KR102067883B1 - 분광 복사계를 교정하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분광 복사계(1)를 교정하기 위한 방법에 관한 것으로, 이러한 방법은: 교정될 분광 복사계(1)를 사용하여 적어도 하나의 표준 광원(4)의 복사의 측정을 통한 광 측정 데이터의 포착 단계; 포착된 광 측정 데이터를 표준 광원(4)의 알려진 데이터와의 비교를 통해 광 측정 데이터로부터 교정 데이터의 유도 단계; 및 교정 데이터에 따라 분광 복사계(1)의 교정 단계를 포함한다. 본 발명의 목적은, 분광 복사계(1)를 교정하기 위한 확실하고 실질적인 방법을 제공하는 것이다. 특히, 상이한 위치들(9, 10, 11)에 위치된 분광 복사계(1)의 동기화는 단순하고 확실하게 생성된다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 교정을 위한 표준 광원의 타당성, 즉 유용성은 표준 광원(4)의 광 측정 데이터와 동일한 유형의 하나 이상의 추가적인 표준 광원들(4)의 광 측정 데이터의 비교를 통해 검사되고, 표준 광원(4)의 타당성은, 서로로부터의 표준 광원들(4)의 광 측정 데이터의 편차가 미리 결정된 한계 값들 아래에 놓이는 경우, 구축되고, 및/또는 표준 광원(4)은 동일한 유형 또는 상이한 유형들의 2개 이상의 표준 분광 복사계들(1')을 사용하여 측정되고, 표준 광원(4)의 타당성은, 상이한 표준 분광 복사계들(1')을 사용하여 포착되는 서로로부터의 광 측정 데이터의 편차가 미리 결정된 임계값들 아래에 놓이는 경우, 구축된다.
Description
본 발명은 분광 복사계를 교정하는 방법에 관한 것으로서, 이러한 교정 방법은:
- 적어도 하나의 표준 광원으로부터의 복사를 교정될 분광 복사계에 의해 측정함으로써 광 측정 데이터를 기록하는 단계,
- 기록된 광 측정 데이터를 표준 광원의 알려진 데이터와 비교함으로써 광 측정 데이터로부터 교정 데이터를 유도하는 단계, 및
- 상기 교정 데이터에 따라 상기 분광 복사계를 교정하는 단계를 포함한다.
분광 복사계들은, 예컨대 가시 스펙트럼 범위의 광원들의 스펙트럼을 측정하기 위한 기기이고, 비색계 및 광도계 변수들은 측정된 스펙트럼 강도 분포로부터 유도된다. 분광 복사계는 매우 상이한 용도들에 대한 광원들을 특징화 및 교정하기 위하여 사용된다. 분광 복사계는 일반적으로 광학 스펙트럼을 측정하기 위한 광학 분광기를 포함한다. 여기서, 분광기는 디지털 측정 데이터를 파장의 함수로서 복사 강도의 형태로 제공한다. 이들 측정 데이터는 컴퓨터 유닛에 의해 비색계(예컨대, 컬러 좌표들(x, y, z)) 및/또는 광도계 또는 복사계(예컨대, 광선속(luminous flux)) 변수들로 변환된다.
예를 들어, 분광 복사계들은 비색계 및 광도계 변수에 대해 발광 다이오드들을 측정하고, 이들을 적절하게 분류하기 위한 목적들을 위해 발광 다이오드들의 생산 현장들에서 사용된다. 분광 복사계들은 마찬가지로 광도, 휘도, 컬러 등을 측정하기 위한 목적들을 위해 디스플레이들(예 : LCD 평면 스크린들)의 생산 현장들에서 사용된다. 많은 분광 복사계들이 이러한 생산 현장들에서 병렬로 동작하는 것이 유용하다. 제품들의 균일한 품질을 보장하기 위하여, 병렬로 동작하는 분광 복사계들의 동기화가 결정적으로 중요하다. 여기서, 동기화는 병렬로 동작하는 분광 복사계들이 동일한 복사 스펙트럼을 갖는 시험 물체들에 대해 실질적으로 동일한 광 측정 데이터(스펙트럼 감도 분포, 비색계 및 광도계 값들)를 제공한다는 것을 의미한다. 이를 위해, 분광 복사계들의 정기적인 교정이 필요하다. 여기서, 비교적 큰 시간 간격으로 수행되는 기본 교정과, 보정이라고도 지칭되는 더 빈번하게 수행되는 교정 사이에는 구분이 이루어지며, 비교적 작은 체계적인 측정 에러들이 이러한 보정의 범위 내에서 보상되는 드리프트(drifts)로 인해 발생한다.
