DE1797456C3

DE1797456C3 - Farbenanarysator

Info

Publication number: DE1797456C3
Application number: DE1797456A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Dipl.-Ing. Sakai Osaka Kosaka; Sanjiro Dipl.-Ing. Kobe Hyogo Murakami; Mikio Dipl.-Ing. Toyokawa Aichi Naya
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1968-09-30
Filing date: 1968-09-30
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DE1797456B2; DE1797456A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbenanalysator zur Messung der Anteile einer Anzahl von Primärfarben in einer Farbe mit einer der Anzahl der Primärfarben entsprechenden Zahl von photoelektrischen Wandlern mit jeweils unterschiedlichen, in Abhängigkeit von den Primärfarben gewählten spektralen Empfindlichkeiten und einer Matrixschaltung zur Erzeugung von den Primärfarben entsprechenden Meßsignalen durch Verknüpfung der Ausgangssignale der photoelektrischen Wandler sowie mit Anzeigeinstrumenten für die Meßsignale. Ein solcher Farbenanalysator ist aus der GB-PS 1044903 bekannt.

Da in dem bekannten Farbenanalysator (CiB-PS 1044903) die Werte der einfallenden Primärfarben von photoelektrischen Wandlern aufgenommen werden, die logarithmische Werte entsprechend ihren spektralen Empfindlichkeiten abgeben, müssen diese in der Matrixschaltung jeweils mit der Reziproken des Gcgenloganthmus multipliziert werden, um mit linearen Werten weiterrechnen zu können, Verzerrungen treten sosvohl beim Lögärithniieren als auch beim Entlogarithrhieren ein, die zu ungenauen Endergebnissen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten FarbenanalysatoY dahingehend zu verbessern,- daß er tinverzerrte Werte liefert) die an Genauigkeit die Werte des bekannten Farbenanalysaturs übertreffen. Die Lösung dieser Aufgabe ist mit den Maßnahmen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gefunden worden. Der Farbenanalysator nach ί der Erfindung liefert aufgrund der neuen Schaltung mit den photoelektrischen Wandlern Ausgangsströme, die dem Licht, welches darauffällt, über einen weiten Bereich der Helligkeit proportional sind. Damit ist der Farbenanalysator in der Lage, durch den

ίο Matrixkreis mit der Lösung von mehreren linearen Gleichungen die Strahlungsenergie jeder Primärfarbvalenz mit hoher Genauigkeit festzustellen, denn der Proportionalstrom macht es möglich, eine Rechnung auf der Basis von linearen Gleichungen durchzuführen.

Dazu kommt, daß die Verwendung von photovoltaischen Zellen, wie Silizium-Blau-Zellen, rapides Ansprechen, Unempfindlichkeit gegen Temparaturveränderungen und stabile Ausgänge, unbeeinflußt von den Lichtverhältnissen vor und nach der Messung gewährleistet Der Aufbau der Schaltung des neuen Farbenanalysators ist dem des bekannten Farbenanalysators durch die geringe Anzahl von elektronischen Elementen überlegen. Mit der Rückkopplung werden eventuelle kleine Fehlanzeigen korrigiert.

Zweckmäßigerweise ist die Matrixschaltung als austauschbare Einheit ausgebildet, wobei insbesondere eine Schalteinrichtung zur wahlweisen Verbindung einer von mehreren unterschiedlich ausgelegten

jo Matrixschaltungen mit den photoelektrischen Wandlern und den Anzeigeinstrumenten vorgesehen ist. Mit einem so ausgebildeten Farbenanalysator lassen sich die Farbenanalysen mit wenigen Handgriffen schnell durchführen.

j5 Das Ausgangssignal der Matrixschaltungen kann als Eingangssignal einer automatischen Farbeinstellungsvorrichtung an einem Fernsehgerät verwendet werden.

Die Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Die Matrixschaltungen werden hierbei auch als Rechenkreis bezeichnet.
In der Zeichnung zeigt

•ti Fig. 1 ein Schaltbild der relativen Strahlungsenergie von drei Primarfarbvalenzen über der Wellenlänge.

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Farbenanalysators,

Fig. 3 ein Schaubild der relativen spektralen Empfindlichkeit vnn drei Photowandlern über der Wellenlänge,

Fig. 4 ein Stromkreis, der für die Verwendung in einem weiteren Ausführungsbeispiel eingesetzt wird.

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform,

Fig ft ein Schaltbild eines Speichergerätes zur Verwendung in einem Gerät nach der Erfindung, und Fig. 7 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung des Stromkreises nach Fig. 4.

In Fig 1 sind B₁, G₁ und R_x die Primärfarbwerte öder Kennwerte der spektralen Verteilung der Ener^ , gie einer Primärfarbe einer Lichtquelle über der Wellenlänge. Mari stehtj daß sich die Primärfarbwerte einer solchen Farbe normalerweise überlappen, was ihre

Analyse erschwert

Fig. 2 stellt sin Blockschaltbild des Färbehariälysätors dar, Zu analysierende Lichtstrahlen durchlaufen ein optisches System 5, fallen durch nicht dargestellte

M 97456

Farbfilter auf Photowandler, die Signale an drei Schaltungen 6 abgeben. Diese Schaltungen 6 erzeugen Ausgänge, die der einfallenden Strahlung jeweils nach Gewichtung mit einer der in Fig. 3 dargestellten Empfindlichkeiten der Photowandler proportional sind und als C_B, C_ü und C, wiedergegeben werden. Die Ausgänge C_B, C_c und C_R werden in den Rechenkreis 8 eingegeben, in dem die Rechnung ausgeführt wird.

