专利名称：调节光源色度坐标的方法
技术领域：
本发明涉及调节光源色度坐标，特别是调节用于彩色图象处理、颜色测量以及颜色识别等方面的光源色度坐标的方法。
在日常生活和科学研究中所使用的各种光源，其色度坐标大都是固定不变的，而在彩色图象处理、颜色测量以及颜色识别等领域中，常常需要使用具有不同色度坐标的光源或可调节色度坐标的光源。因此，人们采用了一些方法来改变光源的色度坐标，如更换不同的光源，或采用几种光源的混光，或在光源上加各种滤色片，以便使光源具有所需的色度坐标。这些方法虽能在一定程度上改变光源的色度坐标，但却不能使光源的色度坐标在一定范围内任意、连续地改变，所以还不能满足各种使用要求。
本发明的目的是提供一种电子式的调节光源色度坐标的方法，该方法能够在一定范围内任意地、连续或间断地改变光源的色度坐标。
本发明由电路输出电信号驱动声光器件，平行或准直且在可见光范围内的复色光进入声光器件，则声光器件输出具有某色度坐标的光。电路输出的电信号应具有以下特点(1)、当电路输出一个电信号时，其频率能够调节;(2)、当电路同时输出两个或两个以上电信号时，各电信号的功率和频率两者都能分别调节，或两者中任一能分别调节;(3)、当电路以扫描方式重复地输出电信号时，各电信号的输出时间、频率和功率三者都能分别调节，或三者中任意二者都能分别调节，或三者中任一能分别调节。根据色度学的颜色混合原理，由两种色光或多种色光可以混合出复色光，若改变色光的颜色，则混合出的复色光颜色改变，即其色度坐标改变;若改变各色光数量的比值，则混合出的复色光颜色也改变，即其色度坐标也改变。而色光的数量与光源发出该色光的功率和该色光的发光时间有关，它们之间的关系类似于摄影技术中感光材料的曝光量E与照度I和曝光时间t的关系，即E＝It其中曝光量E对应于色光的数量，曝光时间t对应于色光的发光时间，而照度I随色光功率的改变而改变，故改变色光的数量可通过改变色光的功率和发光时间来实现，而各色光功率的比值和发光时间的比值的改变将使各色光数量的比值改变，则混合出的复色光色度坐标改变。由于声光器件具有快速光谱扫描的能力，且输出光的波长随输入电信号频率的改变而改变，输出光的功率随输入电信号功率的改变而改变，输出光的发光时间随输入电信号的输入时间的改变而改变，所以当电路只输出一种频率的电信号驱动声光器件时，声光器件就输出一种与之相对应的单色或准单色光，若使电信号的频率在声光器件的频率调谐范围内变化，则声光器件输出的单色或准单色光就在可见光范围内变化，即单色或准单色光的波长和色度坐标随电信号频率的改变而改变;当电路同时输出两个或两个以上频率不全相同的电信号驱动声光器件时，声光器件就输出一种复色光，此时将各电信号功率的比值和电信号的频率两者都改变或两者中任一改变，则声光器件输出的复色光的色度坐标随之改变，这时能作为可调节色度坐标的复色光源;当电路以扫描方式重复地输出电信号驱动声光器件时，声光器件就以扫描方式重复地输出与之相对应的单色或准单色光，将电信号的频率改变，则声光器件输出的单色或准单色光的波长和色度坐标随之改变，这时能作为可调节色度坐标的扫描单色或准单色光源;当电路以扫描方式重复地输出两种或两种以上频率的电信号驱动声光器件，且扫描周期小于一定的限度时，声光器件以扫描方式重复地输出与之相对应的两种或两种以上单色或准单色光的扫描周期也小于该限度，则由于人眼的视觉后象效应，这些单色或准单色光融合在一起，即输出复色光，这时将各电信号功率的比值、各电信号输出时间的比值和电信号的频率三者都改变，或三者中任意二者都改变，或三者中任一改变，都能使声光器件输出的复色光的色度坐标改变，这时也能作为可调节色度坐标的复色光源。
附
图1是电路的一种结构框图。
附图2是CIE1931色度图。
附图3是做图象假彩色化的解调工作的光学系统示意图。
附图4是某黑白图片的假彩色照片。
电路要输出具有上述特点的电信号，可先产生控制电压信号或矩形脉冲信号，再对控制电压信号进行变换或对矩形脉冲信号进行分频，然后产生频率和功率可调的电信号，将其功率放大，输出进入声光器件。
