CN1471636A - 具有场可编程门阵列的色度计 - Google Patents

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Abstract

一种可以校准彩色监视器的色度计，其设有光电检测器(38)和光学滤波器对(50)的光度计阵列。滤波器包括全通、边缘滤波器，其覆盖了可见光谱上端的重叠区域，还包括覆盖了全部可见光谱的滤波器。光电检测器的输出被数字合成，以提供精确模拟由Commission Internationable de I’Eclairage(CIE)xyz(线条)函数所建立的响应。被模拟的响应由CIE配色函数表示。对和相关元件安装在固定于壳体内的印刷电路板(32)上，电路板具有孔的阵列，其在确定了发出光线的表面的在角度上限定的视场。

Description

具有场可编程门阵列的色度计
发明背景
本发明涉及一种用于测量光的色彩含量的色度计，其具有模拟可以由CIE配色函数表示的人眼对色彩的反应的响应，。本发明特别适于校准彩色监视器和彩色视频显示器，显示器可以是阴极射线管型的或是LCD型的。本发明还用于测量照明的其他光源(发射型的或反射型的)的色彩特性，如其色温。
根据本发明，现已发现，精确模拟人眼对色彩的反应的色度响应可以用穿过可见光谱的上端的边缘光学滤波器建立模型，当这种边缘光学滤波器与光电检测器成对时，它们具有重叠关系。可以由光电检测器的输出数字合成该响应。用色度计进行的测量可以用于以本领域公知的技术校准彩色监视器或显示器。机械和电气设计使得本发明的色度计可以以相比于现代的色度计更低廉的成本制造，还可以与现代的色度计兼容的方式使用。
现有的色度计还不能提供精密的色度测量，现有的色度计适合非技术用户使用，并适用于实验室之外。如由R.W.G.Hunt发表的Measuring Colour第二版(1991年由Ellis Horwood Limited发表)中所述，使用滤波的光电元件的现代的色度计还不能提供精确的色度检测，这是因为“通常不可能找到这样的滤波器，当组合了未滤波的光电元件的光谱灵敏度时，产生与X(λ)、Y(λ)和Z(λ)函数的最佳匹配。”在Hunt的文章中还谈到了，即使采用了可见光谱中的窄间隔，并且使用了最佳加权值来最小化误差，也不能获得精确的色度测量(参见，Hunt文章的178-181页)。由Hunt描述的这种色度计披露在由Vincent提出的于1993年12月21日授权的美国专利5272518中、由Suga提出的于1979年4月24日授权的美国专利4150898中以及由Lutz等人提出的于1992年12月1日授权的美国专利5168320中。
本发明提供了一种改进的滤波色度计，其使用了边缘滤波器并采用了数字处理过程和增量，以提供模拟人眼反应的响应，从而获得了精确的色度测量。
本发明提供的色度计还通过使用孔阻挡要被测量的光线和限制颜色的高角度发射提高了色度测量的准确度，该发射为由LCD显示器得到的普通光束。
本发明提供的色度计的机械和电光结构使其可以以与现代色度计兼容的方式使用，并且可以以与现代色度计相比十分低的成本制造。
发明内容
根据本发明，提供了一种色彩测量装置。该色彩测量装置包括多个光电检测器，用于测量光信号。与光电检测器耦合的场可编程门阵列从并联的光电检测器读取数据。
根据本发明的更加具体的方面，色彩测量装置包括多个光学滤波器/光电检测器对，最好形成矩阵，其中，每个对从被限制了的视场接收光线。通常，视场被在角度上限定，以避免由发射表面发出的色彩扭曲、高角度的射线或来自发射表面的发射光束到达光电检测器。该对具有在可见光谱的较长波长端的各不同重叠波长区域延伸的响应度。边缘滤波器可以与光电检测器一同使用，最好提供数字输出，以获得该响应度。数字处理光电检测器输出的变换器将所述成对的响应度转换为模拟代表人眼的响应度的配色函数的响应度。其可以是CIECommission Internationable de I’Eclairage x，y和z函数，通过传统的函数处理(参见，如上面引用的Vincent的专利and McLaughlin的于1996年3月12日授权的美国专利5499040)，可以由其获得CIE三基色数值X、Y、Z，从而便于使用色度计校准彩色监视器和彩色视频和其他显示器。
