CN1224953C - 对多色显示器的色平衡 - Google Patents

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Abstract

一种在工厂环境之外并且不使用对亮度和/或与亮度相关的特征等进行测量的高精度仪器来对多色显示器进行色平衡的技术。在一个实施方案中，调制两种选定的颜色，从而在调制过程中在某些点处这两种颜色在显示器上呈现为基本相同。然后对所用的调制进行调节，以改变颜色呈现为基本一样的点。然后至少部分根据调制调节的测量结果，改善显示器的颜色平衡。

Description

对多色显示器的色平衡
相关申请
本发明是Ronald D.Smith于1999年5月25日提交的发明名称为“在扩展的彩色聚合物显示器中进行颜色转换”美国申请序列号09/318452(代理卷号042390.P7140)以及Ronald D.Smith于1999年5月28日提交的发明名称为“控制聚合物显示器”美国申请序列号09/301182(代理卷号042390.P7005)的部分继续申请，上述这两份专利申请都已转让给本发明的受让人，在此将其引入作为参考。
背景技术
本发明涉及一种多色显示，尤其是涉及对多色显示器的色平衡。
尽管例如用于计算机或其他平台的一般显示器是采用三种颜色来生成这种显示器所产生的色空间，例如红绿蓝(RGB)色空间，但是也可以采用三种以上的颜色。在某些情况下，这对于例如发光型聚合物显示器的一些多色显示器用于例如减少能量损耗来说是理想的，例如前述美国申请序列号09/318452(代理卷号042390.P7140)以及美国申请序列号09/301182(代理卷号042390.P7005)所述。但是，这种方法也会给寻址增加一些复杂性。例如，如果发光型聚合物显示器采用例如五种颜色来生成理想的色空间，那么不适当的色平衡会产生可被人眼看见的彩色赝像和/或其他不正常的现象，因此是不理想的。通常在工厂可以使用精度测量仪器以在出货之前进行色平衡，但是即使在已经进行了精度平衡之后，所采用的显示硬件的输出信号变化和/或其他特性也可能会导致不适当的色平衡。因此需要一种在工厂环境之外对多色显示器进行色平衡的技术。
附图的简要说明
本发明的主题在本说明书的结束部分着重指出并明确要求得到保护。但是关于操作的组织和方法，以及其目的、特征和优点可以从以下参考附图的详细描述中得到最清楚的理解。
图1是色度图的1976国际照明委员会(CIE)色空间的二维图；
图2是色度和强度的三维图的透视图，示意性的显示了采用五种颜色的多色显示器的不适当色平衡的示例；
图3是表示可以用于实施本发明对多色显示器进行色平衡的方法的一个实施方案的图形界面(GI)的实施方案示意图。
优选实施方案的详细说明
在以下描述中，提出了许多具体的细节，用于更透彻的理解本发明。但是，本领域的技术人员可以理解，本发明可以不限于这些具体的细节来实施。在其他情况下，没有详细的描述公知的方法、工艺、元件和电路，以免混淆本发明。
如前所述，在各种情形下，在工厂环境之外不使用用来测量光和/或与光有关的特征等的高精度仪器对多色显示器进行色平衡的技术是理想的。尤其是，尽管本发明的范围不限于特定的情况，但是对于发光型聚合物显示器，这种显示器可能会受到与所采用的聚合物有关的特定光谱特性的限制。在本文中，发光型聚合物显示器一词是指包括液晶盒或像素寄存装置从而由至少该液晶盒或像素寄存装置或处于该位置的晶胞或像素发出电磁辐射的显示器是至少部分由一种或多种聚合物材料制成的。当然，通常这种显示器也包括许多这种晶胞或像素。
