專利名稱：圖像式彩色分析儀的校正方法及測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及圖像式彩色分析儀的校正，尤其涉及一種圖像式彩色分析儀的校正方法及測量裝置。
背景技術：
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，如果以單點式進行測量，其測量時間勢必增加許多，因此必須以濾鏡式面型彩色 分析儀來增加測量面積，以提高測量效率。而濾鏡式彩色分析儀的原理主要以三片濾光片 的穿透率曲線，與面型檢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1、歹、I,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， 原因在于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，有鑒于此，勢必需要一即時校正的架構，來提高測量準確 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 于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 葉變換法(Fourier Transform Method)等，并通過這些方法與后端的數值分析方法作結 合，以達到測量色度的目的，但其內容較偏重以軟件的方法作頻譜曲線的萃取，并利用數值 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 析的校正方法，首先通過測量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 的校正系數Cxl、Cx2、Cy、Cz，但該方法在測量前須已知樣品的光譜與色度，并且針對不同顏色 光源要重新計算出誤差相關矩陣與校正系數，且利用頻譜方程式進行校正時，仍需要380nm 到780nm波段的頻譜，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測量。
基于上述問題，發明人提出了一種圖像式彩色分析儀的校正方法及測量裝置，以 克服現有技術的缺陷。發明內容
本發明在于提供一種圖像式彩色分析儀的校正方法及測量裝置，其以濾鏡式彩色 分析儀為基礎進行測量，在測量色度與輝度過程中，再以單點分光式光譜儀進行即時校正， 由單點光譜信息與二維濾鏡式圖像進行比對，計算出圖像各點的校正函數，藉此可提高不 同樣品時的測量準確性與便利性，并符合大面積發光樣品的線上檢測需求。
為達上述說法，本發明提供一種圖像式彩色分析儀的校正方法，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)的一頻譜數據S (Xp，yp);以一處理器接收該濾鏡式彩色分析儀的該色度值 C(x, y)、該輝度值L(x, y)與該校正函數F (x, y),以及該光譜儀的該單點(xp, yp)的該頻譜數據S(xp，yp)，再通過該處理器進行比對以獲得該單點(xp，yp)的一第一參數1(。及一第二參數 Kli,其中該第一參數 Kc = S(xp,yp) /C (xp,yp)及該第二參數 Klj = 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) XKc及一全域輝度校正函數L’ (x, y) = 0^，7)父1^;以及該處理器取得校正后的全域色度值(”0^7) =C(x，y)XC’ (x,y) 及全域輝度值 L”(X, y) = L(X, y) XL’ (x, y)。
而為達上述說法，本發明提供一種圖像式彩色分析儀的測量裝置，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檢測器，該透鏡組與該二維陣列檢測器間隔一距離并鄰近一樣品設置，該二維陣列檢測器遠離該樣品設置，該至少一彩色濾光片設置在該透鏡組與該二維陣列檢測器之間，該二維陣列檢測器經過該至少一彩色濾光片并通過該透鏡組獲取該樣品上的一圖像范圍及一光學數據；一頻譜儀，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，該集光透鏡與該光譜儀間隔設置，且該集光透鏡鄰近該樣品設置，該光譜儀遠離該樣品設置，該光譜儀通過該集光透鏡在該圖像范圍內取得一校正點數據；以及一處理器，與該彩色分析儀及該頻譜儀電性連接，并接收該彩色分析儀的該圖像范圍與該光學數據及該頻譜儀的該校正點數據，以進行數據比對與處理。
圖1是表示本發明圖像式彩色分析儀的測量裝置的架構示意圖。
圖2是表示本發明圖像式彩色分析儀的校正方法應用于一單點單一顏色校正的示意圖。
圖3是表示本發明圖像式彩色分析儀的校正方法應用于一單點三個不同顏色校正的示意圖。
主要元件符號說明
I圖像式彩色分析儀的測量裝置
2彩色分析儀
21透鏡組
22彩色濾光片
23二維陣列檢測器
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圖像范圍