국제특허출원 WO 2014/011729 A1에는 컬러 측정 기기들을 교정하는 방법, 즉 복수의 컬러 측정 기기들의 동기화를 얻는 방법을 개시하고, 이 방법에서 교정될 컬러 측정 기기들은 표준화된 컬러 측정 기기를 통해 교정된다. 이를 위해, 시험 항목(일반적으로 잘 한정된 조명 및 관찰 기하구조 아래의 컬러 패턴)은 교정될 컬러 측정 기기들 및 표준화된 컬러 측정 기기에 의해 측정된다. 교정 데이터는 이와 같이 얻어진 광 측정 데이터의 비교로부터 유도되며, 컬러 측정 기기들은 상기 교정 데이터에 기초하여 교정된다.
이전에 알려진 방법은 병렬로 사용되는 기기들의 동기화를 보장한다. 그러나 단점은 교정의 품질이 표준화된 기기의 교정에 결정적으로 의존한다는 점이다. 표준화된 기기의 교정이 정확하지 않다면, 이러한 에러는 모든 기기들로 전달된다. 하나의 특별한 단점은, 표준화된 기기가 어디에 위치하든, 동기화가 오로지 그 한 위치에서 보장될 수 있다는 점이다. 그러나 예컨대, 발광 다이오드들 또는 디스플레이들의 생산은 종종 복수의 생산 위치들에 걸쳐 분포되고, 따라서 다양한 생산 위치들에서 병렬로 사용되고 있는 기기들의 동기화가 또한 보장되어야 한다.
이러한 배경으로, 본 발명의 목적은, 분광 복사계를 교정하기 위한 확실하고 실질적인 방법을 제공하는 것이다. 특히 다양한 위치들에 위치한 분광 복사계들의 동기화는 간단하고 확실한 방식으로 수립될 수 있어야 한다.
처음에 설명된 유형의 방법으로부터 진행하여, 본 발명은 교정을 위한 표준 광원의 타당성, 즉 유용성에 의해 이 문제를 해결하고, 이러한 교정은,
- 동일한 유형의 하나 이상의 추가 표준 광원들의 광 측정 데이터와 비교되는 표준 광원의 광 측정 데이터로서, 표준 광원의 타당성은, 표준 광원들의 광 측정 데이터의 변동들이 미리 결정된 임계값들 아래에 놓이는 경우 결정되는, 광 측정 데이터, 및/또는
- 동일한 유형 또는 상이한 유형의 2개 이상의 표준 분광 복사계들을 사용하여 측정되는 표준 광원으로서, 표준 광원의 타당성은, 서로로부터 다양한 표준 분광 복사계들에 의해 기록된 광 측정 데이터의 편차가 미리 결정된 임계값들 아래에 놓이는 경우 결정되는, 표준 광원에 의해 검사된다.
따라서, 본 발명에 따라, 분광 복사계를 교정하기 위해 교정 표준이 사용되고, 상기 교정 표준은 2개 이상의 기기들, 즉 하나의 가능한 구성에서 동일한 유형의 2개 이상(바람직하게는 3개)의 표준 광원들을 포함하고, 이들의 광 측정 데이터는, 각각의 경우에 분광 복사계의 교정을 위해 사용되는 표준 광원의 타당성을 결정하기 위한 일관성 검사를 보장하기 위하여 서로 비교된다. 개별 기기의 변경 또는 조기 노화는 따라서 확실하게 식별될 수 있다. 표준 광원들의 광 측정 데이터를 비교할 때 미리 결정된 임계값 이상인 편차가 결정되면, 이것은 표준 광원들 중 하나가 어떠한 경우든 노화 또는 그들의 특성들의 임의의 다른 변화를 겪는 것을 의미하고, 따라서 표준 광원들은 분광 복사계의 교정을 위해 사용할 수 없다; 그렇지 않을 경우, 각 분광 복사계의 교정은 표준 광원의 변화에 정확하지 않을 수 있다. 표준 광원들의 광 측정 데이터의 비교가 미리 결정된 임계값을 초과하는 편차를 산출하는 경우, 무엇보다도, 교정이 국가의 산업 표준에 대해 추적될 수 있는 방식으로 가능한 모든 표준 광원들을 근본적으로 재교정하는 것이 필요하다. 분광 복사계 또는 다른 컬러 측정 기기는 일관성 검사를 위해, 즉 표준 광원들로부터 광 측정 데이터를 비교하기 위해 사용될 수 있다.