如上所述，这种聚合物的发光体或发光晶胞会根据能量利用或消耗而发生变化。因此，尽管三种颜色就足以代表显示器的理想色彩范围，但是在某些情况下，采用三种以上的彩色发光体来生成色空间可能是理想的。利用三种以上的颜色可能在某种情况下会减少能量利用。例如，当采用三种以上的彩色发光体时，通过采用利用较少能量的不同的发光体会产生基本上同样的颜色。
当然，这种方法的缺点可能会包括复杂性的增加。例如五个发光体的色平衡比三个发光体的色平衡更困难。如前所述，这种色平衡通常在工厂利用精度测量仪器例如光度计等来进行的。但是另一种复杂性是，即使在平衡或校正之后，该发光体也会漂移，从而随后需要进行色平衡或再平衡。
为了更具体的阐述这一点，图1是色度图的1976CIE色空间图，它是表示人敏感度的二维图。外侧的线是由在380-780nm之间变化的单色光源所限定的线。在所限定的这个线以外不存在颜色。类似的，朝着该图的右侧和底部是“紫色线”。紫色是由红和兰构成的颜色，表示可见光的极限。由于照明光源是由深红(较长波长)和深紫(较短波长)构成的，而不是一个色空间的突变边缘，与单色线的情况相同，与此相反，人眼敏感度下降。
在图1中，选择五个位置代表五个聚合物发光体的彩色坐标。此处，在该特定实施例中，所选择的颜色是：浅红、浅蓝、深红、深蓝和绿。当然，提供这些位置只是作为说明用的一个示例。实际的位置将至少部分取决于特定的聚合物。该实施例不是一种限制，或者被理解为本发明一个潜在实施方案所采用的方法实例之外的任何含义。因此，本发明无论如何不会依赖于发光聚合物、颜色、或能量效率的具体选择。所有的这些任何可能性都处于本发明的范围之内。
参考图2，是色度和强度的三维曲线图的透视图，示意性的表示采用五种颜色的多色显示器不适当的色平衡或色平衡问题，当然，本发明并不局限于仅采用五种颜色。在本发明的替换实施方案中可以采用更少或更多的颜色。在该透视图中，垂直于包括色度图的平面的纵轴表示强度或亮度。
图2可以被理解为显示了多色显示器的至少两个问题。一个问题是显示器的表示非零强度级的彩色平面是否平行于CIE色度图。例如，相反，该平面可以是朝着红或绿倾斜。如果该平面是倾斜的，这会影响色平面的白点，因此会感受到色移。在显示器的校准过程中，可以改善红、绿、和/或兰色增益，以产生“正确”的白点，也就是，不会产生观看该显示器的人能够感知的色移的白点。这样能够使该平面有效地平行于CIE色度图。在本文中，白点是指在色度图上对应于所谓的“黑体”在色温的特定温度下产生的颜色。例如，太阳提供相当于6600开尔文(K)的黑体色温的白点或白光，这通常是作为标准的。但是，有时显示器可能被设定在与6600K之外的色温对应的白点，例如在某些情况下高达9600K。
图2中显示的另一个问题是使用来产生色空间的所选颜色是“临界平面的”。如人们所熟知的，在三维空间内三点限定一个平面。但是当采用三个以上的点来产生色空间时，如在该实施例中，三个点之外的附加点可能不会位于所选择的三点形成的平面内。这如图2所示，其中三点形成一个平面，扩展的色空间内的附加的两个点形成另一个平面。中央的三角形成的平面处于平衡之中，但是在扩展的色空间内的点所形成的平面不是平衡的。该图也显示了作为两个平面倾斜差异的不同的白点。
图2的实施例中平衡的缺少由两个平面之间的倾角差异所放大。当采用这些色空间来在显示器上形成颜色时，作为两个色空间之间产生的过渡，会感受到颜色发生突然的跳跃或变换。对于颜色过渡是平滑的物体或影像，这可能会表现为空间赝像，例如出现轮廓线，这通常会例如给人的感受带来困扰。要指出的是，在该实施例中该赝像会包括亮度和色度成分，人眼对亮偏特别敏感。
前述内容是可以单独考虑的两个分开的问题。例如，在本发明的一个实施方案中，可以使五个点共平面或临界平面的，而不调整倾角。类似的，在另一个实施方案中，这五个点是共平面或临界平面的，可以调整共平面点的倾角。本发明不限于进行这些调整的特定方法或顺序，当然，在某些实施方案中，调整倾角可能涉及到复杂的校准程序，因此在某些情况下，在后面的调整之前进行前面的调整是理想的。