输出三个电信号的电路的一种实施例如图1，由脉冲发生器Ⅰ产生一系列矩形脉冲信号，经脉冲分频器Ⅱ分频，或形成三组程序脉冲信号R3、G3和B3分别依次去控制高频振荡器O1、O2和O3，再由三个高频振荡器O1、O2和O3依次产生三个电信号，这样电路将以扫描方式重复地输出三个电信号;或形成三个控制信号分别同时去控制高频振荡器O1、O2和O3，再由三个高频振荡器O1、O2和O3同时产生三个电信号，这样电路将同时输出三个电信号。各高频振荡器内的可调电容C1、C2和C3分别用来调节三个电信号的频率，其作用是使电路输出的三个电信号的功率能够分别调节。三个电信号分别经电位器R2、R3和R4进行电压幅值调节，其作用是使电路输出的三个电信号的功率能够分别调节，然后进入频率混合器Ⅲ，成为一个具有较宽频带的宽带信号，再被功率放大器Ⅳ放大，由滤波匹配器Ⅴ滤去工作频带以外的谐波信号，并使输出阻抗与负载阻抗相匹配，最后输出三个电信号驱动声光器件，声光器件采用声光可调滤光器AOTF最佳(也称作可调声光滤光器或声光滤光器)。若要使三个电信号的输出时间能够分别调节，则脉冲分频器Ⅱ采用可编程脉冲分频器。
电路输出电信号的扫描周期可通过脉冲发生器Ⅰ内的电位器R1进行连续调节。
图2为CIE1931色度图，其中x和y为色度坐标，马蹄形曲线为光谱轨迹，单色光的色度点位于该曲线上，而各种复色光的色度点位于马蹄形曲线和连接其两端的斜线所围的区域内。当电路同时输出两个或两个以上频率不全相同的电信号驱动声光器件时，例如同时输出三个与红、绿、兰三种光相对应的频率的电信号，而红、绿、兰三种光的色度点分别对应于图2中的R、G、B点，由这三点连成一个三角形区域，这时声光器件输出一种复色光，其色度点位于该区域内，若调节三个电信号的功率使它们的比值改变，则声光器件输出的复色光的色度点就在此三角形区域内变化。若调节电信号的频率使之改变，则在图2中又有与之对应的三个色度点，又可连成一个新的三角形区域，此时调节三电信号的功率使它们的比值改变，则声光器件输出的复色光的色度点就在新的三角形区域内变化。
当电路以扫描方式重复地输出电信号驱动声光器件时，若进入声光器件的复色光为平行光，则声光器件以扫描方式重复地输出与电信号频率相对应的单色光，其色度点位于光谱轨迹上，改变电信号的频率，则输出的单色光的色度点就在光谱轨迹上变化;若进入声光器件的复色光为准直光，则声光器件以扫描方式重复地输出与电信号频率相对应的准单色光，准直光愈接近平行光，则声光器件输出的准单色光的单色性愈好，其色度点愈靠近光谱轨迹。改变电信号的频率，则输出的准单色光的色度点就靠近光谱轨迹变化。如果驱动声光器件的电信号具有两种或两种以上的频率，且扫描周期小于一定的限度时，声光器件输出的与之相对应的单色或准单色光就融合为复色光，例如是由红、绿、兰三种光所融合成的复色光，其色度点位于图2中的三角形区域内，改变各电信号功率的比值和频率所引起的复色光色度点的变化规律与上述电路同时输出三个频率不同的电信号时一样，而改变各电信号输出时间的比值所引起的复色光色度点的变化规律与改变功率的比值是同理的。
如果进入声光器件的复色光在整个可见光范围内具有连续光谱，且电路输出的各电信号的频率是能够在声光器件的整个频率调谐范围内分别连续调节，各电信号的功率能够在O至声光器件的驱动功率的全范围内分别连续调节，各电信号的输出时间能够在一个扫描周期的全范围分别连续调节，则声光器件输出的单色和准单色光的色度点分别能在图2中的整个光谱轨迹上和靠近光谱轨迹连续变化，而输出的复色光的色度点能在图2中光谱轨迹和连接其两端的斜线所围的整个区域内连续变化。
进入声光器件的平行或准直的复色光可以是由光源直接发出的，也可以是由光源发出后经光学系统成为平行或准直光。