대안적으로, 또는 보완적인 방식으로, 본 발명에 따라 사용된 교정 표준은 표준 광원 및 2개 이상(바람직하게는 3개)의 분광 복사계들(본 명세서에서 이들과 교정될 분광 복사계를 구별하기 위해 표준 분광 복사계로 언급됨)로 이루어질 수 있다. 표준 분광 복사계들에 의해, 표준 광원의 광 측정 데이터가 의도된 데이터, 즉 표준 광원의 알려진 데이터에 대응하는 지의 여부를 결정하는 것이 가능하다. 다르게 표현하면, 표준 분광 복사계들을 사용하여 표준 광원을 측정하는 것은 표준 광원의 스펙트럼이 여전히 표준 광원의 교정과 일치하는지, 또는 스펙트럼이 변경되었는 지의 여부를 결정한다. 이 점에서, 표준 광원의 타당성에 대한 기준은, 표준 분광 복사계들에 의해 기록된 광 측정 데이터와 표준 광원의 의도된 데이터의 일치이다. 다른 기준은 교정 표준의 다양한 표준 분광 복사계들에 의해 기록된 광 측정 데이터가 실질적으로 일치한다는 것, 즉, 서로로부터 상이한 표준 분광 복사계들에 의해 기록된 광 측정 데이터의 편차가 미리 결정된 임계값 아래에 있다는 것이다. 이것은 표준 광원을 검사하기 위해 사용된 표준 분광 복사계의 부정확한 교정이 분광 복사계의 교정으로 전달되는 것을 피하기 위하여 일관성 검사를 다시 한번 구현한다. 이러한 편차가 결정되면, 표준 분광 복사계들 및 선택적으로 표준 광원도, 가능하다면 국가 산업 표준에 대한 추적가능성을 통해 재교정되어야 한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 구성에서, 교정 표준의 표준 광원들 또는 표준 분광 복사계들은, 하나 이상의 산업-표준 광원들에 기초하여, 늦어도 미리 결정된 시간 간격의 만료 후에 교정된다. 위에서 기술된 일관성 검사가 미리 결정된 임계값을 초과하는 편차를 산출하면, 교정은 더 일찍 수행된다. 예를 들어, 아르곤 램프들 또는 수은 증기 램프들과 같은 그 자체가 알려진 유형의 라인 램프들, 또는 예컨대 각각의 원자 전이들에 대응하는 알려진 및 잘 한정된 파장들의 스펙트럼 라인들(spectral lines)을 지닌 헬륨-네온 레이저들과 같은 레이저들은, 파장 스케일의 교정을 위한 산업 표준 광원들로 적합하다. 다른 광원들, 예를 들어 할로겐 램프들은, 스펙트럼 기기 감도(spectral appliance sensitivity)를 교정하기 위한 목적에 적합하며, 상기 광원들은 한정된 동작 파라미터들에서 알려진 방출 스펙트럼을 갖는다. 스펙트럼 기기 감도의 교정은, 광원 및 측정 장치가 이 목적에 적합한 방식으로 선택된다면, 절대 스케일(예를 들어 루멘/nm)로 수행될 수 있다. 교정 광원을 구현하기 위한 다른 선택사항은 발광 다이오드들에 의해 제공되고, 이러한 광원들은 가시 스펙트럼의 가장자리 영역에서 낮은 광도(luminosity)의 결과로서 기본 교정에 덜 적합한 경향이 있다.
채택된 산업-표준 광원들은 편의상 국가 시험 시험실(예 : 독일 Braunschweig 소재의 Physikalisch Technische Bundesanstalt(PTB))에서 정기적으로 검사받고, 필요한 경우 이러한 방식으로 국가 산업 표준에 대한 추적가능성을 보장하기 위해 재교정된다. 상술한 산업 표준 광원들은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 특히 적합한데, 왜냐하면 이들이 쉽게 운반될 수 있고, 각각의 경우 교정 표준을 필요할 때마다 또는 정기적으로 교정하기 위해 다양한 위치들에서 사용될 수 있기 때문이다.
다른 위치들에 위치한 모든 분광 복사계들의 동기화를 보장하기 위하여, 한 위치에 위치한 분광 복사계들은 따라서 동일한 방식으로, 즉 본 발명의 의미 내에서 동일한 표준 광원들 또는 동일한 표준 분광 복사계들을 사용하여 교정되어야 한다.