Der Rechenkreis 8 erzeugt einen Strom entsprechend den Anteilen X_B, X_a und X_R der Primärfarbwerte in dem untersuchten Licht. Hierauf spricht das Anzeigegerät 7 an und zeigt die Werte jeder der drei Primärfarbvalenzen an.

Einen wesentlichen Abschnitt aus einem Schaltbild einer Ausführungsform des Farbenanalysators, das weiter unten anhand von Fig. 7 erläutert wird, ist der Stromkreis nach Fig. 4. In diesem Stromkreis sind als Photowandler Silizium-Fotozellen 9, 10, 11 eingesetzt, deren Ausgang durch Differenzverstärker 16, 17, 18 verstärkt wird Teil der Matrix M sind Rückkopplungswiderstände Rl, R2 und R3. Dir Silizium-Foto-Zellen weisen unter kurzgeschlossenen Bedingungen eine Lichtstromkennlinie von linearer Charakteristik auf. Bei den Widerständen Rl, Rl und R3 handelt es sich um einstellbare Widerstände, die im Rückkopplungskreis jedes der Differenzverstärker 16, 17 und 18 liegen. Wird der Ausgangsstrom aus einem derartigen Photowandler durch / und die Menge des einfallenden Lichtes durch E ausgedrückt, ergibt sich im Kurzschlußbetrieb die Beziehung i = K ■ E, wobei K eine für jeden Wandler eigentümliche Konstante ist. Unter Elelastung werden dagegen beim Einfall von Licht die Lichtstromwerte zu / = K ■ E', wobei f eine von der Stärke des einfallenden Lichtes und der Belastungsimpedanz abhängige veränderliche Größe ist. Im vorliegenden FaI! ist die Erzeugung von Ausgangsströmen erwünscht, die proportional zur Stärke des einfallenden Lichtes sind. Deshalb w'rd die Belastungsimpedanz bei jedem Wandler in dem entsprechenden Stromkreis auf Null eingestellt. Der Photowandler 9 beispielsweise ist an einen Differenzverstärker 16 angeschlossen, dessen Ausgangsspannung so an einen Rückkopplungswiderstand Rl rückgekoppelt ist. daß die Belastungsimpedanz de^r Wandlers 9 gleich Null vird. Diese Rückkopplungsschaltung stellt einen Teil der Matrixschaltung M dar. Die Eingangsimpedanz des Differenz verstärkes wird dabei durch die Verwendung von Feldeffekttransistoren bestimmt, wodurch die beiden Endpole des Wandlers die gleiche Spannung haben. Entsprechend werden äquivalenten Belastungsimpedanzen der Wandler 10. 11 mit Hilfe der Rückkopplungswiderstande Rl. /?3 über die Differenzverstärker 17, 18 zu Null gemacht

In Fig. 4 dienen die Punkte a . h und «■' als Stromabnahmepunkte für einen Nebenstromkreis, und solche Punkte haben im allgemeinen verschiedene Spannungen. Beispielsweise hangt die Spannung am Punk ι α' von der Menge des durch den Rückkopplungswidprstand Rl fließenden Stromes ab, und der durch einen anderen Widerstand r, des Nebenstromkreises eier F¹Ig. 4 fließende Ström hangt von der Spännung am Punkt b' ab. Eine Farbe mit dem Wert W_x für die spektrale Energieverteilung fällt auf die Photowandler 9,10 und Ii, so daß die Ausgangssfrörrte C_B, C₀ Und C_R erzeugt werden, Die Ausgangsströme fließen durch die Widerstände Rt_s r,, /;' und η" mit i von 1 bis 3. Hier ist der Ausgangsstrom C_g ein lichtelektrischer Strom, der durch die einfallende Strahlungsenergie der Spektralverteilungscharakteristika B_x, G_x, R_x , der Primärfarbvalenzen auf den photoelektrischen Wandler 9 erzeugt ist.

Durch geeignete Wahl der Widerstände lassen sich Einflüsse der spektralen Energie der Primärfarbvalenzen G_x und R_x auf den photoelektrischen Wandler 9 beseitigen. Aufgrund der einfallenden Strahlungsenergie fließt der Strom /_fl, der nur durch die spektrale Energie der Farbvalenz B_x bewirkt wird, durch den Rückkopplungswiderstand Rl des Differenzverstärkers 16, und die Ausgangsspannung beträgt V_B als Produkt von Widerstand Rl und Strom I_B. Was die Ausgänge C_c und C_R betrifft, ist die Ausgangsspannung V_ü ein Produkt aus Rl und /_c und die Ausgangsspannung V_R ein Produkt aus R3 und I_R und diese Ausgangsspannungen V_B, V_c und V_R können jeweils die Ausgänge X_B, X_c, X_R anzeigen,

>υ die dem Licht aus der KathodenröH-; des Fernsehgerätes entsprechen

Bei dieser Anordnung drücken die Spannungen V_B, V₀ und V_R zwischen den jeweiligen Punkten α, α' bzw. b, b' bzw. c, c', die Werte X_B, X_G und X_R der Primärfarbvalenzen einer z. B. untersuchten FarbfernsetiKathodenröhre aus.