步驟SlO S16 依據本發明一校
步驟S21 S24 依據本發明另一校正方法的步驟
具體實施例方式雖然本發明通過幾個實施例進行解釋，但是并不表示本發明將受限于下列圖式及具體實施方式
。
請參閱圖1，其表示本發明圖像式彩色分析儀的測量裝置的結構示意圖；本發明圖像式彩色分析儀的測量裝置I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及一二維陣列檢測器23，二維陣列檢測器23可為一電荷稱合元件(CCD, Charge-coupled Device),至少一彩色濾光片 22設置在透鏡組21與二維陣列檢測器23之間，而彩色濾光片22為多個時，可為轉輪式結構；二維陣列檢測器23經過至少一彩色濾光片22并通過透鏡組21獲取樣品5上的一圖像范圍R及一光學數據，光學數據至少包括色度值C(x，y)、輝度值L(x，y)與校正函數F(X， y)。
頻譜儀3鄰近彩色分析儀2設置，其兩者可為一單一系統，但并不以此為限；頻譜儀3具有一集光透鏡31及一光譜儀32，光譜儀32通過集光透鏡31在圖像范圍R內取得一校正點數據(校正點Q)。
處理器4與彩色分析儀2及頻譜儀3電性連接，并接收彩色分析儀2的圖像范圍 R與其光學數據，及頻譜儀3的校正點數據，以進行數據比對與處理。
請參考圖2，其表示本發明圖像式彩色分析儀的校正方法應用于一單一顏色單點校正的示意圖；步驟如下
步驟Sll :以濾鏡式彩色分析儀2取得圖像范圍R上每一點(X，y)的一校正函數 F(x, y)，如果已取得則進行以下步驟；
步驟S12 :以濾鏡式彩色分析儀2取得圖像范圍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)的一頻譜數據S (xp, yp)；
步驟S14 :以處理器4接收濾鏡式彩色分析儀2的色度值C (X，7)、輝度值1^0^，y) 與校正函數F (X, y),以及頻譜儀3的單點(xp, yp)的頻譜數據S (xp, yp),再通過處理器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L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) XKc,輝度全域校正函數L’ (x, y)= F(x, y) XKl ;以及
步驟S16 :處理器4取得校正后圖像范圍R的全域色度值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) XC’ (x, y),全域輝度值 L” (x, y) = L(x, y) XL，(x, y)。
其中，校正函數F (x，y)為O到I之間的數值。
以上步驟Sll校正函數的取得是可為選擇性，即每次作業前僅須取得一次即可進行以下的比對與計算。
請再參考圖3，其表示本發明圖像式彩色分析儀的校正方法應用于一單點的三個不同顏色(R，G，B)校正的示意圖；本發明的校正方法可如此應用，但并不以此為限，其步驟 如下
步驟Sll :以濾鏡式彩色分析儀2取得圖像范圍R上每一點(X，y)的一校正函數 F(x, y)，如果已取得則進行以下步驟；
步驟S12 以濾鏡式彩色分析儀2取得圖像范圍R上每一點(x，y)的色度值CK, g, B(x，y)及輝度值 LK,e,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數據Sk(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的色度值CK,e,B(x，y)、輝度值LK, B(x，y)與校正函數F (x,y),以及頻譜儀3的單點(xp,yp)的各頻譜數據SK(xp,yp)、Sc(xp,yp) 及Sb (xp, yp)，再通過處理器4進行比對以取得單點(xp，yp)的各頻譜數據Sk (xp, yp)、Sg (xp, yp) & Sb (xp, yp)的一第一參數 Kc 及一第二參數 Kl,其中第一參數 Kc = SEjGjB(xp, yp) /C(xp, yP)及第二參數 Kl = SEjGjB(xp, yp) /L (xp, yp)；
步驟S23 以處理器4計算各頻譜數據Sk (xp, yp)、Sg (xp, yp)及Sb (xp, yp)的一全域 色度校正函數C’K, e,B(x，y)及一全域輝度校正函數L’K, e,B(x，y),其中全域色度校正函數 C，r,c,b(x，y) = F(x，y) XKc,全域輝度校正函數 L’ K,c,B(x, y) = F(x, y) XKlj ;以及
步驟S24 :處理器4取得校正后圖像范圍R的全域色度值C” (x, y)及全域輝度值 L”(X, y),其中全域色度值 C”K,(；,B(x, y) = CEjGjB(x, y) XC’ EjGjB(x, y)及全域輝度值b(x，y) — Lr,G,B (χ，y) X L r,g,b(x，y)。