附图说明
从结合附图的对下面详细说明的阅读，本发明的上述和其他特点以及优点将更加明显，其中：
图1是表示根据本发明的优选实施方式的5色度计的主要元件的部件分解透视图；
图1a是图1中所示的印刷电路板元件的平面图；
图2是图1中所示的色度计的底视图；
图3是图1和图2所示的色度计的剖视图，剖面沿图4中的线3-3；
图4是图1中所示的色度计的剖面图，剖面沿图2中的线4-4；
图5是在前附图中所示的色度计的剖面图，剖面沿图2中的线5-5；
图6和7是说明光线所穿过的色度计的壁上的孔是如何遮蔽并限制光学滤波器/光电检测器对的视场的射线图；
图8是用于在前附图中所示的色度计中的过滤单元的部件分解透视图；
图9是说明过滤单元的层的层叠关系的过滤单元的剖面图；
图10是示出色度计和用于利用色度计的输出校准监视器的系统的电路的方框图；
图11是图10中的微处理器的程序设计的流程图，用以获得刷新速率试样；
图12是微处理器的程序设计的流程图，用以合成色度计的响应，并提供模拟CIE配色函数的响应；
图13、14和15是光谱上的滤波器传输率、光谱上的检测器滤波器对的响应度和模拟配色函数的响应度的准确度的曲线图；
图16是包括用于从色度计同时读取数据的场可编程门阵列的控制器的图；
图17是本发明的另一实施例中的色度计壳体的横截面图。
具体实施方式
现在参考图1、2、3、4和5，其示出了具体实施本发明的色度计，该色度计是由在舌片和凹槽连接件16处接合的前部壳体12和后部壳体14构成的外壳10的一个整体组件。通常为矩形的凹壁18具有孔20的矩阵，其可以沿与壁18的垂直边缘平行的X和Y坐标轴以相同的距离均匀地彼此间隔。在本实施例中，孔的形状为椭圆形，其纵轴与X和Y坐标轴即壁18的边缘成约45°角。当色度计用于执行对彩色监视器屏幕的色度计测量时，纵轴与水平方向约呈45°。这使得即使在有限的视场范围内也可以保证有足够的光线(光子)通过孔。下面结合图6和7详细描述视场的这种限制。通常，每个孔20的视场被设计成避免各光电检测器38和光学滤波器50(下面将详细描述)之间产生串扰。受到约束的视场避免了色彩效果受到角度的影响而改变，特别是发生在LCD屏幕的垂直方向上的这种改变。现已发现，在上述定向上具有平行侧边和圆形端部的椭圆形孔适于限制视场。
前部壳体12具有从其四个角中的每一个角向内凸出的部件22。这些部件具有圆形舌片24，该舌片用于锁住在柔软的橡胶的吸盘26上的定位凹槽。吸盘对彩色监视器或显示器25的屏幕提供轻微压力，从该屏幕光线通过孔20进入色度计。
管状柱28用与壳体16相同的塑料模制而成，具有基本上相对于壁18垂直延伸的轴，并与通过孔20的光轴平行。这些柱接收其端部装配于柱28内部的配合柱30。由印刷电路板32提供的板具有圆形孔34，当壳体安装到一起时，柱28经过该孔进入并将电路板32锁定在壳体12和14之间。柱30中的盲孔34可以制出螺纹或螺丝拧紧(未示出)，其穿过柱28内的孔，被接收在制出螺纹的孔34中，用于固定安装的色度计元件。透明薄膜或薄片36位于壁18的前侧的上方，封闭孔20。舌片和凹槽连接件16以及薄片36提供了这样一个封闭主体：除了通过薄片36和孔20的用于色度计测量的光线外，其是不透光的。
印刷电路板具有光电检测器38的阵列，其与孔20的阵列在数量和位置关系上相匹配。凸肋40的矩阵由壳体14的后壁延伸，其中的一部分42延伸这样一个距离：即使这些凸肋42足以与印刷电路板32的后部相接触。这些凸肋42基本上形成了一个矩形的隔间，其密封了光电检测器38，并防止其间光线的泄露，从而进一步消除了通过孔20并到达光电检测器38的光线之间的串扰。凸肋40还用于加固壳体14。
