式中，机壳上设置有光学镜头，机壳内包括第一阵列探测器、光谱测量模块、滤色轮组、分光装置以及信号处理与输出单元；所述分光装置设置于所述滤色轮组的孔位上，并可随滤色轮组的转动而切入或切出光学镜头之后的光路中；仅当分光装置被切入光路时才形成从光学镜头经分光装置至光谱测量模块的第二测量光路，当分光装置被切出光路而滤色轮组的滤色片被切入光路时形成从光学镜头经过滤色轮组上的孔位至第一阵列探测器的第一测量光路。

在又一种具体实施方式中，所述光谱测量模块包含入射狭缝、色散元件及第二阵列探测器。待测显示屏的光束经过光学镜头进入到机壳内，经分光装置分光后，一束出射光束经过滤色轮组上的孔位入射到第一阵列探测器被第一阵列探测器所接收，获得所述滤色片或滤色片组合透光波段下的图像，另一束出射光束通过入射狭缝及色散元件被第二阵列探测器所接收，获得待测显示屏的光谱功率分布，进而分析得到待测显示屏各个点位的亮度计色度数据。

作为一种技术方案，所述的光路切换装置为可从测量光路中切入或切出的反射镜；当所述反射镜切入光路时，第二测量光路起作用；当所述反射镜切出光路时，所述第一测量光路起作用。

在一种具体实施方式中，机壳上设置有光学镜头，机壳内包括第一阵列探测器、光谱测量模块、滤色轮组、反射镜以及信号处理与输出单元；所述反射镜设置于所述滤色轮组的孔位上，并可随滤色轮组的转动而切入或切出光学镜头之后的光路中；仅当反射镜被切入光路时才形成从光学镜头经反射镜至光谱测量模块的第二测量光路，当反射镜被切出光路而滤色轮组的滤色片被切入光路时形成从光学镜头经过滤色轮组上的孔位至第一阵列探测器的第一测量光路。

进一步的，所述第一阵列探测器和光谱测量模块的接收面位于光学镜头的成像面上。

作为一种技术方案，还包括视场光阑，所述视场光阑设置在所述光谱测量模块前的第二测量光路中。所述视场光阑用于调整成像大小，从而适配不同光谱测量模块的接收范围，也可以控制光谱测量模块所测量的视场大小。

进一步的，在所述光路切换装置与视场光阑之间的第二测量光路中还设置有第一透镜单元。所述的第一透镜单元为单透镜。第一透镜单元即场镜，在同一光学系统中，附加场镜可以减少光谱测量模块受光单元的面积；如果使用同样面积的受光单元，场镜可以扩大视场，增加入射通量。

进一步的，在所述视场光阑与光谱测量模块之间的第二测量光路中还设置有第二透镜单元。所述的第二透镜单元包括一个或以上的透镜。此处不对第二透镜单元为单透镜或透镜组进行限定，可根据需求进行调整。第二透镜单元用于将经过视场光阑的光线耦合至所述光谱测量模块的接收面。

作为一种技术方案，所述滤色轮组上设置有三个或以上模拟人眼三刺激值响应的滤色片，或者所述滤色轮组设置三个或以上带通滤色片，或者所述滤色轮组上设置不同透过率的中性滤色片。

作为一种技术方案，还包括同轴驱动装置，所述同轴驱动装置驱动所述滤色轮组将特定的滤色片依次切入到测量光路中。

进一步的，所述滤色轮组包括两个或以上色盘；所述的同轴驱动装置为可实现两个或以上色盘时序切换、组合的时序电机，时序电机与两个或以上色盘时序电连接，以分别将对应色盘上的滤色片切入测量光路中。

作为一种技术方案，所述光谱测量模块的测量点位于所述第一阵列探测器测量区域内指定位置，实现指定点位的光谱功率分布测量。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种成像式光辐射测量装置，只需根据被测显示屏选定少量的窄带滤色片即可实现高光谱测量，快速精确的实现显示屏不同灰阶画面各个点位的亮度及色度测量，测量方案实施步骤简单易行，大大提高了测量效率，降低了测量成本。

附图说明

附图1为本实用新型实施例提供的一种成像式光辐射测量装置的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例中光谱测量模块的结构示意图；

附图3为本实用新型实施例提供的又一种成像式光辐射测量装置的结构示意图；

附图4为本实用新型实施例提供的另一种成像式光辐射测量装置的结构示意图。

图中，1为光学镜头，2为反射镜，3为分光装置，4为第一阵列探测器，5为滤色轮组，5-1为滤色片，6为光谱测量模块，6-1为入射狭缝，6-2为色散元件，6-3为第二阵列探测器，7为同轴驱动装置，8为信号处理与输出单元,9为机壳，10为第一色盘，11为第二色盘。

