TW201314186A - 影像式彩色分析儀之校正方法及量測裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示了一種影像式彩色分析儀之校正方法及量測裝置，主要以濾鏡式彩色分析儀為基礎架構，搭配分光式頻譜儀進行即時校正與量測，所提出之校正方法，可針對不同樣品的發光特性來進行校正與量測，先藉由分光式頻譜儀所量得一單點之頻譜，與由濾鏡式彩色分析儀所量得一二維色度與輝度之資訊作比對，得到其二維校正函數後，再利用此校正函數以計算出得全域的色度值及輝度值，可提高濾鏡式彩色分析儀對於不同發光樣品的量測準確性與便利性。
Description
本發明與影像式彩色分析儀之校正有關，特別是關於一種影像式彩色分析儀之校正方法及量測裝置。
在現今大尺寸發光樣品的檢測需求下，如顯示器、手機面板、LED燈條、照明燈具...等，若以單點式進行量測，其量測時間勢必增加許多，因此必須以濾鏡式面型彩色分析儀來增加量測面積，以提高量測效率。而濾鏡式彩色分析儀之原理主要以三片濾光片的穿透率曲線，與面型偵測器的響應度曲線作結合，來模擬出國際照明委員會(CIE)配色函數，在測量時分別切換此三片濾光片，因此在一次測量下，便可取得二維視野內各點的色度值與輝度值，不過濾鏡式彩色分析儀在針對不同樣品時，皆需要重新進行校正，原因在於不同的樣品發光特性、頻譜曲線皆有所差異，如CCFL、多晶型LED(RGB混光)、單晶型LED(藍光LED+YAG/TAG)...等，有鑑於此，勢必需要一即時校正的架構，來提高量測準確性與便利性。
請參考Olympus Optical公司所發表的美國專利US5,986,767，主要提出一運用於彩色分析儀的濾波方法，其中包括最大峰值搜尋法(Maximum Value Extraction)、傅立葉轉換法(Fourier Transform Method)等，並藉由該些方法與後端的數值分析方法作結合，以達到量測色度的目的，但其內容較偏重以軟體的方法作頻譜曲線的萃取，並利用數值方法來計算出三刺激值X、Y、Z，進而求得二維視野內各點的色度值與輝度值。
請參考Radiant Imaging公司所發表的專利US7,012,633，其主要提出一彩色分析之校正方法，首先藉由量測已知輝度值的單一顏色光源，來計算出誤差相關矩陣(Error Correction Matrix)，接著再以已知色度或光譜的光源與誤差相關矩陣來計算出四個濾片的校正係數C x 1、C x 2、C y 、C z ，但該方法在量測前須已知樣品的光譜與色度，並且針對不同顏色光源要重新計算出誤差相關矩陣與校正係數，且利用頻譜方程式進行校正時，仍需要380nm到780nm波段之頻譜，無法進行即時校正與自由選取波段校正，因此使用上仍有不便之處。
綜觀以上專利，目前濾鏡式彩色分析儀在校正上仍無法達到即時，且針對不同樣品時，亦需要重新校正才能進行量測。
基於上述問題，發明人提出了一種影像式彩色分析儀之校正方法及量測裝置，以克服現有技術的缺陷。
本發明在於提供一種影像式彩色分析儀之校正方法及量測裝置，其係以濾鏡式彩色分析儀為基礎進行量測，在量測色度與輝度過程中，再以單點分光式光譜儀進行即時校正，由單點光譜資訊與二維濾鏡式影像進行比對，計算出影像各點之校正函數，藉此可提高不同樣品時之量測準確性與便利性，並符合大面積發光樣品的線上檢測需求。