光电检测器38最好是光线-频率转换器，其在一个单一芯片内组合了光电二极管和电流-频率转换器。这些器件可以由Dallas、Texas的Texas Instruments的零件号码为TSL235的部件得到。它们提供数字输出(脉冲串)，其重复率或频率与光能级成比例。
印刷电路板32具有开口44的阵列，其与孔20的空间关系相同，位于通过孔20的中心的光轴的延长线上，如图2和4所示。电路板32具有印刷布线和电气元件，如电阻和集成电路(IC)芯片48，其安装在电路板32面对孔20的一侧。光电检测器38安装在电路板相对的一侧。光学滤波器组件50安装在电路板32面对有孔的壁18的一侧。光学滤波器组件为如图8和9所示的层叠的层状结构。具有7层过滤材料A到G。其由白明胶构成，每个都提供不同的全通(long-pass)或边缘型光学滤波器。这些白明胶光学滤波器比用于大部分现代的色度计中的薄膜光学滤波器成本低廉。还可以采用使用可透射的着色墨水的光学滤波器。光学滤波器保持在层状结构中，其具有与孔18和孔44相似的位置关系的开口，从而使得当光学滤波器50安装在电路板32上时，光学滤波器元件A到G与各孔对齐。层叠有元件A到G的层中的一个孔位于无遮蔽的区域M之上。该区域和孔20上的孔44大约位于光学滤波器阵列的中间。在一个层H中，缺口52提供便于光学滤波器组件50在电路板32上放置和对准的边缘。
构成组件的层是如聚碳酸脂薄板等材料构成的不透明(如黑色)层H，其位于组件的外侧。其中一层面向下，其他层由背面的外侧的粘合层L覆盖。粘结剂可以是压敏粘结剂，其自身由分离材料覆盖，以便于光学滤波器组50在电路板32上的安装。另一粘合层保持安装带前部不透明层H的光学滤波器元件A到G。透明层K和附加的粘合层L位于透明层K的背面和后不透明层H的前面。使用适当的校准工具，可以将层层叠并按压到一起，以提供光学滤波器组件50。光学滤波器组件可以批量地、可靠地复制出来，其具有精确的间隔和容差。
参考图6和7，应当注意，光电检测器具有位于光电二极管之前的透镜元件56，其提高了采集的(即通过光学滤波器组件50中的光学滤波器元件的)光线量。根据电路板32和壁18之间的形状和空间关系，当色度计安装在监视器或光线由其发出的其它来源的屏幕上时，孔具有约与水平方向成45°的纵轴，孔20沿垂直方向对着30°(正负15度)的弧，沿水平方向对着44°(正负22°)的弧。由垂直相隔的区域得到的光线因此被遮蔽，如图6中的曲线58所示，从而不仅避免了通过不同的孔之间的光线发生串扰，而且防止了由与光电检测器38之间的垂直间隔引起的改变颜色的光线的通过。当测量和/或校准显示色彩改变型的如LCD显示器的屏幕时，这是一个优点。
色度测量系统如图10所示。该附图还示出了色度计是如何用于校准监视器，以根据CIE XYZ色系提供精确的色彩和灰度系数。如果需要的话，色度计系统适于利用其他色系如CIE L*a*b*和CIE Lab色系。试验中的监视器可以是阴极射线管监视器或LCD监视器或显示器。在使用阴极射线管监视器的情况下，需要对具有高如40或40以上的刷新周期或帧的图象进行测量。就这点而言，按图11所示的流程图编程的系统中的微处理器60可以检测刷新速度。与带有孔20(如1平方英寸)的壁18的区域相等的监视器屏幕的区域或面片(patch)暴露在由监视器发出的光线中。光线穿过组件50的边缘光学滤波器进入检测器38。检测器提供速率的脉冲串形式的数字输出，该速率基于光线强度确定。在使用阴极射线管监视器的情况下，通过采集或计算与刷新速率相关的时间间隔内的脉冲，可以获得代表穿过每个边缘光学滤波器的光线和未滤光的光线的数字输出。检测器38的输出被多路复用器62多路复用，其在与由微处理器60得到的通道选择器输出提供的相似的时间间隔内顺序提供脉冲串。由检测器38的第八检测器得到的未滤光的光线提供用于检测刷新速率的输出，和用于合成模拟CIE色系的响应，即配色函数，的有效边缘光学滤波器输出。微处理器通过通信连接装置如USB(通用串行总线)或其他通信连接装置如RS232总线连接到主机，特别是CPU64。CPU64与微处理器60相通信，以检索色彩测量。
