专利名称：一种色温可调的白场仪的制作方法
一种色温可调的白场仪技术领域
本发明属于色度学标定技术领域中涉及的一种色温可调的白场仪。
技术背景
色度学是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学，色度学标定是根据色度学原理对 颜色、亮度等进行计量的一项专业技术。
在色度学标定技术领域中，如对电视机、显示器进行白平衡标定，需要使用具有特 定色温的标准白场作为颜色标定的基准。目前，色度学标定主要使用标准白板或者白场仪 产生标准白场。白板主要采用硫酸钡、氧化镁等白色粉体压制而成或采用釉面陶瓷、抛光 乳白玻璃等，工作面为近似朗伯体的漫反射表面。白板用作标准白场必须配套特定的照明 光源，并按照一定的工作条件进行使用，操作较为复杂。由于材料和工艺条件等的差异，生 产的白板色温等参数不能完全相同，且色温不能改变，必须逐块检测才能保证量值的准确 可靠。此外，粉体材料压制白板，其机械强度不高，易破碎污染，使用寿命短，只适用量值传 递，一般不用作工作标准。相对于白板，白场仪作为标准白场源具有稳定性高、色温可调节、 易于标定、使用简单等特点，可广泛应用于电视机、显示器生产过程中的白场调整，涂料、印 染、油漆行业调色等颜色标定工作领域。
与本发明最为接近的已有技术是1993年发表在《光电技术》杂志第34卷第1期 《电脑可调色温白场仪》一文所提出的一种可调色温白场仪，如图1所示，包括微型计算机 1、计算机输入设备2、专用软件包3、彩色图形显示适配器4、VGA彩色监视器5。该白场仪的 工作原理是由红、绿、蓝三原色光按一定亮度比混合生成所需白场，其中，专用软件包3安 装于微型计算机1上，并根据用户通过计算机输入设备2输入的白场参数产生红、绿、蓝三 色光的量化数字信号，微型计算机1将红、绿、蓝三色光的量化数字信号传输给彩色图形显 示适配4，并由彩色图形显示适配4将量化数字信号转换为红、绿、蓝三色模拟信号传输给 VGA彩色监视器5，VGA彩色监视器5作为显示终端按照该红、绿、蓝三色模拟信号实现三原 色的混光，从而产生不同色温的白场。
该可调色温白场仪主要问题是该白场仪是以论文的形式发表的，结构形式是原 理性的，没有仪器化。该白场仪采用计算机VGA彩色显示器作为白场输出器件均勻性与稳 定性不高，且有闪烁现象。无探测系统，不能实时显示当前输出白场的实际亮度参数。采用 电脑作为控制部件，通过安装于计算机上的专用软件实现色温调节，软硬件分离，系统集成 度低，不便于作为工作标准使用和传递，且需要额外配置电脑，系统成本高。发明内容
为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于实现白场仪的仪器化，提高白 场仪输出白场的均勻性与稳定性，增加对当前输出光场亮度参数的测量和显示功能，提高 白场仪的集成度，降低仪器成本。
本发明要解决的技术问题是提供一种色温可调的白场仪。解决技术问题的技术3方案如图2、图3、图4所示包括液晶显示屏6、光电探测器7、数字显示器8、模式输入模块 9、中央处理模块10、显示屏驱动模块11、电源模块12、机箱13。其中，中央处理模块10包 括处理器14、模数(A/D)转换器15和数模(D/A)转换器16。
液晶显示屏6内嵌于机箱13正面窗口，在机箱13内部通过螺丝与机箱13紧固连 接；光电探测器7通过螺丝固定于机箱13右上角，并且光电探测器7的探头垂直对准液晶 显示屏6 ；数字显示器8内嵌于机箱13上表面偏右部位的矩形开槽内，在机箱13内部通过 螺丝与机箱13固定连接；模式输入模块9内嵌于机箱13上方偏左部位的矩形开槽内，在机 箱13内部通过螺丝与机箱13固定连接；中央处理模块10安装于机箱13内部，通过螺丝固 定于机箱13顶部内表面；显示屏驱动模块11安装于机箱13内部，通过螺丝固定于机箱13 底部偏左部位的内表面；电源模块12安装于机箱13内部，通过螺丝固定于机箱13底部偏 右部位的内表面；在机箱13内部，中央处理模块10通过数据线分别与光电探测器7、数字 显示器8、模式输入模块9、显示屏驱动模块11连接；液晶显示屏6通过数据线和导线同显 示屏驱动模块11连接；中央处理模块10、显示屏驱动模块11分别通过导线与电源模块12 连接。