為達上述說法，本發明係提供一種影像式彩色分析儀之校正方法，其步驟包含：以一濾鏡式彩色分析儀取得空間上每一點(x，y)的一校正函數F(x，y)；以該濾鏡式彩色分析儀取得空間上每一點(x，y)的色度值C(x，y)及輝度值L(x，y)；以一光譜儀取得至少一顏色單點(xp，yp)的一頻譜資料S(xp，yp)；以一處理器接收該濾鏡式彩色分析儀之該色度值C(x，y)、該輝度值L(x，y)與該校正函數F(x，y)，以及該光譜儀之該單點(xp，yp)的該頻譜資料S(xp，yp)，再藉由該處理器進行比對以獲得該單點(xp，yp)的一第一參數KC及一第二參數KL，其中該第一參數KC=S(xp，yp)/C(xp，yp)及該第二參數KL=S(xp，yp)/L(xp，yp)；以該處理器計算一全域色度校正函數C’(x，y)=F(x，y)×KC及一全域輝度校正函數L’(x，y)=F(x，y)×KL；以及該處理器取得校正後之全域色度值C”(x，y)=C(x，y)×C’(x，y)及全域輝度值L”(x，y)=L(x，y)×L’(x，y)。
而為達上述說法，本發明係提供一種影像式彩色分析儀之量測裝置，包含：一彩色分析儀，具有一透鏡組、至少一彩色濾光片及一二維陣列偵測器，該透鏡組係與該二維陣列偵測器間隔一距離並鄰近一樣品設置，該二維陣列偵測器係遠離該樣品設置，該至少一彩色濾光片係設置在該透鏡組與該二維陣列偵測器之間，該二維陣列偵測器係經過該至少一彩色濾光片並透過該透鏡組獲取該樣品上的一影像範圍及一光學資料；一頻譜儀，係鄰近該彩色分析儀設置，該頻譜儀具有一集光透鏡及一光譜儀，該集光透鏡係與該光譜儀間隔設置，且該集光透鏡係鄰近該樣品設置，該光譜儀係遠離該樣品設置，該光譜儀係透過該集光透鏡在該影像範圍內取得一校正點資料；以及一處理器，係與該彩色分析儀及該頻譜儀電性連接，並接收該彩色分析儀的該影像範圍與該光學資料及該頻譜儀的該校正點資料，以進行資料比對與處理。
雖然本發明藉由幾個實施例進行解釋，但是並不表示本發明將受限於下列圖式及具體實施方式。
請參閱圖1，係表示本發明影像式彩色分析儀之量測裝置的結構示意圖；本發明影像式彩色分析儀之量測裝置1係包括一彩色分析儀2、一頻譜儀3以及一處理器4。
彩色分析儀2具有一透鏡組21、至少一彩色濾光片22及一二維陣列偵測器23，二維陣列偵測器23係可為一電荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)，至少一彩色濾光片22係設置在透鏡組21與二維陣列偵測器23之間，而彩色濾光片22為多個時，係可為轉輪式結構；二維陣列偵測器23係經過至少一彩色濾光片22並透過透鏡組21獲取樣品5上的一影像範圍R及一光學資料，光學資料至少包括色度值C(x，y)、輝度值L(x，y)與校正函數F(x，y)。
頻譜儀3係鄰近彩色分析儀2設置，其兩者係可為一單一系統，但並不以此為限；頻譜儀3具有一集光透鏡31及一光譜儀32，光譜儀32係透過集光透鏡31在影像範圍R內取得一校正點資料(校正點Q)。
處理器4係與彩色分析儀2及頻譜儀3電性連接，並接收彩色分析儀2的影像範圍R與其光學資料，及頻譜儀3的校正點資料，以進行資料比對與處理。
請參考圖2，係表示本發明影像式彩色分析儀之校正方法應用於一單一顏色單點校正的示意圖；步驟如下：步驟S1I：以濾鏡式彩色分析儀2取得影像範圍R上每一點(x，y)的一校正函數F(x，y)，若已取得則進行以下步驟；步驟S12：以濾鏡式彩色分析儀2取得影像範圍R上每一點(x，y)的色度值C(x，y)及輝度值L(x，y)；步驟S13：以頻譜儀3取得至少一單一顏色單點(xp，yp)的一頻譜資料S(xp，yp)；步驟S14：以處理器4接收濾鏡式彩色分析儀2之色度值C(x，y)、輝度值L(x，y)與校正函數F(x，y)，以及頻譜儀3之單點(xp，yp)的頻譜資料S(xp，yp)，再藉由處理器4進行比對以取得單點(xp，yp)的一第一參數KC及一第二參數KL，其中第一參數KC=S(xp，yp)/C(xp，yp)及第二參數KL=S(xp，yp)/L(xp，yp)；步驟S15；以處理器4計算一色度全域校正函數C’(x，y)及一輝度全域校正函數L’(x，y)，其中色度全域校正函數C’(x，y)=F(x，y)×KC，輝度全域校正函數L’(x，y)=F(x，y)×KL；以及步驟S16：處理器4取得校正後影像範圍R之全域色度值C”(x，y)及全域輝度值L”(x，y)，其中全域色度值C”(x，y)=C(x，y)×C’(x，y)，全域輝度值L”(x，y)=L(x，y)×L’(x，y)。
