一种覆盖完整色域的颜色校准装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种覆盖完整色域的颜色校准装置，该校准装置包括：单色仪，光导纤维，积分球，光度探头，光度指示表，彩色分析仪。本发明的颜色校准装置能够产生覆盖完整色域的校准光源，实现对彩色分析仪等仪器色度参数的校准，具有色域覆盖范围广，性能稳定，准确度高等优点，可以作为颜色计量标准使用，有效的解决了广色域颜色校准时遇到的问题。
【专利说明】—种覆盖完整色域的颜色校准装置
【技术领域】
[0001]本发明属于颜色校准领域，尤其涉及一种覆盖完整色域的颜色校准装置。
【背景技术】
[0002]随着颜色科学的不断发展，颜色的测量与校准已经在越来越多的地方展现出了其重要性，比如在显示器件、环境照明、纺织印刷和美术艺术等领域，特定颜色的准确产生和测量技术需求十分迫切。为了测量颜色的特征属性，各种颜色测量仪器随之产生，比如彩色分析仪、分光光度计、光谱辐射计和测色色差计等。而随着技术的不断发展，使用目前的方式方法已经无法满足不断产生的各种极限条件的测量需求，以彩色显示领域的发展为例，激光显示技术的日趋成熟，通过三原色激光合成组合实现彩色视频显示，具有极高的色域覆盖率，基色色彩饱和度接近100%。在对这些仪器设备进行计量校准时，最重要的是要找到一种能够产生在完整色域可连续调节色品坐标并且稳定可靠的光源。
[0003]目前，大色域范围的光源均是利用标准光源配合滤光片进行搭配组合，从而实现在色品图上调节出较大的色域覆盖面积。根据组合方法不同，所使用的滤光片种类有窄带滤光片、基色滤光片、偏振滤光片等，实现方法的原理图如图1所示。
[0004]滤光片组合作为上述实现方法的关键部位，有以下两种常见的方案:一种是采用数片窄带滤光片组合使用。由于窄带滤光片的带宽在几个纳米的量级，输出光的单色性能够得到保证，饱和度接近100%，色品坐标基本能够达到颜色空间的边界。利用多片窄带滤光片，可以沿色域边界勾勒出接近完整色域的颜色空间，实现大色域范围的光输出，见图2。另一种是采用基色滤光片和补色滤光片，通过控制不同滤光片的通光比例调节光源的三刺激值，达到到调节混色的目的。基色、补色滤光片实现的光源色品图如图3所示。
[0005]但是现有技术均存在各种各样的缺点或不足:
[0006]目前在国内显示器生产厂家所使用的颜色测试方法并不能保证测量值的准确性，由于彩色分析仪本身没有对颜色进行直接量值溯源，只对个别点，如A光源的色品坐标进行校准，无法适应测量颜色的校准需求。
[0007]现在某些高校研究的大色域范围连续调色装置，由于采用了多组积分球光源和滤色片，且通过调节光通量的比例来达到输出光的大色域范围，导致对光源输出光的色品坐标引入大量不确定度，而且重复性、稳定性较差，无法作为计量标准使用。
[0008]一些研究机构为了追求光源的单色性和饱和度，采用激光器作为单色光源，激光具有稳定性、单色性好等优点，但由于各类激光器输出波段受发光原理等因素限制，而且成本较高，不适合在色域校准领域大范围应用。
[0009]标准照明体及特定照明/观测条件的复现成本和难度较高，并且对组成的测量系统稳定性和溯源性有一定要求，不确定因素较多；标准色卡的在样本数量上有一定的限制，只能构成色域空间上部分色品坐标点的集合，而且理论上无法实现对连续变化的颜色进行校准和测量；标准光源配合滤光片的混色系统结构复杂，而且颜色的混合比例同样需要校准，带来了更多的影响因素；标准色卡和滤光片的饱和度，在很大程度上限制了所产生颜色在色品空间上能够覆盖的色域范围，即无法实现完整色域的产生。
【发明内容】
[0010]为解决上述问题，本发明提供一种覆盖完整色域的颜色校准装置，该校准装置包括:单色仪，光导纤维，积分球，光度探头，光度指示表，彩色分析仪。本发明的色彩校准装置可以产生覆盖完整色域的校准光源，实现对彩色分析仪等类似仪器光度参数的校准。具有色域覆盖范围广，性能稳定，准确度高等优点，可以作为颜色计量标准使用，有效的解决了广色域颜色校准时遇到的问题。
[0011]本发明的一种覆盖完整色域的颜色校准装置包括:
[0012]单色仪，实现将卤素灯输出的宽光谱光源经光栅分光后输出单色光，利用多个单色仪输出多个不同波长的单色光，混色后可以产生在色品图上任意色品坐标点；
[0013]光导纤维，实现将单色仪输出单色光源耦合到光导纤维的前端中，经光导纤维传输至另一端，注入到积分球中进行混色；
[0014]积分球，用于对不同波长的单色光进行混色，混合后的复合光由积分球出光口输出，实现覆盖完整色域范围的校准光源输出；
[0015]光度探头，用于监测单色光在积分球中的混色结果，实现对不同的单色仪的输出进行反馈调节，为校准光源提供示值输出；
[0016]彩色分析仪，用于接收经积分球混色之后的输出光源，并测量所述复合光的色品坐标等参数，实现对其颜色测量结果的校准。
[0017]进一步的，所述单色仪的输出光源带宽最低可达0.5nm，饱和度接近100%，输出波长范围350nm?800nm，可完全覆盖可见光波段；所述积分球在可见光波段的光谱反射比在99%以上，可实现对多路单色光的均匀混合；所述彩色分析仪的色品坐标测量精度可达X:±0.0015，y:±0.001，且测量重复性、稳定性好，可以作为标准测量仪器使用。