调整多色发光型显示器的色平衡方法的一个可能的实施方案因此包括如下内容。可以调制两个所选择的颜色，从而在调制过程中在某些点处这两种颜色在显示器上呈现为基本相同。然后可以调节所用的调制，以改变颜色呈现为基本一样之处的点。然后至少部分根据调制过程的调节的测量结果，改善显示器的色平衡。
当然，如同公知的那样，对于有训练的观测员来讲，彩色调整也是很困难的，更不要说是这种显示器系统的使用者。增强判断颜色的能力的一种方法是引入人为移动。给显示器引入人为移动可能至少在理论上鼓励具有更好敏感度的脑路径的使用，提高了结果的可靠性。采用人为移动可能鼓励这一切的发生，因为实验表明，人的视觉系统对于移动比对于绝对固定位置要敏感的更多。例如，已经作了一些实验，其中观察者能够正确的检测出移动的方法，尽管他们不能确定是什么在移动。通过引入移动，观察者可以变得对结果更敏感，从而改善他们在作出决定时的表观(apparent)技巧。
例如参考图3，尽管本发明不限于该具体图形界面的范围，如图所示，可以给使用者提供分成规则空间区域的颜色带300。这些区域可以进行调制。具体的说，可以调制区域的亮度，当然本发明不限于这个方面。在替换实施方案中，例如可以调制区域的亮度和/或强度。在该实施例中，偶数区域在调制之前包括从显示器的色空间中选择的一种或多种颜色，例如浅红色。类似的，奇数区域在调制之前可以包括从参考色空间、例如前述的也用于形成浅红色的绿-深红-深蓝色空间中选择的一种或多种颜色。本发明不限于采用颜色带或采用来自各自的色空间的交替偶数和奇数颜色区域。可以采用对要被调制的所选颜色进行显示的许多其他方法。但是在该具体的实施例中，这些区域的亮度现在就可以进行调制，从而在调制过程中在某些点处这些颜色看起来基本相同。作为一个实施例，如果采用正弦调制，如图3所示，其中例如在某些点处奇数和偶数区域的调制是有180度相位差的，则颜色看起来是基本相同的。
如图3所示，连同色带一起可以设有移动的钟摆，当然本发明不限于这个范围。在其他实施方案中可以采用其他的图形，或者该图形可以完全省略。但是在读实施方案中，钟摆前后摆动，例如按照1秒一个往返的速度摆动，当然本发明不限于这个范围，例如可以按照特定的往返速率摆动。但是在该具体的实施方案中，钟摆模仿一个真实钟摆的非线性摆动，从而它在中间位置或零点时的速率最大。但是在该实施方案中，视觉顺序没有显示这个位置，从而使用者可以根据图形的移动而内插该位置，当然在替换实施方案中该实施方案的这些细节是可以省略的。
如前所述，在调制过程中的某些点处，颜色应当看起来或呈现为基本一样的。使用者在该实施例中使用滑杆(当然本发明不限于滑杆)来调节该调制过程，以改变颜色呈现为基本一样之处的点。更具体的说，移动该滑杆可以影响显示器，从而通过改变两个色空间平面之间的色平衡而改变了调制的相位。例如，在一种方法中，尽管本发明不限于这个方面，但是使用者可以有意的对该调制进行调节，从而在钟摆摆动的大致中间位置，颜色呈现为基本一样。
该调制过程调节的测量结果提供了对两个色平面之间差异的量度，此处这两个色平面是色空间显示器的色平面和参考色空间的色平面。理想的是，然后使用该测量结果对显示器进行调节，从而显示器的色空间的色平面与参考色空间的色平面对准或基本共平面。尽管本发明不限于这个方面，但是在该实施例中，通过调节显示器的红绿蓝增益，可以实现这一点。例如软件可以对控制这些增益的寄存器进行调节，假设这是一种用来影响颜色增益的适当方法。当然用于进行这种颜色平衡调节的任何一种方法都可以采用，本发明不限于特定的方法。