其中，校正函數F(x，y)係為0到1之間的數值。
以上步驟S11校正函數之取得是可為選擇性，即每次作業前僅須取得一次即可進行以下之比對與計算。
請再參考圖3，係表示本發明影像式彩色分析儀之校正方法應用於一單點之三個不同顏色(R，G，B)校正的示意圖；本發明之校正方法可如此應用，但並不以此為限，其步驟如下：步驟S11：以濾鏡式彩色分析儀2取得影像範圍R上每一點(x，y)的一校正函數F(x，y)，若已取得則進行以下步驟；步驟S12：以濾鏡式彩色分析儀2取得影像範圍R上每一點(x，y)的色度值CR,G,B(x，y)及輝度值LR,G,B(x，y)；步驟S21：以頻譜儀3取得一單點(xp，yp)三個不同顏色的各自頻譜資料SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)；步驟S22：以處理器4接收濾鏡式彩色分析儀2之色度值CR,G,B(x，y)、輝度值LR,G,B(x，y)與校正函數F(x，y)，以及頻譜儀3之單點(xp，yp)的各頻譜資料SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)，再藉由處理器4進行比對以取得單點(xp，yp)的各頻譜資料SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)的一第一參數KC及一第二參數KL，其中第一參數KC=SR,G,B(xp，yp)/C(xp，yp)及第二參數KL=SR,G,B(xp，yp)/L(xp，yp)；步驟S23：以處理器4計算各頻譜資料SR(xp，yp)、SG(xp，yp)及SB(xp，yp)的一全域色度校正函數C’R,G,B(x，y)及一全域輝度校正函數L’R,G,B(x，y)，其中全域色度校正函數C’R,G,B(x，y)=F(x，y)×KC，全域輝度校正函數L’R,G,B(x，y)=F(x，y)×KL；以及步驟S24：處理器4取得校正後影像範圍R之全域色度值C”(x，y)及全域輝度值L”(x，y)，其中全域色度值C”R,G,B(x，y)=CR,G,B(x，y)×C’R,G,B(x，y)及全域輝度值L”R,G,B(x，y)=LR,G,B(x，y)×L’R,G,B(x，y)。
藉由上述的架構與方法，在量測過程中可達到即時校正的功能，藉以提高濾鏡式彩色分析儀對於不同樣品的量測準確性。總結之，首先以濾鏡式彩色分析儀架構的二維陣列偵測器與彩色濾光片，取得樣品的色度與輝度資訊，並且由光譜儀取得之頻譜進行判斷其校正次數，其中若樣品為單晶型LED則只作一次校正(單色)，此校正以單點分光式光譜儀進行量測，取得樣品的頻譜資訊，並將濾鏡式全域色度、輝度資料與分光式單點資料作比對，計算其全域的頻譜校正函數，藉由此二維校正函數來取得全域色度與輝度資訊。
再者同理，若樣品為須以多色校正進行時，例如：多晶型LED(RGB混白光)，則先將樣品分別切換為RGB三色進行校正，並分別取得RGB三色頻譜資訊，此校正仍由單點分光式光譜儀進行量測，並將與濾鏡式全域色度、輝度資料作一比對，取得三色頻譜校正函數，再計算出影像範圍R之全域校正後各色的色度與輝度資訊。
因此，以濾鏡式彩色分析儀為基礎進行量測，在量測色度與輝度過程中，以單點分光式光譜儀進行即時校正，由單點頻譜資訊與二維濾鏡式影像資訊進行比對，計算出影像各點之校正函數及真實的色度與輝度資訊，藉此可提高不同樣品時之量測準確性與便利性，並符合大面積發光樣品的線上檢測需求。
雖然本發明以以上之實施例進行解釋，但是這並不構成對本發明的任何限制，本領域的技術人員根據本發明的思想能夠構造出很多其他類似實施例，這些均在本發明的保護範圍之中。
1．．．影像式彩色分析儀之量測裝置