또한, 상이한 위치들에 위치된 로컬 교정 표준들, 즉 표준 광원들 또는 표준 분광 복사계들은 동일한 방식으로, 즉 가능하면 동일한 산업-표준 광원들에 기초하여 교정되어야 한다. 따라서, 한 위치에 위치된 분광 복사계들의 동기화는, 본 발명에 따라, 로컬 교정 표준들을 사용함으로써 산업-표준 광원들에 기초하여 수행된 교정들 사이의 시간에서 보장된다. 교정 주기들 동안 발생하는 편차들은 위에서 기술된 일관성 검사를 고려하여 결정되고, 따라서 새로운 교정은 필요한 경우 조기에 시작될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 백색 광을 방출하는 발광 다이오드는 표준 광원으로서 사용되고, 상기 발광 다이오드는 제 1 파장 범위의 복사를 방출하는 반도체 요소와, 제 1 파장 범위의 복사의 부분을 제 2 파장 범위의 복사로 변환하는 적어도 하나의 형광체를 포함한다.
백색 광을 방출하고 제 1 파장 범위에서 방출하는 오로지 하나의 반도체 요소를 갖는 발광 다이오드들은 종래 기술로부터 알려져 있다. 제 1 파장 범위는 일반적으로 청색 스펙트럼 범위에 놓인다. 청색 복사는 부분적으로 하나 이상의 형광체들에 의해 제 2(제 3, 제 4, 등)의 파장 범위의 복사로 변환되고, 제 1 파장 범위의 복사 및 제 2(제 3, 제 4, 등)의 파장 범위의 복사로 이루어진 혼합 복사는 백색 광을 생성한다. 예로서, 황색 스펙트럼 범위에서 방출하는 형광체와 조합하여 청색 스펙트럼 범위에서 방출하는 반도체 요소가 사용되는 백색 발광 다이오드들이 알려졌다. 마찬가지로, 청색 스펙트럼 범위에서 방출하는 반도체 요소가 녹색 스펙트럼 범위 및 적색 스펙트럼 범위에서 방출하는 형광체와 결합되어, 다시 한 번 최종 혼합 광이 백색 컬러 인상을 생성하는, 백색 발광 다이오드들이 알려졌다.
본 발명에 따른 표준 광원으로서 사용하기 위해, 백색 발광 다이오드는 안정된 온도 및 반도체 요소를 통해 흐르는 안정된 전류에서 동작되어야 한다. 이러한 방식으로, 방출된 광의 잘 한정되고 재현 가능한 스펙트럼이 보장된다. 편의상, 표준 광원은 발광 다이오드의 동작 파라미터들을 일정한 값들로 조절하는 조절 디바이스를 포함한다.
백색 발광 다이오드에 기초한 표준 광원의 사용은, 대응하는 표준 광원이 특히 작고, 안정적이며, 운반 가능하고 비용 효율적인 방식으로 그리고 긴 재교정 주기들을 통해 실현될 수 있다는 점에서 유리하다. 표준 광원은 백색 방출 스펙트럼 때문에 보편적으로 사용 가능하다. 교정은 전체 가시 스펙트럼에 대해 유효하다. 따라서 교정은 분광 복사계에 의해 측정된 광도계 및 비색계 변수들에 대해 타당하다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 구성에서, 분광 복사계의 교정은, 측정된 스펙트럼의 스펙트럼 극단의 위치들이 표준 광원의 알려진 스펙트럼의 스펙트럴 극단의 위치들과 실질적으로 상관되도록, 각 분광 복사계의 분광기의 파장 스케일을 보정하는 단계를 포함한다. 백색 발광 다이오드의 스펙트럼은 잘 한정된 스펙트럴 극단(특히 청색 스펙트럼 범위에서 뚜렷한 최대값)을 갖고, 따라서 파장 스케일의 보정은 확실하게 높은 정확도로 수행될 수 있다.
보완적인 방식으로 또는 대안적으로, 교정은, 보정된 측정 스펙트럼의 파장-의존적인 강도 곡선이 표준 광원의 알려진 스펙트럼의 것과 실질적으로 상관되도록, 파장-의존적인 방식으로 스펙트럼 감도를 보정하는 단계를 포함할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 백색 발광 다이오드는 파장 스케일뿐만 아니라 각각의 분광 복사계의 분광기의 스펙트럼 감도의 확실하고 정확한 교정에 사용될 수 있는 잘 한정된 스펙트럼을 갖는다. 편의상, 파장 스케일은 제 1 단계에서 보정되고, 스펙트럼 감도는 제 2 단계에서 교정된다. 파장 스케일을 교정한 후에, 스펙트럼 감도는 측정된 스펙트럼의 파장-의존적인 강도 곡선을 표준 광원의 알려진 스펙트럼의 것과 비교하는 것에 의해, 그리고 적절한 파장-의존적인 보정에 의해 쉽게 교정될 수 있다. 대안적으로, 모델에 기초하여 파라미터들을 결정하는 것이 가능하고, 상기 파라미터들은 가능한 한 정확하게 강도 곡선을 재생한다. 이는 측정 신호의 잡음 기여가 제거될 수 있다는 점, 및 모델이 표준 광원의 제한된 방출 스펙트럼 때문에 어떠한 측정 결과도 사용될 수 없는 스펙트럼 영역들 내에 외삽될 수 있다는 점에서 유리하다.