在校准监视器的过程中，CPU首先闪现全红屏幕，并指示微处理器提取光谱数据。然后，CPU呈现全部绿色屏幕之后，再呈现蓝色的屏幕，以及多级的灰色屏幕，不同于完全的黑色(红、绿和蓝控制在最大值)。
参考图11，刷新速率由第八检测输出获得。检测器输出的频率或脉冲重复速率被测量。当速率达到最大值(当速率中发生第一斜率时)，计数器A被启动。继续测量频率，直到计数速率增长到表明频率或速率达到最大值。然后停止计数器。由此从屏幕上检测到最高和最低亮度检测刷新速率。该刷新速率用于在色度测量期间控制多路复用器的取样窗和由每个检测器采集的计数值。
图12示出了微处理器60是如何被编程以模拟z配色函数的。可以通过类似的程序实现其他的配色函数。该程序使用用于x、y和z函数的不同的系数。可以对下面列出的每个光学滤波器检测器对的方程式执行运算，该光学滤波器检测器对包括基本经过整个可见光谱的光学滤波器检测器对F/D0，而其他光学滤波器检测器对相继经过光谱的上端波长较短的区域。所述区域重叠，其中，由第七波段的(通道CHN-7)的上边缘光学滤波器检测器对经过的光谱的部分重叠，而第一波段(通道CHN-1)只与未滤光的波段或通道(CHN-0)，即F/D0光学滤波器检测器对的输出重叠。通常，系数的列表如下表所示。其为存储在微处理器60中的数字的二维阵列。这些数字用作下述方程式所列出的算法中的系数。
数字的二维阵列存储在微处理器中。这些数字用作算法中的系数Can*，它们是：
 N  X  Y  Z
 F/D0  CX0  CY0  CZ0
 F/D1  CX1  CY1  CZ1
 F/D2  CX2  CY2  CZ2
 F/D3  CX3  CY3  CZ3
 F/D4  CX4  CY4  CZ4
 F/D5  CX5  CY5  CZ5
 F/D6  CX6  CY6  CZ6
 F/D7  CX7  CY7  CZ7
                   算法M
X(λ)＝FD0 *CX0+FD1 *CX1+FD2 *CX2......+FD7 *CY7
Y(λ)＝FD0 *CY0+FD1 *CY1+FD2 *CY2......+FD7 *CY7
Z(λ)＝FD0 *CZ0+FD1 *CZ1+FD2 *CZ2......+FD7 *CZ7
该系数由适合于配色函数的最小均方导出。所使用的方法学在由D.O.Wharmby发表的标题为“Improvement in the Use of FilterColorimeters”论文中有所描述，其在物理杂志E：科学仪表，1975年，Vol.8，41-44页中出现过。在Wharmby的文章中，尝试仅使用六个带通滤波器模拟该函数。根据本发明，使用了全通或边缘滤波器，其不仅可以具有精确模拟的响应，而且还能够使用低成本的边缘光学滤波器，而不用将带通滤波器分别通过光谱的红、绿、蓝部分。全通滤波器的使用使得可以自由地选择各滤波器，以匹配各CIE x y z(线条)曲线的斜率。相比之下，带通滤波器提出一个折中的斜率，以匹配相同函数的不同斜率。
下面的列表表明适用于具有图14所示的响应度的滤波器检测器对的系数。
                     系数的例子
 CX0＝-0.00097  CY0＝-0.00049  CZ0＝-0.0109
 CX1＝0.00961  CY1＝0.00019  CZ1＝0.07038
 CX2＝0.03507  CY2＝0.0036  CZ2＝0.15586
 CX3＝-0.044  CY3＝0.00214  CZ3＝-0.15754
 CX4＝-0.01173  CY4＝0.07195  CZ4＝-0.07174
 CX5＝0.13641  CY5＝-0.05846  CZ5＝0.03593
 CX6＝-0.06319  CY6＝-0.01143  CZ6＝-0.01658
 CX7＝-0.05372  CY7＝-0.0134  CZ7＝0.0009
对未滤波波段和经过滤波器组件50中的各滤波器的波段的边缘滤波器的响应如图13所示。边缘(上升沿)的斜率，特别是波段4和5的边缘的斜率被选择出来，以便于导出系数，从而精确模拟配色函数。配色函数如图15所示，合成配色函数的精确度(即，它们如何与理想的配色函数相比)如图15所示。