将本方法用于图象假彩色化的解调工作，取得了良好的效果。如图3所示，透镜L1和L2组成第一准直系统，D1为光阑，采用电子工业部第二十六研究所生产的声光可调滤光器AOTF，K为产生电信号的电路，两透镜L3和L4组成第二准直系统，D2为光阑，L5和L6为两付里叶变换透镜。白光光源S采用氙灯，它发出色度坐标固定的复色光经第一准直系统准直后进入声光可调滤光器，声光可调滤光器输出色度坐标可调的复色光经第二准直系统准直和扩束后去照明物面P1。黑白图片经预处理后制得的位相片放在物面P1上，按照原来的方法用色度坐标固定的氙灯直接照明物面P1上的位相片，在谱面P2上进行滤波，让谱面上的一级衍射光通过，在象面P3上就只能得到一种彩色分布的假彩色图片，即图4的照片(a)。而使用声光可调滤光器输出的色度坐标可调的复色光照明物面P1上的位相片，如图3的光学系统，则只需通过调节电信号的频率和功率来改变上述复色光的色度坐标，在谱面P2上也让一级衍射光通过，象面P3上假彩色图象的彩色分布也随之改变，如图4的照片(b)、(c)、(d)、(e)、(f)。其中照片(b)为电路K输出三个不同频率的电信号时得到的，调节三电信号的功率，使它们的比值为不同值时，得到了照片(c)和(d);调节三电信号的频率，得到了照片(e)和(f)。同理还可根据需要得到许多幅彩色分布不同的假彩色图片。由此可见，利用本方法做图象假彩色化的解调工作，只需通过简单的调节各电信号的功率和频率，就能使原方法只能得到一幅彩色分布的假彩色图片变为许多幅彩色分布不同的假彩色图片，这样会给图片的使用者对图片进行充分的选择带来极大的方便。
权利要求
1.调节光源色度坐标的方法，其特征在于电路输出电信号驱动声光器件，平行或准直且在可见光范围内的复色光进入声光器件，声光器件输出具有某色度坐标的光，若电路同时输出两个或两个以上电信号，则将各电信号功率的比值和电信号的频率两者都改变或两者中任一改变，声光器件输出光的色度坐标随之改变，若电路以扫描方式重复地输出电信号，则将各电信号输出时间的比值和各电信号功率的比值以及电信号的频率三者都改变，或三者中任意二者都改变，或三者中任一改变，声光器件输出光的色度坐标随之改变。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于电路先产生控制电压信号或矩形脉冲信号，再对控制电压信号进行变换或对矩形脉冲信号进行分频，然后产生频率和功率可调的电信号，将其功率放大，输出电信号驱动声光器件。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于电路由脉冲发生器产生一系列矩形脉冲信号，经脉冲分频器分频，或形成三组程序脉冲信号分别依次去控制三个高频振荡器，再由三个高频振荡器依次产生三个电信号，或形成三个控制信号分别同时去控制三个高频振荡器，再由三个高频振荡器同时产生三个电信号，三个电信号分别经不同的电位器后进入频率混合器成为具有较宽频带的宽带信号，再被功率放大器放大，由滤波匹配器滤去工作频带以外的谐波信号，并使输出阻抗与负载阻抗相匹配，输出三个电信号驱动声光器件，三个电信号的频率通过调节三个高频振荡器内的可调电容来改变，三个电信号功率的比值通过调节电位器来改变，三个电信号输出时间的比值通过可编程脉冲分频器来改变，电信号的扫描周期通过脉冲发生器内的电位器连续调节。
4.根据权利要求1或2或3的方法，其特征在于进入声光器件的复色光在整个可见光范围内具有连续光谱，电路输出的各电信号的频率能够在声光器件的整个调谐范围内分别连续调节，各电信号的功率能够在O至声光器件驱动功率的全范围内分别连续调节，各电信号的输出时间能够在一个扫描周期的全范围内分别连续调节。
5.根据权利要求1或2或3的方法，其特征在于声光器件采用声光可调滤光器或可调声光滤光器或声光滤光器。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于声光器件采用声光可调滤光器或可调声光滤光器或声光滤光器。
全文摘要
调节光源色度坐标的方法，利用声光器件输出单色光的波长随输入电信号频率而改变和输出单色光的功率随输入电信号功率而改变以及快速光谱扫描的能力，由电路输出具有一定特征的电信号控制声光器件，平行或准直复色光经声光器件后输出色度坐标可调节的光。本方法使光源的色度坐标能在一定范围内任意、连续或间断地改变，且调节简便。本发明特别适用于做彩色图象处理、颜色测量以及颜色识别等领域的工作。
文档编号G01J3/10GK1041037SQ8810594
公开日1990年4月4日 申请日期1988年9月8日 优先权日1988年9月8日
发明者陈祯培, 蔡海涛, 钟永碧 申请人:四川大学