본 발명에 따른 방법의 장점은, 이것이 한 위치에 위치한 분광 복사계들의 동기화를 신뢰성 있게 보장할 뿐만 아니라, 간단하고 실질적인 방식으로 다양한 위치들에 위치한 많은 분광 복사계들의 동기화를, 각각의 위치에 위치한 교정 표준들(복수의 표준 광원들, 복수의 표준 분광 복사계들)을 규칙적으로 재교정하거나, 편차들이 결정되면 이들을 재조정함으로써, 국가 산업 표준에 대한 추적가능성을 통해 정확하게, 보장할 수 있다는 점이다.
따라서 다르게 표현하면, 본 발명의 본질적인 양상은, 균일한, 바람직하게는 국가 산업 표준에 기초하여 로컬 교정 표준들의 교정과 조합하여, 각 위치에 위치한 분광 복사계들을 교정하기 위한 로컬 교정 표준의 사용에 있다. 결과적으로, 다양한 위치들에 위치한 모든 분광 복사계들의 동기화가 보장된다.
도 1은 표준 광원을 갖는 분광 복사계의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 블록도로서 도시하는 도면.
도 3은 표준 광원으로서 백색 발광 다이오드에 기초한 교정의 설명을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 블록도로서 도시하는 도면.
도 3은 표준 광원으로서 백색 발광 다이오드에 기초한 교정의 설명을 도시하는 도면.
본 발명의 예시적인 실시예들이 도면에 기초하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 광학 분광기(2) (optical spectrometer) 및 그와 연결된 컴퓨터 유닛(3)을 포함하는 분광 복사계(1)(spectroradiometer)를 개략적으로 도시한다. 광학 분광기(2)는 광원의 스펙트럼을 측정하고, 디지털 형태의 파장-의존적인 강도 곡선을 제공한다. 이들 측정 데이터는 컴퓨터 유닛(3)에 전달된다. 예를 들어, 분광기(2)는 측정된 복사의 스펙트럼 성분들을 공간적으로 분리하는 분산 요소(일반적으로 격자)(dispersive element)와, 다수의 광-감응 픽셀들(light-sensitive pixels)을 포함하는 CCD 요소를 포함하고, 각각의 픽셀은 공간 배열로 인해 특정 파장 간격에 할당된다. 컴퓨터 유닛(3)은 디지털 형태로 존재하는 스펙트럼을 평가하고, 그로부터 예컨대 컬러 좌표들(x, y, z)과 같은 광도계 및/또는 비색계 변수들을 계산한다.
본 발명에 따라, 표준 광원(4)은 분광 복사계(1)를 교정하기 위하여 사용된다. 상기 표준 광원은 발광 다이오드 요소(5), 예를 들어 조절 디바이스(6)에 연결된 발광 다이오드를 포함한다. 조절 디바이스(6)는 발광 요소(5)에 전력을 공급하고, 전류, 전압 및 온도와 같은 그 동작 파라미터들을 미리 결정된 상수 값들로 조절한다. 이는 발광 요소(5)가 잘 한정된 알려진 방출 스펙트럼을 갖는 것을 보장한다.
도시된 예시적인 실시예에서, 동일한 광 측정 데이터는 교정의 목적으로 표준 광원(4)의 복사를 측정함으로써 분광 복사계(1)에 의해 기록된다. 표준 광원(4)은 데이터 메모리(7)를 포함하고, 여기에 표준 광원(4)의 알려진 데이터가 예를 들어 방출 스펙트럼 및/또는 광도계 및/또는 비색계 데이터의 형태로 저장된다. 분광 복사계(1)는 데이터 연결부(8)를 통해 이들 데이터를 판독한다. 컴퓨터 유닛(3)은 기록된 광 측정 데이터를 표준 광원(4)으로부터의 판독된 알려진 데이터와 비교하고, 그로부터 교정 데이터를 유도한다. 최종적으로, 분광 복사계(1)는 교정 데이터에 따라 교정된다. 여기서, 교정은 컴퓨터 유닛(3)에 의한 광 측정 데이터에 다시 적용되는 적절한 보정 알고리즘들에 의해 수행된다. 예로서, 광도계 또는 비색계 최종 결과들(예를 들어, 컬러 좌표들)을 직접적으로 보정하는 것이 가능하다. 표준 광원(4)으로부터 기록된 광 측정 데이터와 표준 광원(4)의 알려진 데이터의 비교가 예컨대 차이 값에 의해 컬러 좌표의 편차를 산출하면, 보정 알고리즘은 후속 측정 동안 이러한 차이 값에 따라 이러한 컬러 좌표를 변경한다. 대응하는 설명은 예를 들어 광선속(luminous flux), 휘도(luminance) 등과 같은, 광도계 변수들에 적용된다. 선택적으로 측정된 스펙트럼은 보정될 수 있다, 즉 광도계 및/또는 비색계 변수들이 스펙트럼으로부터 유도되기 전에 보정될 수 있다. 이를 위해, 파장 스케일의 보정 및 스펙트럼 감도(sensitivity) 보정의 파장-의존적인 용도가 존재할 수 있다. 이는 도 3을 참조하여, 보다 상세히 설명된다.