工作原理说明本发明基于红、绿、蓝三原色光混合生成白场的原理，将红、绿、蓝 三原色光数字量化为256等级，通过量化后的红、绿、蓝三种不同等级的光混合得到不同色 温的白场，并实现实时调节。中央处理模块，如图4，由处理器、模数(A/D)转换器和数模 (D/A)转换器组成。中央处理模块根据模式输入模块输入的显示屏控制信号，将显示屏预 显示的三原色量化数值通过模块内部的处理器及固化在其中的控制程序，转换成输出光场 模拟信号传输给显示屏驱动模块。显示屏驱动模块，负责为显示屏供电，并根据从中央处理 模块得到的输出光场模拟信号驱动液晶显示屏按照量化等级实现红、绿、蓝三色光混合生 成白场。液晶显示屏采用背光冷阴极管或LED作为光源，具有亮度均勻性高、稳定性好等优 点，能够有效提高输出光场的质量。光电探测器位于显示屏右上端，实时测量显示屏输出白 场的亮度参数，并将测量的显示屏光信号转化为与显示屏亮度相关的模拟电信号传输给中 央处理模块；中央处理模块通过模块内部的模数转换器、处理器及固化在其中的控制程序 得到当前显示屏输出白场的亮度数值，并将该数值传输给数字显示器；数字显示器将从中 央处理模块得到的当前光场亮度信息实时输出。模式输入模块包括模式按键、数值增减按 键和数值显示器；模式按键用于白场仪显示屏输出模式的选择，可产生各种模式指令，并传 输给中央处理模块，由中央处理模块及显示屏驱动模块控制显示屏产生所需模式的输出光 场，连续点击模式按键可依次产生标准白场、标准三原色场等预先设定的光场模式；数值增 减按键用于设置光场的量化等级，并分别将量化等级的增减信息传输给中央处理模块，由 中央处理模块及显示屏驱动模块控制显示屏改变输出光场的量化等级，实现不同的光场输 出，连续点击数值增减按键能够实现光场量化等级的连续增减；数值显示器显示当前光场 的量化等级，便于用户实时调整。电源模块将外部输入的220V、50Hz交流电转换为直流电， 通过导线为中央处理模块和显示屏驱动模块供电。
本发明的积极效果实现了可调色温白场仪的仪器化，采用液晶显示屏可有效提 高白场仪输出白场的均勻性与稳定性，通过实时监控采样测量并显示当前输出光场的亮度 参数，便于仪器标定、修正和使用过程的实时调节，仪器控制及调节全部通过硬件及固化在 其中的程序实现，提高白场仪的集成度，方便使用和传递，并降低仪器成本。该白场仪与国家标准溯源后，可作为标准进行使用和量值传递。
图1是已有技术原理示意图2是本发明的结构示意图3是本发明的构成原理示意图4是本发明的中央处理模块构成原理示意图。
具体实施方式
本发明按图2结构和图3、图4构成原理实施。其中液晶显示屏6采用工业级液晶 显示屏，液晶显示屏使用背光冷阴极管或LED作为光源，具有亮度均勻性高、稳定性好等优 点，能够有效提高输出光场的质量，同时经过标定后具有良好的可重复性和时间稳定性。该 液晶显示屏也可用高均勻性、稳定性的等离子显示屏替代。光电探测器7采用高灵敏度光 电池作为测量元件，将测量得到的光信号转换为与光场亮度相关的模拟电信号，具有很高 的分辨率，能有效提高亮度测量的精度，光电池输出的电信号较弱，可在光电探测器7中配 置放大电路对该信号放大后传输给中央处理模块10 ；光电池可在使用前进行亮度标定，保 证亮度测量的准确性。数字显示器8可采用共阴极数码管实现亮度数值输出。