通過上述的架構與方法，在測量過程中可達到即時校正的功能，藉以提高濾鏡式 彩色分析儀對于不同樣品的測量準確性。總結之，首先以濾鏡式彩色分析儀架構的二維陣 列檢測器與彩色濾光片，取得樣品的色度與輝度信息，并且由光譜儀取得的頻譜進行判斷 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 儀進行測量，取得樣品的頻譜信息，并將濾鏡式全域色度、輝度數據與分光式單點數據作比 對，計算其全域的頻譜校正函數，通過此二維校正函數來取得全域色度與輝度信息。
再者同理，如果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，并分別取得RGB三色頻譜信息，此校正仍由單點分光 式光譜儀進行測量，并將與濾鏡式全域色度、輝度數據作一比對，取得三色頻譜校正函數， 再計算出圖像范圍R的全域校正后各色的色度與輝度信息。
因此，以濾鏡式彩色分析儀為基礎進行測量，在測量色度與輝度過程中，以單點 分光式光譜儀進行即時校正，由單點頻譜信息與二維濾鏡式圖像信息進行比對，計算出圖 像各點的校正函數及真實的色度與輝度信息，藉此可提高不同樣品時的測量準確性與便利 性，并符合大面積發光樣品的線上檢測需求。
雖然本發明以以上的實施例進行解釋，但是這并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，這些均在本發明權利 要求書要求保護的范圍之中。
權利要求
1.一種圖像式彩色分析儀的校正方法，包含 以一濾鏡式彩色分析儀取得一圖像范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數據； 以一處理器接收該濾鏡式彩色分析儀的該色度值、該輝度值與一校正函數，以及該頻譜儀的該單點的該頻譜數據，再通過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，其中該第一參數為該頻譜數據與該色度質的比值，且該第二參數為該頻譜數據與該輝度值的比值； 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等于該校正函數再乘上該第一參數，該全域輝度校正函數等于該校正函數再乘上該第二參數；以及 該處理器取得校正后的該圖像范圍的一全域色度值及一全域輝度值，其中該全域色度值等于該色度值乘上該全域色度校正函數，該全域輝度值等于該輝度值乘上該全域輝度校正函數。
2.如權利要求1所述的圖像式彩色分析儀的校正方法，其中，在以一濾鏡式彩色分析儀取得一圖像范圍上每一點的一色度值及一輝度值的步驟之前，還包括以該濾鏡式彩色分析儀取得該圖像范圍上每一點的該校正函數，如果已取得則進行后續步驟。
3.如權利要求1所述的圖像式彩色分析儀的校正方法，其中，該校正函數為O到I之間的數值。
4.如權利要求1所述的圖像式彩色分析儀的校正方法，其中，該濾鏡式彩色分析儀與該頻譜儀為一單一系統。
5.如權利要求1所述的圖像式彩色分析儀的校正方法，其中，該處理器與該彩色分析儀及該頻譜儀電性連接。
6.一種圖像式彩色分析儀的測量裝置，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檢測器，該透鏡組與該二維陣列檢測器間隔一距離并鄰近一樣品設置，該二維陣列檢測器遠離該樣品設置，該至少一彩色濾光片設置在該透鏡組與該二維陣列檢測器之間，該二維陣列檢測器經過該至少一彩色濾光片并通過該透鏡組獲取該樣品上的一圖像范圍及一光學數據； 一頻譜儀，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，該集光透鏡與該光譜儀間隔設置，且該集光透鏡鄰近該樣品設置，該光譜儀遠離該樣品設置，該光譜儀通過該集光透鏡在該圖像范圍內取得一校正點數據；以及 一處理器，與該彩色分析儀及該頻譜儀電性連接，并接收該彩色分析儀的該圖像范圍與該光學數據及該頻譜儀的該校正點數據，以進行數據比對與處理。
7.如權利要求6所述的圖像式彩色分析儀的測量裝置，其中，該光學數據至少包括色度值、輝度值與校正函數。
8.如權利要求6所述的圖像式彩色分析儀的測量裝置，其中，該校正點為三個不同顏色單點。
9.如權利要求7所述的圖像式彩色分析儀的測量裝置，其中，該校正函數為O到I之間的數值。
10.如權利要求6所述的圖像式彩色分析儀的測量裝置，其中，該濾鏡式彩色分析儀與該 頻譜儀為一單一系統。
全文摘要
本發明揭示了一種圖像式彩色分析儀的校正方法及測量裝置，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測量，所提出的校正方法，可針對不同樣品的發光特性來進行校正與測量，先通過分光式頻譜儀所量得一單點的頻譜，與由濾鏡式彩色分析儀所量得一二維色度與輝度的信息作比對，得到其二維校正函數后，再利用此校正函數以計算出全域的色度值及輝度值，可提高濾鏡式彩色分析儀對于不同發光樣品的測量準確性與便利性。
文檔編號G01J3/46GK103017907SQ201110333769
公開日2013年4月3日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年9月27日
發明者卓嘉弘, 莊凱評, 楊富程, 張玉姍, 羅竣威 申請人:財團法人工業技術研究院