도 2는 다양한, 즉 이격된 위치들(9, 10, 11)에 위치한 다수의 분광 복사계(1)를 교정하기 위한 본 발명에 따른 방법을 도시한다. 예로서, 위치들(9, 10, 11)은 발광 다이오드들 또는 디스플레이들의 생산 위치들일 수 있다. 로컬 교정 표준은 위치들(9, 10, 11)의 각각의 한 위치에서 각각 사용되고, 상기 로컬 교정 표준은 3개의 표준 분광 복사계(1') 및 다수의 표준 광원들(4)을 포함한다. 도 1을 참조하여 위에서 기술한 바와 같이, 분광 복사계들(1)의 각각은 표준 광원들(4) 중 하나를 사용하여 교정된다. 분광 복사계들(1)의 교정 이전에, 교정을 위한 표준 광원(4)의 타당성, 즉 유용성은 각 위치(9, 10, 11)에 위치된 3개의 표준 분광 복사계들(1')에 의해 측정되는 각 표준 광원(4) 덕택에 각 경우에 검사되고, 이러한 일관성 검사를 통해 기록된 서로로부터 광 측정 데이터의 편차가 미리 결정된 임계값들 이하인 경우, 관련 표준 광원(4)의 타당성이 결정된다. 또한, 표준 광원(4)의 타당성을 결정하기 위한 전제 조건은, 표준 분광 복사계들(1')에 의해 기록된 광 측정 데이터가 의도된 데이터, 즉 각각의 표준 광원(4)의 알려진 데이터로부터, 미리 정해진 임계값들보다 미만으로 편향되어야 한다는 점이다. 전형적으로 허용 가능한 편차들은 의도된 값의 5% 미만, 바람직하게는 1% 미만이다. 각각의 위치(9, 10, 11)에서 각각의 3개의 표준 분광 복사계들(1')에 기초하여 타당성을 검사하는 것은 표준 분광 복사계(1')에 의해 제공된 교정의 기초가 정확함을 보장한다. 일관성 검사가 편차를 산출한다면, 분광 복사계들(1') 중 하나가 더 이상 확실한 방식으로 동작하지 않는다고 추론하는 것이 가능하다. 결정된 편차는 각 로컬 교정 표준의 모든 표준 분광 복사계들(1')을 재조정하는 기회로서 사용된다. 여기서, 적어도 3개의 표준 분광 복사계들(1')의 사용은 일관성 검사 동안 결정된 편차가 표준 분광 복사계들(1') 중 어느 것이 영향을 받는지에 대한 표시들이 제공되는 것을 허용한다는 점에서 유리하다. 따라서 이 프로세스는 2개의 영향을 받지 않는 표준 분광 복사계들(1')을 통해 일시적으로 계속될 수 있다. 표준 분광 복사계들(1')은 동일한 유형, 즉 동일한 구성, 또는 상이한 유형들로 이루어질 수 있다. 상이한 유형들의 표준 분광 복사계들(1')의 사용은, 상이한 유형들의 기기들이 각각의 경우 주변 조건들의 변화에 대해 상이하게 반응하기 때문에, 체계적 편차들(예를 들어 변하는 온도 또는 습도로 인한)를 인식하고 제거하는 것이 또한 가능하다는 점에서 유리하다.