图14示出了滤波器检测器对的响应度。检测器对经过滤波器获得的输出施加其自身的响应度的影响。检测器响应度的影响是滤波器/检测器对为检测器响应度与滤波器传输特性的乘积。
参考图16，本发明的另一实施例如图所示，其包括场可编程门阵列。特别是，色度计包括场可编程门阵列，其用于从并联的多个滤波器/光电检测器对读取数据。应当了解，本发明还适用于其他色彩测量装置，如分光光度计。
色度计包括由FPGA(场可编程门阵列)和微处理器构成的一个电路，该微处理器为读取并联的多个光电检测器这一目的而被编程。这种应用被证明提高了读取滤波器/光电检测器对的速度N倍，其中，N＝要被读取的光电检测器的数量。通过读取滤波器/光电检测器对采集的数据直接转化为色度信息。
主要电路板功能为色彩测量。FPGA装置(如图16所示)(例如，由Xilinx，Inc.制造的)由该电路板上的微控制器控制。微控制器和该装置之间的通信连接包括两位模式(Mode)总线、4位半字节(Nibble)总线和选通门。
FPGA装置由光电检测器接收八个(8)光频脉冲串(LTF)。当然，根据数据通道的数量不同，其可以是任意数量的。装置的主要功能是计算脉冲的数量，该脉冲在特定的时间周期内发生在8个通道的每个通道中。该时间周期为由微控制器经过4位字节的Nibble总线载入计数器的24位数值。当在该时间周期内发生第一脉冲和最后一个脉冲时，该装置还记录每个通道的计数值。当微控制器发出命令时，该装置将在8个脉冲串采集的信息由Nibble总线返回到微控制器。
操作的四个模式由Mode总线指定。由微控制器驱动的第一模式为写(Mode＝01)。在该模式下，微控制器将测量时间周期载入到计数器。数值为24位，并以4位最高有效四字节位开始载入。Nibble总线上的数值与选通脉冲的上升沿一起记录。六个选通脉冲用于将从最高有效半字节位到最低有效半字节位的全部字载入。跟随在模式转换为写驱动选通低之后的软件指令序列驱动nibble总线传送下一个计数值4位载入数值，并驱动全部6个写入的选通为高。
在计数值载入之后，Mode总线将指定其他模式(Mode＝11)。在这种模式下，一个LTF通道(TBD)由FPGA记录，并被驱动为Nibble总线的最低有效位。Nibble总线(1)在该模式期间驱动为低。FPGA在该模式下连续驱动Nibble总线，直到该模式被改变。
在微控制器采集关于该LTF的信息之后，其驱动累加模式(Mode＝10)。在这种模式下，FPGA存储8个通道中每个通道中产生的脉冲的数量。还存储每个通道中第一脉冲的计数值和每个通道中最后一个脉冲的计数值。每个通道存储3个24位字。在这种模式下，FPGA驱动选通脉冲线。选通脉冲驱动为高，直到与测量时间周期一同载入的计数值倒计数为0。计数器被允许计算每个第六时钟。然后，选通脉冲被驱动为低，直到模式改变。当然，可以基于需要的规格改变定时。在其他三个(3)模式下，选通脉冲是一个输入信号。
当微控制器发现累加模式已经完成时(如选通脉冲变低所表明的)，其在此之后驱动模式变换为读模式(Mode＝00)。在这种模式下，装置驱动Nibble总线。在累加模式期间，其将采集的数据提供到微控制器。读出的第一数据为通道0到7的第一脉冲的的计数值。接下来读出的数据为通道0到7的最后一个脉冲的计数值。最后读出的数据为从通道0开始到通道7结束在时间间隔期间产生的脉冲的数量。8个通道有24个字的数据，每通道3个字。每个字在以最低有效半字节位开始的六个4位半字节位内读入。一个半字节在每次选通脉冲下降和升高时被读取。该装置在选通脉冲的上升沿更新为下一个半字节。读模式期间读取了144个半字节(24个字乘以6个半字节。FPGA继续驱动Nibble总线，直到模式改变。模式改变为读模式之后的软件指令序列驱动选通脉冲为低，读取Nibble总线，驱动选通脉冲为高，以读取144个半字节。
              表-管脚排布-TBD