具体实施方式

实施例一

本实施例公开了一种成像式光辐射测量装置，如图1所示，包括机壳9，机壳9上设置光学镜头1，机壳9内设置有反射镜2、第一阵列探测器4、滤色轮组5、光谱测量模块6、同轴驱动装置7、信号处理与输出单元8。所述滤色轮组5包括两个色盘(第一色盘10，第二色盘11)，分别设置于所述光学镜头1与第一阵列探测器4之间的光路上；所述色盘上具有多个孔位，三个或以上滤色片5-1设置在孔位中。其中，第一色盘10的孔位上设置的滤色片为若干个模拟人眼色度响应的滤色片，第二色盘11的孔位上设置的滤色片为若干个带通滤色片。所述第一阵列探测器4为面阵传感器。所述同轴驱动装置7为可实现两个色盘时序切换、组合的时序电机，时序电机与两个色盘时序电连接，以分别将对应色盘上的滤色片切入测量光路中。所述反射镜2设置于第一色盘10的孔位上，并可随第一色盘10的转动而切入或切出光学镜头1之后的光路中。当反射镜2被切入光路时形成从光学镜头1经反射镜2至光谱测量模块6的第二测量光路，当反射镜2被切出光路时形成从光学镜头1经滤色片至第一阵列探测器4的第一测量光路。所述信号处理与输出单元8分别与所述第一阵列探测器4、光谱测量模块6电连接。如图2所示，所述的光谱测量模块6包括入射狭缝6-1、色散元件6-2以及第二阵列探测器6-3，当反射镜2被切入光路时待测显示屏发出的光束从光学镜头1经反射镜2入射至入射狭缝6-1后经色散元件6-2分光，分光光束投射至第二阵列探测器6-2以实现特定点位光谱功率分布的测量。将反射镜2切出测量光路，待测显示屏发出的光束从光学镜头1入射，分别经过第一色盘10和第二色盘11对应孔位上的滤色片，被第一阵列探测器4接收，进而获得所述待测显示屏待测区域的亮度值或者三刺激值。信号处理与输出单元8将光谱测量模块6与第一阵列探测器接收4所接收到的信号进行处理计算，从而获得待测显示器的的面阵亮度及色度等信息，实现待测显示屏亮度、色度及其均匀性的快速精确测量。

优选的，所述光谱测量模块6的测量点位于第一阵列探测器4测量区域内指定位置，进而实现指定点位的光谱功率分布测量。

实施例二

本实施例公开了一种成像式光辐射测量装置，如图3所示，包括机壳9，机壳9上设置光学镜头1，机壳9内包括分光装置3、第一阵列探测器4、滤色轮组5、光谱测量模块6、同轴驱动装置7、信号处理与输出单元8。所述滤色轮组5包括两个色盘(第一色盘10，第二色盘11)，分别设置于所述光学镜头1与第一阵列探测器4之间的光路上。所述色盘上具有多个孔位，三个或以上模拟人眼三刺激值响应的滤色片5-1设置在孔位中。其中，第一色盘10的孔位上设置的滤色片为若干个模拟人眼色度响应的滤色片，第二色盘11的孔位上设置的滤色片为若干个带通滤色片。所述分光装置3设置于光学镜头1与滤色轮组5之间的光路上，待测显示屏发出的光束从光学镜头1入射到分光装置3，经分光装置3被分成两路出射光路，其中一路出射光束经滤色轮组5上的滤色片5-1入射至第一阵列探测器4形成第一测量光路，获得待测显示屏待测区域的亮度值或者三刺激值，另外一路出射光束入射到光谱测量模块6形成第二测量光路，获得待测显示屏特定点位的光谱功率分布。所述同轴驱动装置7为可实现两个或以上色盘时序切换、组合的时序电机，时序电机与两个或以上色盘时序电连接，以分别将对应色盘上的滤色片切入测量光路中。所述分光装置3为半透半反镜。所述信号处理与输出单元8分别与所述第一阵列探测器4、光谱测量模块6电连接，将光谱测量模块6与第一阵列探测器接收4所接收到的信号进行处理计算，利用光谱测量模块的测量结果修正成像测量装置的测量结果，进而实现显示屏亮度色度及其均匀性的快速精确测量。