표준 분광 복사계들(1')은 편차가 결정될 때 산업-표준 광원(12)에 기초하여 기본적으로 재교정되지만, 늦어도 미리 결정된 시간 간격의 만료 이후에 재보정된다. 위에서 기술한 바와 같이, 산업 표준 광원(12)은 잘 한정된 방출 스펙트럼을 갖는 하나 이상의 할로겐 램프들과 조합된 하나의 라인 램프 또는 복수의 라인 램프들의 한 세트일 수 있다. 다양한 위치들(9, 10, 11)에 위치한 표준 분광 복사계들(1')의 교정은 동일한 방식으로, 즉 동일한 산업-표준 광원들(12)에 기초하여 수행되며, 이를 위해 이러한 광원들은 위치들(9, 10, 11) 마다 이동된다. 할로겐-램프 기반 산업-표준 광원(12)의 방출 스펙트럼은 인증 시험실(13), 예를 들어 국가 시험 시험실에서 주기적으로 확인 또는 교정된다. 라인 램프들은, 이들이 원자 전이들의 특성에 의해 변하지 않는 방식으로 한정되고, 물리적 표준으로서 무제한적인 타당성을 갖기 때문에, 어떠한 보정도 필요하지 않다. 이는 모든 분광 복사계들(1')의 교정의 추적 가능성을 균일한 (국가) 표준으로 보장한다. 본 발명에 따른 이송 표준으로서 작용하는 산업-표준 광원(12)과 로컬 교정 표준을 결합한 결과로서, 다양한 위치들(9, 10, 11)에서 모든 분광 복사계들(1)의 동기화가 보장된다.
본 발명에 따라, 표준 광원(4)은 발광 요소(5)로서 백색광 방출 발광 다이오드를 가질 수 있고, 상기 발광 다이오드는 제 1 파장 범위(예를 들어, 청색 스펙트럼 범위)의 복사를 방출하는 반도체 요소 및 제 1 파장 범위의 복사의 일부를 제 2 파장 범위(예를 들어, 녹색/적색 스펙트럼 범위)의 복사로 변환시키는 적어도 하나의 형광체를 포함한다. 도 3의 상부 도면은 파장-의존적인 강도(I(λ)) 형태의 발광 다이오드의 방출 스펙트럼을 개략적으로 도시한다. 실선은 백색 발광 다이오드의 실제 방출 스펙트럼을 도시한다. 청색 스펙트럼 범위(왼쪽)의 극단과 녹색/적색 스펙트럼 범위(오른쪽)의 더 넓은 극단을 인식하는 것이 가능하다. 파선은 교정될 분광 복사계(1)에 의해 측정된 스펙트럼을 재현한다. 극단이 서로에 대해 변위되는 것을 인식할 수 있다(상부 도면의 수직 파선으로 표시됨). 또한, 극단의 상대 강도들은 실제 방출 스펙트럼에 대해 변위된다. 이는 분광 복사계(1)의 분광기(2)가 파장 스케일에 대해 그리고 또한 감도에 대해 보정, 즉 교정을 요구한다는 점을 나타낸다. 이를 위해, 분광 복사계(1)의 컴퓨터 유닛(3)은, 측정된 스펙트럼의 스펙트럼 극단의 위치들이 표준 광원(4)의 알려진 스펙트럼의 스펙트럼 극단의 위치들과 상관되는 방식으로, 제 1 단계에서 분광 복사계(1)의 파장 스케일의 보정을 수행하는, 보정 알고리즘을 적용한다. 예를 들어, 파장 스케일의 변위 및 팽창/압축을 야기하는 선형 스케일링이 이용될 수 있다. 제 2 단계에서 스펙트럼 감도의 파장-의존적인 보정이 존재한다. 이를 위해, 측정된 스펙트럼, 즉 파장-의존적인 강도 곡선은 표준 광원(4)의 알려진 파장-의존적인 강도 곡선에 의해 분할된다. 그 결과는 도 3의 하부 도면에 표시된다(실선). 측정에 의해 야기된 잡음은 분할 결과에서 원치 않는 방식으로 증폭될 수 있다. 이를 보상하기 위해, 적절한 곡선(예를 들어, 다항식)이 분할로부터 나오는 곡선에 맞추어진다(도 3의 하부 도면의 파선 곡선). 상기 맞춤 동안, 하부 도면의 2개의 수직 파선들에 의해 지시된 간격 내의 값들만이 오로지 고려된다. 이러한 값들은 측정된 스펙트럼의 낮은 강도로 인해 이 간격 밖에 있는 스펙트럼 가장자리에서 사용될 수 없다. 최종적으로, 보정 알고리즘은, 처리시 전체 관련 스펙트럼 범위에 걸쳐 외삽되는 맞추어진 곡선에 따라 측정된 스펙트럼을 보정한다. 이러한 방식으로 적용된 보정 알고리즘은 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 타당하다. 따라서, 결과, 즉 보정 알고리즘을 적용한 후에 컴퓨터 유닛(3)에 의해 결정되는 광도계 및/또는 비색계 변수들이 또한 자동적으로 정확하게 보정된다.