[0018]本发明的有益效果在于:
[0019]本发明通过单色仪产生单色光可以保证用于混色的单色光的单色性，即输出光的色品坐标位于色域边界，这样就达到了覆盖完整色域的校准范围。
[0020]本发明通过将多套单色仪产生的单色光在积分球中混色后输出，这样可以实现对色域空间上任意点的连续可调节输出，且输出混色光的稳定性和准确度极高，能够满足彩色分析仪等仪器颜色参数的校准需求，可以作为计量标准使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术的可调节的大色域光源原理示意图；
[0022]图2是现有技术的窄带滤光片实现的色域光源色品图；
[0023]图3是现有技术的基色、补色滤光片实现的光源色品图；
[0024]图4是本发明的颜色校准装置的原理示意图。
【具体实施方式】
[0025]本发明针对现有技术存在的问题，提供一种覆盖完整色域的颜色校准装置。图4是本发明的色域及色域覆盖率的校准装置示意图。如图4所示，本发明中的校准装置包括:单色仪，光导纤维，积分球，光度探头，光度指示表，彩色分析仪。本发明的颜色校准装置利用多个单色仪产生饱和度接近100%的单色光，使用光导纤维将单色光注入到积分球中进行混色处理，通过附在积分球内壁的光度探头对混色效果进行监测，控制积分球出光口处产生覆盖完整色域的校准光源，实现对彩色分析仪等类似仪器光度参数的校准。具有色域覆盖范围广，性能稳定，准确度高等优点，可以作为颜色计量标准使用
[0026]覆盖完整色域的颜色校准装置各部分功能包括:
[0027]单色仪，实现将卤素灯输出的宽光谱光源经光栅分光后输出单色光，利用多个单色仪输出多个不同波长的单色光，混色后可以产生在色品图上任意色品坐标点；
[0028]光导纤维，实现将单色仪输出单色光源耦合到光导纤维的前端中，经光导纤维传输至另一端，注入到积分球中进行混色；
[0029]积分球，用于对不同波长的单色光进行混色，混合后的复合光由积分球出光口输出，实现覆盖完整色域范围的校准光源输出；
[0030]光度探头，用于监测单色光在积分球中的混色结果，实现对不同的单色仪的输出进行反馈调节，为校准光源提供示值输出；
[0031]彩色分析仪，用于接收经积分球混色之后的输出光源，并测量所述复合光的色品坐标等参数，实现对其颜色测量结果的校准。
[0032]在本发明的具体实施过程中，所用到的主要技术包括:
[0033]1、完整色域校准光源产生技术
[0034]校准光源是校准装置的关键部分，为了解决上述技术问题，本发明使用了基于单色仪和积分球的校准光源产生方法，通过控制单色仪输出光源的波长点，使混合后的光谱曲线对应不同的三刺激值XYZ，实现对完整色域空间的连续调节。
[0035]其中，通过调节光栅转动角度实现控制单色仪的输出光源波长；根据光度探头测试的光谱曲线，对单色仪输出进行反馈调节；混色后的复合光通过积分球出光口输出，由彩色分析仪进行测试采集，得到校准光源的测量结果。
[0036]2)颜色测量仪器校准技术
[0037]本发明中的校准装置适用于对彩色分析仪等颜色测量仪器色度参数的校准。在实际校准测试中，需要提供一台稳定可靠的彩色分析仪作为标准件，通过校准光源的连续调节产生一系列的校准点，可利用比对法对待测仪器进行校准，常见的颜色测量仪器包括但不限于光谱辐射计、彩色亮度计和色差分析仪。
[0038]当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种覆盖完整色域的颜色校准装置，其特征在于，包括: 单色仪，实现将卤素灯输出的宽光谱光源经光栅分光后输出单色光，利用多个单色仪输出多个不同波长的单色光，混色后产生在色品图上任意色品坐标点； 光导纤维，用于将单色仪输出单色光源耦合到光导纤维的前端中，经光导纤维传输至另一端，注入到积分球中进行混色； 积分球，用于对不同波长的单色光进行混色，混合后的复合光由积分球出光口输出，实现覆盖完整色域范围的校准光源输出； 光度探头，用于监测单色光在积分球中的混色结果，实现对不同的单色仪的输出进行反馈调节，为校准光源提供示值输出； 彩色分析仪，用于接收经积分球混色之后的输出光源，并测量所述复合光的色品坐标参数，实现对其颜色测量结果的校准。
2.如权利要求1所述的颜色校准装置，其特征在于，包括: 所述单色仪的输出光源带宽最低为0.5nm，饱和度为100%，输出波长范围350nm?800nm ； 所述积分球在可见光波段的光谱反射比在99%以上，实现对多路单色光的均匀混合； 所述彩色分析仪的色品坐标测量精度为X:±0.0015，y:±0.001。
【文档编号】G01J3/46GK103616076SQ201310603213
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】孙权社, 王国权, 朱兴邦, 王少水, 赵发财, 郑祥亮, 韩忠 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所