在另一个实施方案中，在改变所采用的颜色之外，通过例如前述的技术获得另外的或第二个测量结果，将两个测量结果相结合而对显示器进行适当的增益调节，可以改善测量的精度。当然，本发明不限于获得特定数量的测量结果，例如只有一个测量结果或者只有两个测量结果。这种额外的测量可以在某些情况下改善用于平衡显示器的颜色的测量结果的粒度或精度，尽管因为各种原因，例如为了减少复杂性和时间，可能理想的是在一些实施方案中省略这种方法。
在本发明的另一个实施方案中，调节多色发光型显示器的色平衡的方法包括以下内容。调制来自显示器色空间的颜色的亮度和/或色度。也调制来自参考色空间的颜色的亮度和/或色度；但是对两种颜色所使用的随时间的亮度调制可以彼此基本成镜像，从而在某些点，两种颜色看起来基本相同。然后可以按照在两种颜色的调制过程中在选定点处使得颜色再次呈现为基本相同的方式对该调制进行调节，但是选定点通常与在所用调制的调节之前呈现为基本相同的点不同。然后，可以至少部分根据调制过程的调节测量结果来改善显示器的色平衡。尽管本发明不限于这个方面，参考色空间可以包括1976CIE色空间，或者1976CIE色空间的色移版本。当然，可以采用任何一种色空间，本发明不限于特定的一种。1976CIE色空间有效的完全覆盖人眼的色域，尽管在替换实施方案中可以采用具有较小色域的色空间。类似的，在特定的实施方案中，所用的调制是周期性的，例如是正弦的，但是本发明不限于周期性的或正弦的范围内。另外，使得颜色呈现为基本相同之处的点是方便的点、例如在调制的中点处是理想的，这可以按照多种方法中的任何一种来确定。例如，在前述实施方案中，采用摆动的钟摆，但是这仅是可能的技术的一种示例。尽管从扩展的色空间选择颜色是理想的，但是本发明不限于这个方面。
可以理解，尽管已经描述了具体的实施方案，但是本发明并不局限于具体的实施方案或实施方式。例如，一个实施方案可能是硬件的，而另一个实施方案可能是软件的。类似的一个实施方案可能是固件的，或者硬件、软件或固件的任何结合。例如一个系统可以包括多色显示器和与该显示器连接的计算平台，其中计算平台利用硬件、软件、固件或其任何结合能够调节显示器的色平衡，如前所述。类似的，尽管本发明不限于这个方面，但是一个实施方案可以包括一个物品，例如存储介质。这种存储介质例如CD-ROM或盘其上可以有存储的指令，这些指令在由例如主机、或计算系统或平台、或成像系统的系统执行时，可以导致或执行本发明的多色显示器的色平衡方法，例如前述的其中一个实施方案。
尽管已经显示和描述了本发明的某些特征，但是对于本领域的技术人员来说可以有许多的改进、替换、改变或等效变换。因此可以理解，所附权利要求意图覆益落入本发明实质精神范围内的所有这种改进和改变。

Claims (27)

1.一种调节显示器的色平衡的方法，包括：
调制两种选定的颜色，从而在调制期间的一些点处这两种颜色在该显示器上呈现为基本相同；
调节该调制过程以改变这些色彩呈现为基本相同的点；并且
至少部分基于该调制调节的测量结果来改变显示器的色平衡。
2.如权利要求1所述的方法，其中调制两种选定的颜色包括调制这两种选定颜色的亮度和/或色度。
3.如权利要求2所述的方法，其中调制这两种选定颜色的亮度和/或色度包括仅调制亮度。
4.如权利要求1所述的方法，其中调制这两种选定颜色包括周期性地调制这两种选定颜色。
5.一种调节显示器的色平衡的方法，包括：
调制来自该显示器的色空间中的一种颜色的亮度和/或色度；
调制来自参考色空间的一种颜色的亮度和/或色度，其中随着时间对这两种颜色所进行的调制相对于彼此成镜像；
调节该调制，从而使这些颜色在这两种颜色的调制期间在选定的点处呈现为基本相同；
至少部分基于该调制调节的测量结果来改变显示器的色平衡。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述参考色空间包括基本覆盖了人类视觉的色域的色空间。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述参考色空间包括1976 CIE色空间的色移版本。