2．．．彩色分析儀
21．．．透鏡組
22．．．彩色濾光片
23．．．二維陣列偵測器
3．．．頻譜儀
31．．．集光透鏡
32．．．光譜儀
4．．．處理器
5．．．樣品
Q．．．校正點
R．．．影像範圍
步驟S10~S16 依據本發明一校正方法的步驟
步驟S21~S24 依據本發明另一校正方法的步驟
圖1係表示本發明影像式彩色分析儀之量測裝置的架構示意圖。
圖2係表示本發明影像式彩色分析儀之校正方法應用於一單點單一顏色校正的示意圖。
圖3係表示本發明影像式彩色分析儀之校正方法應用於一單點三個不同顏色校正的示意圖。
1．．．影像式彩色分析儀之量測裝置
2．．．彩色分析儀
21．．．透鏡組
22．．．彩色濾光片
23．．．二維陣列偵測器
3．．．頻譜儀
31．．．集光透鏡
32．．．光譜儀
4．．．處理器
5．．．樣品
Q．．．校正點
R．．．影像範圍
Claims (10)
- 一種影像式彩色分析儀之校正方法，包含：以一濾鏡式彩色分析儀取得一影像範圍上每一點的一色度值及一輝度值；以一頻譜儀取得至少一單一顏色單點的一頻譜資料；以一處理器接收該濾鏡式彩色分析儀之該色度值、該輝度值與一校正函數，以及該頻譜儀之該單點的該頻譜資料，再藉由該處理器進行比對以取得該單點的一第一參數及一第二參數，其中該第一參數係為該頻譜資料與該色度質的比值，且該第二參數係為該頻譜資料與該輝度值的比值；以該處理器計算一全域色度校正函數及一全域輝度校正函數，其中該全域色度校正函數係等於該校正函數再乘上該第一參數，該全域輝度校正函數係等於該校正函數再乘上該第二參數；以及該處理器取得校正後之該影像範圍R之一全域色度值及一全域輝度值，其中該全域色度值係等於該色度值乘上該全域色度校正函數，該全域輝度值係等於該輝度值乘上該全域輝度校正函數。
- 依據申請專利範圍第1項所述的影像式彩色分析儀之校正方法，其中，在以一濾鏡式彩色分析儀取得一影像範圍上每一點的一色度值及一輝度值之步驟之前，更包括以該濾鏡式彩色分析儀取得該影像範圍上每一點的該校正函數，若已取得則進行後續步驟。
- 依據申請專利範圍第1項所述的影像式彩色分析儀之校正方法，其中，該校正函數係為0到1之間的數值。
- 依據申請專利範圍第1項所述的影像式彩色分析儀之校正方法，其中，該濾鏡式彩色分析儀與該頻譜儀係為一單一系統。
- 依據申請專利範圍第1項所述的影像式彩色分析儀之校正方法，其中，該處理器係與該彩色分析儀及該頻譜儀電性連接。
- 一種影像式彩色分析儀之量測裝置，包含：一彩色分析儀，具有一透鏡組、至少一彩色濾光片及一二維陣列偵測器，該透鏡組係與該二維陣列偵測器間隔一距離並鄰近一樣品設置，該二維陣列偵測器係遠離該樣品設置，該至少一彩色濾光片係設置在該透鏡組與該二維陣列偵測器之間，該二維陣列偵測器係經過該至少一彩色濾光片並透過該透鏡組獲取該樣品上的一影像範圍及一光學資料；一頻譜儀，係鄰近該彩色分析儀設置，該頻譜儀具有一集光透鏡及一光譜儀，該集光透鏡係與該光譜儀間隔設置，且該集光透鏡係鄰近該樣品設置，該光譜儀係遠離該樣品設置，該光譜儀係透過該集光透鏡在該影像範圍內取得一校正點資料；以及一處理器，係與該彩色分析儀及該頻譜儀電性連接，並接收該彩色分析儀的該影像範圍與該光學資料及該頻譜儀的該校正點資料，以進行資料比對與處理。
- 依據申請專利範圍第6項所述的影像式彩色分析儀之量測裝置，其中，該光學資料至少包括色度值、輝度值與校正函數。
- 依據申請專利範圍第6項所述的影像式彩色分析儀之量測裝置，其中，該校正點為三個不同顏色單點。
- 依據申請專利範圍第7項所述的影像式彩色分析儀之量測裝置，其中，該校正函數係為0到1之間的數值。
- 依據申請專利範圍第6項所述的影像式彩色分析儀之量測裝置，其中，該濾鏡式彩色分析儀與該頻譜儀係為一單一系統。
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