信号名称  I/O  管脚排布 说明
CLK  I  P48 FPGA操作时钟(6MHz)
LCHIN7  I  P83 光频脉冲串，通道7到0
LCHIN6  I  P78
LCHIN5  I  P81
LCHIN4  I  P82
LCHIN3  I  P94
LCHIN2  I  P95
LCHIN1  I  P96
LCHIN0  I  P97
MODE1  I  P72 操作模式：00读，01写，10累加，11其他
MODE0  I  P56
STROBE  I/O  P54 选通脉冲：在写、读和其他模式下输入，在累加模式下输出
NIBBLE3  I/O  P66 Nibble：微控制器与FPGA中间的4位总线。在写和累加模式下输入，在读和其他模式下输出。
NIBBLE2  I/O  P67
NIBBLE1  I/O  P69
NIBBLE0  I/O  P70
CCLK  I  P56 编程时钟
DIN  I  P72 编程数据
CLKOUT  O  P21 输入时钟去除
进一步参考图16，FPGA分为四个块：控制(CTL)、通道逻辑(CHANLOG)、RAM接口(RAMINT)和RAM输出(RAMOUT)。下面将详细描述每个块。CTL提供对其他逻辑块的控制。CHANLOG捕捉8LTF，并产生对RAM的写允许。RAMINT具有用于存储LTF信息的RAM逻辑，RAMOUT在读模式期间控制RAM输出。
出于试验目的，CLK输入在CLKOUT被去除。停止传输(Pullup)模式、半字节和选通脉冲。
CTL块
CTL接收模式输入。它们首先被寄存，以处理由微控制器和FPGA之间的同步导致的亚稳定状态。由于在时钟上没有特别的说明微控制器的输出和保证模式没有不正确的记录，因此，在内部模式寄存器更新以反应新的模式之前，模式呈现两个时钟周期。当记录新的模式时，复位模式用于控制整个装置的逻辑。
选通脉冲也输入到CTL。选通脉冲首先被寄存，以处理任何亚稳定状态，然后被再次寄存，以形成上升和下降沿标志。读模式下的上升沿标志引起RAM寻址到下一半字节的过程提前。当读取RAM数据时，可以在选通脉冲为低时获得数据输出，并可以在跟随选通脉冲的上升沿之后的第三时钟周期内获得下一数值。
CTL还接收Nibble总线数据。在写模式下选通脉冲的上升沿使得Nibble总线向计数器并行负载寄存器写入最低有效半字节。该寄存器为可以移动4位增量的移位寄存器。当产生选通脉冲的上升沿时，每个低位半字节将其数据移动到下一个最高位半字节。数值通过首先移动最高有效半字节、然后移动最低有效半字节而被载入。CTL向RAMINT提供该测量周期，其不管复位模式何时发生都将数值载入到计数器。应当注意，写模式期间由Nibble总线载入的测量周期最好在上升沿选通脉冲之后的三个时钟周期内保持在总线上。用于写入测量周期的软件序列将驱动选通脉冲为低，驱动nibble总线，驱动选通脉冲为高。
当将数值载入到计数器时，CTL提供计数器允许信号，其在累加模式期间允许计数器减去每个第六时钟。产生该允许信号的逻辑在复位模式下复位。
CTL还向由内部模式寄存器解码的其他的块提供模式标志。其还为选通脉冲和Nibble总线提供三态允许信号。在累加模式期间选通脉冲被该装置驱动，否则呈现三态。Nibble总线在其他模式和读模式下被驱动，在另外两个模式下呈现三态。
CHANLOG块
CHANLOG接收8个LTF通道。其首先寄存8个通道，以去除任何亚稳定状态。然后再次寄存通道，以形成上升沿检测信号。该边缘检测信号寄存到8位增量寄存器(ICH)。该寄存器在表明模式开始的复位模式下被清零。位0中的1表示脉冲发生在通道0。位1中的1表明脉冲发生在通道1。如此等等，ICH的位7的高电平表明脉冲发生在通道7。