Claims (8)
- 분광 복사계(1)(spectroradiometer)를 교정하기(calibrating) 위한 방법으로서:
- 교정될 상기 분광 복사계(1)에 의해 적어도 하나의 표준 광원(4)(standard light source)으로부터의 복사(radiation)를 측정함으로써 광 측정 데이터(light measurement data)를 기록하는 단계,
- 상기 기록된 광 측정 데이터를 상기 표준 광원(4)의 알려진 데이터(known data)와 비교함으로써 상기 광 측정 데이터로부터 교정 데이터(calibration data)를 유도하는(deriving) 단계, 및
- 상기 교정 데이터에 따라 상기 분광 복사계(1)를 교정하는 단계를 포함하는 분광 복사계(1)를 교정하기 위한 방법에 있어서,
상기 교정을 위한 상기 표준 광원(4)의 타당성(validity), 즉 유용성(usabilty)은,
- 동일한 유형의 하나 이상의 다른 표준 광원들(4)의 광 측정 데이터와 비교되는 상기 표준 광원(4)의 상기 광 측정 데이터에 의해 검사되는데, 서로로부터의 상기 표준 광원들(4)의 광 측정 데이터의 편차가 미리 결정된 임계값들 아래에 놓이는 경우, 상기 표준 광원(4)의 타당성이 결정되고, 또는
- 동일한 유형 또는 상이한 유형의 2개 이상의 표준 분광 복사계들(1')에 의해 측정되는 상기 표준 광원(4)에 의해 검사되는데, 서로로부터의 다양한 표준 분광 복사계들(1')에 의해 기록된 상기 광 측정 데이터의 편차가 미리 결정된 임계값들 아래에 놓이는 경우, 상기 표준 광원(4)의 상기 타당성이 결정되는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 표준 광원들(4) 또는 상기 표준 분광 복사계들(1')은 하나 이상의 산업-표준(industry-standard) 광원들(12)에 기초하여 교정되고, 늦어도 미리 결정된 시간 간격의 만료(expiry) 이후 교정되는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
하나의 위치(9, 10, 11)에 위치한 복수의 분광 복사계들(1)이 동일한 방식으로, 즉 동일한 표준 광원들(4) 또는 동일한 표준 분광 복사계들(1')을 사용하여 교정되는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상이한 위치들(9, 10, 11)에 위치한 표준 광원들(4) 또는 표준 분광 복사계들(1')이 동일한 방식으로, 즉 동일한 산업-표준 광원(들)(12)에 기초하여 교정되는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법. - 제 1 항에 청구된 분광 복사계(1)를 교정 하기 위한 방법으로서,
- 교정될 분광 복사계(1)에 의해 적어도 하나의 표준 광원(4)으로부터의 복사를 측정함으로써 광 측정 데이터를 기록하는 단계,
- 상기 기록된 광 측정 데이터를 상기 표준 광원(4)의 알려진 데이터와 비교함으로써 상기 광 측정 데이터로부터 교정 데이터를 유도하는 단계, 및
- 상기 교정 데이터에 따라 상기 분광 복사계(1)를 교정하는 단계를 포함하는 분광 복사계(1)를 교정 하기 위한 방법에 있어서,
상기 표준 광원(4)은 백색 광을 방출하는 발광 다이오드(5)(light-emitting diode)를 포함하고, 상기 발광 다이오드는 제 1 파장 범위(wavelength range)의 복사(radation)를 방출하는(emitting) 반도체 요소 (semiconductor element)및 상기 제 1 파장 범위의 상기 복사의 일부를 제 2 파장 범위의 복사로 변환하는 적어도 하나의 형광체(phosphor)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 교정하는 단계는, 상기 측정된 스펙트럼의 스펙트럴 극단(spectral extrema)의 위치들이 상기 표준 광원(4)의 알려진 스펙트럼의 스펙트럴 극단(spectral extrema)의 위치들과 상관되는(correlate) 방식으로, 상기 분광 복사계(1)의 파장 스케일을 보정하는(correcting) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 교정하는 단계는, 상기 보정된 측정 스펙트럼의 파장-의존적인 강도 곡선(wavelength-dependent intenstiy curve)이 상기 표준 광원(4)의 알려진 스펙트럼의 파장-의존적인 강도 곡선과 상관되는 방식으로, 스펙트럴 감도(spectral sensitivity)를 파장-의존적인 방식으로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 표준 광원(4)은 상기 발광 다이오드(5)의 동작 파라미터들(operating praramenters), 상기 반도체 요소를 통한 전류 흐름 및 상기 반도체 요소의 온도를 조절하는 조절 디바이스(6)(regulating devices)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분광 복사계를 교정하기 위한 방법.
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