[發(fā)明專利]一種二維光譜測(cè)量裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910215556.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101813520A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘建根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州遠(yuǎn)方光電信息有限公司
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;G01J1/42;G01J3/50
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 林寶堂

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及光輻射測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種集圖像和光譜測(cè)量為一體的光譜測(cè) 量裝置。

【背景技術(shù)】

亮度和顏色參數(shù)直接反應(yīng)人眼對(duì)光的感知，在平板顯示、照明工程和光源設(shè)計(jì)等領(lǐng)域 有著十分廣泛的應(yīng)用。在平板顯示等領(lǐng)域，需考察被測(cè)光源二維平面內(nèi)每一點(diǎn)的亮度、 色度等光色光譜信息，目前常用測(cè)量這些參數(shù)的設(shè)備包括瞄點(diǎn)式亮度計(jì)和圖像式亮度 計(jì)。瞄點(diǎn)式亮度計(jì)每次僅能對(duì)準(zhǔn)測(cè)量一點(diǎn)的亮度和色度，測(cè)量整個(gè)二維平面的效率比 較低。圖像式亮度計(jì)能夠通過(guò)一次成像測(cè)量二維平面內(nèi)各點(diǎn)的亮度，但是現(xiàn)有圖像式 亮度計(jì)的色度一般是通過(guò)三刺激值法實(shí)現(xiàn)的：在圖像式亮度計(jì)的陣列探測(cè)器前設(shè)置一 組濾色片，使陣列探測(cè)器的整體相對(duì)光譜靈敏度與顏色三刺激值曲線x(λ)，y(λ)，z(λ) 相匹配，通過(guò)測(cè)量光源的三刺激值X、Y、Z，并計(jì)算得到被測(cè)光的色品坐標(biāo)、色溫 等色度參數(shù)。一方面該方法會(huì)存在探測(cè)器光譜失匹配誤差，而且由于陣列探測(cè)器的面 一個(gè)像元的相對(duì)光譜靈敏度都存在差異，這種差異會(huì)使探測(cè)器的光譜失匹配誤差進(jìn)一 步加劇，導(dǎo)致最終測(cè)量精度不高；另一方面，該方法不能得到被測(cè)光源的光譜信息， 因而不能對(duì)被測(cè)光源進(jìn)行詳盡的光色分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種能夠精確且方便地測(cè)量被 測(cè)二維目標(biāo)各點(diǎn)的光譜功率、亮度、顏色等光色參數(shù)的二維光譜測(cè)量裝置。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種二維光譜測(cè)量裝置，其特征在于包括機(jī)殼，在 機(jī)殼上設(shè)置鏡頭，被測(cè)二維目標(biāo)所發(fā)出的被測(cè)量光束從鏡頭進(jìn)入機(jī)殼，并成像于機(jī)殼內(nèi)； 在機(jī)殼內(nèi)設(shè)置觀察器和光譜儀，所述光譜儀由狹縫、色散部件和二維多通道探測(cè)器，被測(cè) 光從狹縫進(jìn)入光譜儀內(nèi)；由帶縫的平面反射鏡構(gòu)成的狹縫或者在鏡頭后的光路上設(shè)置的分 光器將從鏡頭出射的光至少分成兩路，其中一路光束被所述觀察器接收，另一路光束穿過(guò) 狹縫進(jìn)入光譜儀內(nèi)被分光測(cè)量，狹縫位于被測(cè)二維目標(biāo)的通過(guò)鏡頭所成像的像面位置上； 在機(jī)殼內(nèi)或者在機(jī)殼上還設(shè)置掃描機(jī)構(gòu)，該掃描機(jī)構(gòu)使狹縫與被測(cè)二維目標(biāo)的像面產(chǎn)生相 對(duì)位移。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，被測(cè)二維目標(biāo)通過(guò)鏡頭分別成像于光譜儀的狹縫和觀察器。通 過(guò)觀察器觀察和對(duì)準(zhǔn)所需測(cè)量的二維區(qū)域，同時(shí)觀察器還能起到輔助調(diào)節(jié)鏡頭焦距，使得 狹縫和被測(cè)二維目標(biāo)形成較好的光學(xué)成像共軛關(guān)系的目的。光譜儀測(cè)量被測(cè)二維目標(biāo)各點(diǎn) 的光譜和亮度、顏色等光學(xué)參數(shù)。光譜儀的狹縫位于被測(cè)二維目標(biāo)的像面上，且僅使像面 上的一部分光束通過(guò)，一般狹縫為矩形狹縫，因此被測(cè)二維目標(biāo)中的僅有某一行/列或某一 行/列的部分區(qū)域內(nèi)的各點(diǎn)發(fā)出的被測(cè)光束通過(guò)鏡頭進(jìn)入狹縫，光譜儀的色散部件將該行/ 列光源的光束沿與該行/列垂直的方向依光譜次序色散好，并將色散光投射到二維多通道探 測(cè)器上。二維多通道探測(cè)器中的一維表示進(jìn)入狹縫的被測(cè)二維目標(biāo)的一行/列光源的各點(diǎn)， 另一維表示某一點(diǎn)光源發(fā)出的光在不同波長(zhǎng)的功率，即光譜。一次測(cè)量中，光譜儀能夠測(cè) 得被測(cè)二維目標(biāo)某一行/列或某一行/列的部分區(qū)域上各點(diǎn)的發(fā)光光譜、亮度等參數(shù)。通過(guò) 掃描機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)，被測(cè)二維目標(biāo)的像面與狹縫發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，被測(cè)二維光源像面的各行/ 列都依次進(jìn)入光譜儀進(jìn)行分光測(cè)量。通過(guò)機(jī)殼中的微處理器或者上位機(jī)軟件合成光譜儀的 各次測(cè)量結(jié)果，即可得到被測(cè)二維目標(biāo)上各點(diǎn)的被測(cè)光束光譜分布、亮度和顏色等完備的 光學(xué)參數(shù)，并且操作方便，測(cè)量精確高。

本發(fā)明還可以通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)一步限定和完善：

上述的掃描機(jī)構(gòu)與光譜儀相連的平移機(jī)構(gòu)，平移機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)光譜儀發(fā)生平移，使光譜儀 的狹縫在被測(cè)二維目標(biāo)的像平面內(nèi)移動(dòng)，以使像平面內(nèi)不同區(qū)域的光穿過(guò)狹縫進(jìn)入光譜儀 中測(cè)量。由于物象關(guān)系的存在，光譜儀相對(duì)機(jī)殼移動(dòng)較小范圍就能測(cè)量實(shí)際尺寸較大的被 測(cè)二維目標(biāo)的測(cè)量。該平移機(jī)構(gòu)可設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)部，也可以設(shè)置在機(jī)殼的外部，所述的平 移機(jī)構(gòu)中具有電機(jī)或帶減速器的電機(jī)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和上述的二維多通 道探測(cè)器都與微處理器或者上位機(jī)或者通過(guò)微處理器與上位機(jī)電連接，由微處理器或者上 位機(jī)控制所述平移機(jī)構(gòu)和光譜儀的工作，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，合成光譜儀測(cè)得的被測(cè)二維目 標(biāo)各區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的光譜分布，并通過(guò)計(jì)算求得被測(cè)二維目標(biāo)上的每點(diǎn)在被測(cè)方向上的亮 度、光譜輻亮度和顏色參數(shù)等完備的光學(xué)參數(shù)，并可進(jìn)行任意子區(qū)域內(nèi)的光學(xué)參數(shù)的分析 比較。