产生的脉冲信号不大于每2μsec 1个脉冲。FPGA操作于6MHz时钟。ICH寄存器中的1使可以向RAM进行写入(参见RAMINT块)。每个通道在8个时钟周期(循环)内的一个周期内被允许，以产生向RAM的写允许信号。ICH(0)在周期0期间被允许，ICH(1)在周期1期间被允许，以次类推，ICH(7)在周期7期间可以进行写入。每个通道在每个1.33μsec(6MHz(＝167ns)乘以8)，其在要求的2μsec范围之内，发出一个边缘检测信号。循环值为由计数器(SMCNT)的3个最低有效位产生的8位解码数据，该计数器在复位模式下复位(参见RAMOUT)。
周期标志还使得适当的ICH寄存位在时钟周期内复位，其后其用作对RAM的写允许信号。这使得下一个脉冲可以被检测出来。周期标志还防止了两个寄存器捕捉寄存的脉冲信号，从而使得在与该周期相关的ICH寄存位被清零时，边缘信号不会丢失。
CHANLOG还将最高有效地址位输出到RAMINT的RAM2。在累加模式下，该位由8位寄存位(FCH)形成，每个通道一个数据位，基于周期选择一位输出到RAMINT。当第一脉冲发生在通道和写允许信号已经传输到RAMINT时，在FCH中设定一个特殊位。FCH在复位模式下复位，以使RAM2的低地址位存储第一脉冲的时间。高地址位将存储最后脉冲的时间(参见RAMINT)。在读模式期间，最高有效地址位为SMCNT的位3(参见RAMOUT)。
一旦去除了亚稳定状态，CHANLOG还再次寄存LTF(TBD)。在其他模式期间，第二寄存器的输出驱动在Nibble总线(0)上。Nibble总线(1)在其他模式期间驱动为低。
RAMINT
RAMINT包括两个24位宽RAMS(RAM1和RAM2)。向RAM1的输入为其输出脉冲。在累加模式期间，该RAM跟踪具有地址0映射到LTF0到地址7映射到LTF7的每个通道的脉冲的数量。通过寻址SMCNT的3个最低有效位对RAM寻址(参见RAMOUT)。对循环的通道进行脉冲检测时激活的对该RAM的写允许信号由CHANLOG提供。该RAM在通电时清零，而在累加模式期间不被复位，因此，软件可以跟踪每个通道的脉冲计数值的最后数值，以确定该周期内真实的计数值。
输入到RAM2的数据为24位计数值，其在由CTL提供的测量时间周期内发生复位模式时被载入。在累加模式，该计数器被CTL允许，以将每个第六时钟缩减。当由CHANLOG允许时，计数器的数值写入RAM2，同时写入RAM1。当检测到第一脉冲时，低8位地址存储计数器的数值。当检测到最后的脉冲时，高八位地址存储计数器的数值。地址的3个最低有效位为具有由CHANLOG提供的最高有效位的SMCNT(2：0)，其是函数的模式。
选通脉冲在累加模式期间被驱动为高，直到计数值倒计数为0，SMCNT(2：0)等于7。然后允许对RAM的写入。计数值倒计数为零之后等待SMCNT(2：0)等于7，这使得在允许写入之前可以在全部8通道采集信息。然后，在累加模式下，RAMINT将选通脉冲变为低，表明模式完成。
在读模式期间，RAMINT将RAM1和RAM2的输出提供到输出端。
RAMOUT
RAMOUT在读模式期间提供对RAM数据的输出的控制。当CTL向Nibble总线提供三态允许信号时(在读和其他模式下驱动)，RAMOUT控制将12个4位半字节输出到Nibble总线。其还产生SMCNT，其在开始新模式(复位模式)下复位。SMCNT提供对RAM的寻址，并用于产生循环标志(参加CHANLOG)。
RAMOUT产生从0到5计数的3位计数值，并用于选择每字六个半字节中的一个，其在读模式期间输出在Nibble总线上。该计数值在读模式下在选通脉冲的上升沿递增。
SMCNT为5位计数器，其在累加模式在对每个时钟计数。不同通道中的每个时钟在RAM被寻址。在读模式下，只有CNTLOW＝5并且产生选通脉冲的上升沿，计数器才增加。在该情况下，前进RAM地址到下一个字。只有字的所有六个半字节都已被读取，该计数器才向前寻址下一个字。在读模式期间，当SMCNT(4)设定为1时，访问RAM，当为0时，访问RAM2。由此，RAM2的所有16个字都被读出来(SMCNT＝0到15)，其后跟随有RAM1的8个字(SMCNT＝16到23)。输出总共144位半字节。Nibble总线上的数据在选通脉冲的上升沿之后改变约3个时钟周期。用于读取RAM的软件序列将驱动选通脉冲为低，读取，驱动选通脉冲为高。