8.如权利要求5所述的方法，其中调制这两种颜色的亮度和/或色度包括仅调制所述亮度。
9.如权利要求8所述的方法，其中调制这两种颜色的亮度包括周期地调制所述亮度。
10.如权利要求9所述的方法，其中周期地调制这两种颜色的亮度包括正弦地调制所述亮度。
11.如权利要求10所述的方法，其中调节所述调制从而使这些颜色在这两种颜色的调制期间在选定点处呈现为基本相同的步骤包括调节该调制，从而这些颜色在调制的中点处呈现为基本相同。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述参考色空间包括基本覆盖了人类视觉的色域的色空间。
13.如权利要求12所述的方法，其中这两种颜色选自扩展的色空间。
14.如权利要求5所述的方法，其中调节所述调制从而使这些颜色在这两种颜色的调制期间在选定点处呈现为基本相同的步骤包括调节该调制，从而这些颜色在调制的中点处呈现为基本相同。
15.如权利要求5所述的方法，其中这两种颜色选自扩展的色空间。
16.如权利要求5所述的方法，其中所述多色显示器包括多色聚合物发光型显示器。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述多色聚合物发光型显示器包括五色聚合物发光型显示器。
18.一种系统，它包括：
多色显示器；
与所述显示器连接的计算平台，所述计算平台在操作中能够通过以下步骤来调节该多色显示器的色平衡：
调制来自该多色显示器的色空间中的一种颜色的亮度和/或色度；
调制来自参考色空间的一种颜色的亮度和/或色度，其中随着时间对这两种颜色所进行的调制相对于彼此成镜像；
调节该调制，从而使这些颜色在这两种颜色的调制期间在选定的点处呈现为基本相同；
至少部分基于该调制调节的测量结果来改变显示器的色平衡。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述参考色空间包括基本覆盖了人类视觉的色域的色空间。
20.如权利要求18所述的系统，其中在系统操作期间，这两种颜色都选自扩展的色空间。
21.如权利要求18所述的系统，其中所述多色显示器包括多色聚合物发光型显示器。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述多色聚合物发光型显示器包括五色聚合物发光型显示器。
23.一种物品，包括：
存储介质；
所述存储介质具有存储在其上的指令，所述指令在由与多色显示器连接的计算平台执行时会产生以下结果：
调制来自该显示器的色空间中的一种颜色的亮度和/或色度；
调制来自参考色空间的一种颜色的亮度和/或色度，其中随着时间对这两种颜色所进行的调制相对于彼此成镜像；
调节该调制，从而使颜色在这两种颜色的调制期间在选定的点处呈现为基本相同；
至少部分基于该调制调节的测量结果来改变显示器的色平衡。
24.如权利要求23所述的物品，其中所述参考色空间包括基本覆盖了人类视觉的色域的色空间。
25.如权利要求23所述的物品，其中在所述平台操作期间，这两种颜色都选自扩展的色空间。
26.如权利要求23所述的物品，其中所述物品具有存储在其上的由与多色显示器连接的计算平台执行的指令，所述多色显示器包括多色聚合物发光型显示器。
27.如权利要求23所述的物品，其中所述物品具有存储在其上的由与多色显示器连接的计算平台执行的指令，所述多色聚合物发光型显示器包括五色聚合物发光型显示器。
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