实施例三

本实施例公开了一种成像式光辐射测量装置，如图4所示，包括机壳9，机壳9上设置光学镜头1，机壳9内设置有反射镜2、第一阵列探测器4、滤色轮组5、光谱测量模块6、同轴驱动装置7、信号处理与输出单元8。所述滤色轮组5包括一个色盘(第一色盘10)，设置于所述光学镜头1与第一阵列探测器4之间的光路上；所述第一色盘上具有多个孔位，三个或以上滤色片5-1设置在孔位中，其中，设置的滤色片为若干个模拟人眼色度响应的滤色片及若干个带通滤色片。所述第一阵列探测器4为面阵传感器。所述同轴驱动装置7为可实现色盘时序切换，以分别将对应色盘上的滤色片切入测量光路中。所述反射镜2设置于第一色盘10的孔位上，并可随第一色盘10的转动而切入或切出光学镜头1之后的光路中。当反射镜2被切入光路时形成从光学镜头1经反射镜2至光谱测量模块6的第二测量光路，当反射镜2被切出光路时形成从光学镜头1经滤色片至第一阵列探测器4的第一测量光路。所述信号处理与输出单元8分别与所述第一阵列探测器4、光谱测量模块6电连接。如图2所示，所述的光谱测量模块6包括入射狭缝6-1、色散元件6-2以及第二阵列探测器6-3，当反射镜2被切入光路时待测显示屏发出的光束从光学镜头1经反射镜2入射至入射狭缝6-1后经色散元件6-2分光，分光光束投射至第二阵列探测器6-2以实现特定点位光谱功率分布的测量。将反射镜2切出测量光路，待测显示屏发出的光束从光学镜头1入射，经过第一色盘10对应孔位上模拟人眼色度响应的滤色片，被第一阵列探测器4接收，进而获得所述待测显示屏待测区域的亮度值或者三刺激值。信号处理与输出单元8将光谱测量模块6与第一阵列探测器接收4所接收到的信号进行处理计算，从而获得待测显示器的的面阵亮度及色度等信息，实现待测显示屏亮度、色度及其均匀性的快速精确测量。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但本领域技术人员应当理解，以上实施例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域技术人员应当理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，包括机壳(9)，机壳(9)上设置光学镜头(1)，机壳(9)内包括第一阵列探测器(4)、光谱测量模块(6)、滤色轮组(5)、光路切换装置以及信号处理与输出单元(8)；所述滤色轮组(5)上具有多个孔位，两片或以上滤色片(5-1)设置在孔位中；被测光束经过光学镜头(1)进入到机壳(9)内，光路切换装置将被测光束同时或者先后切换到两个或以上测量光路中，其中第一测量光路为光学镜头(1)到第一阵列探测器(4)，第二测量光路为光学镜头(1)到光谱测量模块(6)；所述滤色轮组(5)设置于所述光学镜头(1)与第一阵列探测器(4)之间；所述信号处理与输出单元(8)分别与所述第一阵列探测器(4)、光谱测量模块(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述的光路切换装置为分光装置(3)，来自光学镜头(1)并入射到分光装置(3)的被测光束被分成两路或以上出射光束，其中一路出射光束入射到第一阵列探测器(4)形成第一测量光路，另外一路出射光束入射到光谱测量模块(6)形成第二测量光路。

3.根据权利要求1所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述的光路切换装置为可从测量光路中切入或切出的反射镜(2)；当所述反射镜(2)切入光路时，所述第二测量光路起作用；当所述反射镜(2)切出光路时，所述第一测量光路起作用。

4.根据权利要求2所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述分光装置(3)设置于光学镜头(1)与滤色轮组(5)之间的光路上，所述第一测量光路为从光学镜头(1)到分光装置(3)经过滤色轮组(5)上的孔位再到第一阵列探测器(4)，所述第二测量光路为从光学镜头(1)到分光装置(3)再到光谱测量模块(6)。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述光路切换装置设置于所述滤色轮组(5)的孔位上，并可随滤色轮组(5)的转动而切入或切出光学镜头(1)之后的光路中；仅当光路切换装置被切入光路时才形成从光学镜头(1)经光路切换装置至光谱测量模块(6)的第二测量光路。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述第一阵列探测器(4)和光谱测量模块(6)的接收面位于光学镜头(1)的成像面上。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，还包括视场光阑，所述视场光阑设置在所述光谱测量模块(6)前的第二测量光路中。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述滤色轮组(5)上设置有三个或以上模拟人眼三刺激值响应的滤色片，或者所述滤色轮组(5)设置三个或以上带通滤色片，或者所述滤色轮组(5)上设置不同透过率的中性滤色片。

9.根据权利要求1所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，还包括同轴驱动装置(7)，所述同轴驱动装置(7)驱动所述滤色轮组(5)将所需滤色片(5-1)依次切入到测量光路中。

10.根据权利要求9所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述滤色轮组(5)包括两个或以上色盘；所述的同轴驱动装置(7)为可实现两个或以上色盘时序切换、组合的时序电机，时序电机与两个或以上色盘时序电连接，以分别将对应色盘上的滤色片切入测量光路中。

11.根据权利要求1所述的一种成像式光辐射测量装置，其特征在于，所述光谱测量模块(6)的测量点位于所述第一阵列探测器(4)测量区域内指定位置，实现指定点位的光谱功率分布测量。