模式输入模 块9包括模式按键、数值增按键、数值减按键和数值显示器，模式按键、数值增按键、数值减 按键可采用触点式按键，连续点击可产生连续脉冲信号，数值显示器可采用共阴极数码管 实时显示当前光场的量化等级。中央处理模块10包括处理器14、模数(A/D)转换器15和 数模(D/A)转换器16 ；处理器14可采用FPGA构成，生成3路8位色彩信号；模数(A/D)转 换器15可采用12位逐次逼近型模数转换器(AD747》构成，将探测器2得到的模拟电压信 号转换为12位数字信号，并将该数字信号传输给数字显示器8显示输出；数模(D/A)转换 器16采用3路10位D/A转换器(ADV712!3)构成，负责将3路数字视频信号转换为3路模 拟视频信号，并将3路模拟视频信号传输给显示屏驱动模块。显示屏驱动模块11可采用单 片机作为处理器，接收3路模拟视频信号，并转换为10路LVDS数字视频信号，驱动液晶屏， 可调整液晶屏亮度、对比度、水平位置、垂直位置等设定。机箱13可采用铝合金板材钣金成 型工艺制造，减轻仪器重量，侧壁可设置加强筋增加机箱强度，提高仪器抗冲击能力。电源 模块12可采用直流稳压电源，输出电压为5V或12V。
权利要求
1. 一种色温可调的白场仪，其特征在于包括液晶显示屏(6)、光电探测器(7)、数字显 示器(8)、模式输入模块(9)、中央处理模块(10)、显示屏驱动模块(11)、电源模块(12)、机 箱(13)；其中，中央处理模块(10)包括处理器(14)、模数(A/D)转换器(15)和数模(D/A) 转换器(16)；液晶显示屏(6)内嵌于机箱(13)正面窗口，在机箱(13)内部通过螺丝与机 箱(1 紧固连接；光电探测器(7)通过螺丝固定于机箱(1 右上角，并且光电探测器(7) 的探头垂直对准液晶显示屏(6)；数字显示器(8)内嵌于机箱(1 上表面偏右部位的矩形 开槽内，在机箱(1 内部通过螺丝与机箱(1 固定连接；模式输入模块(9)内嵌于机箱 (13)上方偏左部位的矩形开槽内，在机箱(1 内部通过螺丝与机箱(1 固定连接；中央 处理模块(10)安装于机箱(13)内部，通过螺丝固定于机箱(13)顶部内表面；显示屏驱动 模块(11)安装于机箱(13)内部，通过螺丝固定于机箱(13)底部偏左部位的内表面；电源 模块(12)安装于机箱(13)内部，通过螺丝固定于机箱(13)底部偏右部位的内表面；在机 箱(1 内部，中央处理模块(10)通过数据线分别与光电探测器(7)、数字显示器(8)、模 式输入模块(9)、显示屏驱动模块(11)连接；液晶显示屏(6)通过数据线和导线同显示屏 驱动模块(11)连接；中央处理模块(10)、显示屏驱动模块(11)分别通过导线与电源模块 (12)连接。
全文摘要
一种色温可调的白场仪，属于色度学标定技术领域中涉及的一种白场仪。解决的技术问题提供一种色温可调的白场仪。技术方案包括液晶显示屏、光电探测器、数字显示器、模式输入模块、中央处理模块、显示屏驱动模块、电源模块、机箱；液晶显示屏嵌于机箱正面；光电探测器固定于机箱右上角；数字显示器、模式输入模块分别嵌于机箱上方矩形槽内；中央处理模块、显示屏驱动模块和电源模块分别固定于机箱内部上、下表面；中央处理模块通过数据线分别与光电探测器、数字显示器、模式输入模块、显示屏驱动模块连接；液晶显示屏通过数据线和导线同显示屏驱动模块连接；中央处理模块、显示屏驱动模块经导线与电源模块连接。该仪器集成度高，使用方便。
文档编号G01J1/42GK102042875SQ20101054114
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者巩岩, 张巍, 王学亮, 赵磊 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所