该设计适用于SpartanXL XCS05XL装置。其具有36个4输入LUT、68个3输入LUT，可获得18个CLB浮点、40个IOB浮点。
根据本发明的另一实施例，可以提供用于光学组件的附件或连接装置，而不需要固定装置或粘结剂。
色度计包括光学组件，其控制光线到光学滤波器/光电检测器对的入射。如此设计塑料壳体，以使得：a)根据印刷电路板(PCB)和组件之间的关系自动对准光学组件；b)根据“a”中的2D关系固定光学组件；和c)将光学组件以1D(距离)关系固定到PCB组件和检测器。如横截面所示。
使用该附件，可以实现用于测量的使用注塑壳体的光学组件的精确和可靠的定位。其消除了对固定装置或粘结剂的需要，减少了安装时间。
参考图17，色度计的外壳如此设计：即使得消除了对固定装置或粘结剂的需要。特别的，注塑外壳包括多个销，当接合时，其彼此互锁。销的接合自动地与装置的两半对准，并锁定该装置。
色度计包括光扩散器，其被压入与扩散器的直径过盈配合的开口。该过盈配合使扩散器精确定位，并将其保持在适当。
从上面的描述中，明显可以看出，本发明在色度计特别是改进的数字色度计上提供了改进的技术。毫无疑问，本领域的技术人员可以对本发明所描述的色度计及其操作方法作出各种改变和改进。因此，上述说明仅用于示例，而不对本发明进行限定。

Claims (14)

1、一种色彩测量装置，包括：
外壳；
多个光电检测器，用于响应感测的光线产生数据；
场可编程门阵列，用于从多个并联的光电检测器读取数据。
2、根据权利要求1所述的色彩测量装置，还包括：
多个信号输出通道，每个都与多个光电检测器中的一个相连，用于响应感测的光线传输由每个光电检测器产生的数据；和
场可编程门阵列，其被构型为接收有多个并联的信号输出通道中的一个输出的数据。
3、根据权利要求1所述的色彩测量装置，还包括：
多个光学滤波器，每个光学滤波器都与多个光电检测器中的一个成对，每个光学滤波器/光电检测器对具有在可见光谱的较长波长端不同重叠波长区域延伸的响应度。
4、根据权利要求3所述的色彩测量装置，还包括：变换器，其将所述对的响应度转换为模拟配色函数的响应度，当所述对暴露于光线以进行色度测量时，其可以提供三基色数值。
5、根据权利要求3所述的色彩测量装置，其中，所述滤波器/光电检测器对提供多个全波长通过电光滤波器。
6、根据权利要求3所述的色彩测量装置，其中，所述滤波器/光电检测器对以阵列方式设置。
7、根据权利要求3所述的色彩测量装置，其中所述滤波器/光电检测器对中的一个具有在全部可见光谱延伸的响应度。
8、一种用于测量色温的色度计，包括：
多个滤波器/光电检测器对，每个都具有在可见光谱的较长波长端的不同重叠波长区域延伸的响应度，其色温由所述色度计测量；
场可编程门阵列，其被编程为累加多个并联的滤波器/光电检测器对的每一个的响应度；和
转换器，其用于将响应度转换为模拟配色函数的响应度，由该函数可提供代表所述色温的数据。
9、根据权利要求8所述的色度计，其中所述光谱由发射源得到。
10、根据权利要求9所述的色度计，其中所述发射源包括光源、视频显示器、辐射体和黑体之一。
11、根据权利要求8所述的色度计，其中，场可编程门阵列包括：
用于从多个并联的滤波器/光电检测器对中的每一个接收响应度的装置；
用于在预定时间周期内累加响应度的装置；和
用于输出累加的响应度的装置。
12、一种用于测量目标的色彩的方法，包括下述步骤：
用多个滤波器对从目标发出的光进行滤波；
检测滤波后的光线，并产生代表检测的滤波后的光线的多个光信号；
同时读取多个光信号；和
基于读取的多个光信号产生输出信号，其代表目标的色彩。
13、根据权利要求12所述的方法，其中，读取步骤包括累加选定时间周期内的多个光信号。
14、根据权利要求12所述的方法，其中，多个滤波器具有在可见光谱中不均匀分布的光传输响应，每个都在可见光谱的较长波长处重叠。
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