Bei der Schaltung nach Fig. 4 kann der mit einer gestrichelten Linie eingefaßte Rechenkreis M mit den darin enthaltenen RückkopplungsMderständen Al,

ju R1 als abnehmbares Teil austauschbar gemacht werden, und die Photowandler können gegen Speicher ausgewechselt werden.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß bei den Spektralcharakteristika von Farbvalenzen unterschiedli-

J5 eher lumineszierender Substanzen von Fernsehbildröhren erhebliche Differenzen bestehen. Deshalb kann es zweckmäßig sein, den Matrixkreis oder Rechenkreis (beispielsweise den Matrixkreis M nach Fig. 4) für jeden Meßvorgang zu kalibrieren, um auf

W die Spektralcharakteristika der lumineszierenden Substanzen jeder Farbfernsehbildröhre, die untersucht werden soll, abgestimmt zu werden. Zu diesem Zweck müßte jede Farbvalenz, die in dem Farbfernsehschirm produziert wird, gemessen werden, und alsdann der Widerstandswert der einzelnen Widerstände in dem Rechenkreis so variiert werden, daß jedes Anzeigegerät eine Menge anzeigt, die der Energie der entsprechenden Farbvalenz proportional ist.

Für ein Farbfernsehgerät ist eine Kalibrierung ausreichend. Hat man aber die Absicht, die Strahlungsenergie der Farbvalenz einer Vielzahl von verschiedenen Typen von Farbfernsehgeräten zu messen, dar.n sollte die Kalibrierung jedesmal erfolgen, wenn der Farbiernsehschirm, der gemessen werden soll, ausgewechselt wurden ist.

Versuche haben ergeben, daß man beim Kalibrieren unbedingt einen besonderen Fernsehapparat vorbereiten sollte, der sich dazu eignet. Vergleichs- und Standardfarben abzustrahlen. Fur jede Messung von

bo unterschiedlichen Arten von Farbfernsehgeräten erfordert jedes Farbfernsehgerät ein Standardfarbausstrahiungsgerat, das die gleichen Charakte'/istika wie das Farbfernsehgerät hat.

Dieser manchmal unvertretbare Aufwand wird ge-

maß einer Weiterbildung des Farbanalysators vermieden, der in Fig. 5 dargestelt ist und₍ wie bereits bei der Erläuterung des Stromkreises nach Fig. 4 erwähnt, vori Rechenkreisen Gebrauch macht, die als

austauschbare Blockcinheitcn ausgebildet sind, die lösbar in den Fafbanalysatof eingesetzt werden. Eine Vielzahl von austauschbaren Rechenkreisen sieht man für getrennte Kalibrierungen Vor. Dazu hat man noch ein Speichergerät Sp, das man gegen den Photowandler austauschen kann. Jeder dieser Rechenkreise ist so vorkalibriert, daß er auf unterschiedliche Charak^ teristika der Spektfalencrgieverteiluhg von Farbvalenzen abgestimmt ist, die die luminesziereriden Substanzen von verschiedenen Farbfemsehschirmen abgeben. In solchen vorkalibrierten Rechenkreisen kann die Messung von Farben, die Von Unterschiedlichen Kathodenröhren ausgestrahlt werden, auf einfache Weise durch Auswechseln von Rechenkreisen durchgeführt werden, die für die Kathodenröhre, die gemessen werden soll, greifbar sind.

Irrt oberen Teil von Fig. 5 sieht man schematisch dargestellt einen Speicher Sp und eine Matrix M. die im unteren Teil der Fig. 5 zu einem Blockschaltbild eines Farbenanalysators vereinigt sind. Das Speichergerät enthält hier die drei Schaltungen 6 (Fig. 2) und Silizium-Foto-Zellen 9, 10, 11 (Fig. 4). Die Ausgänge C_n, C₀ Und C_R gehen in die Matrix (V/ ein, die auf die Meßgeräte 12ß,12G und 12/? die errechneten Signale abgibt. Eine Stromquelle ist mit E bezeichnet, der Wechselstromeingang in die Stromquelle ist mit AC bezeichnet.

Es Versteht sich, diiß eine Vielzähl von solchen vorkalibricfien Rcchelikreisen in dem Farbenarialysatof in Verbindung mit einem Wählschalter eingebaut ) werden körinen, der am Gehäuse befestigt ist, so daß die gleiche Wirkung erzielt wird wie beim Auswechseln einschjebbäfer Rechenkreise_s nur dadurch* daß man den Wählschalter auf eineii gewünschten Rcchenkreis umschaltet.

in Der auswechselbare SpeicherSp nach Fig. 5 kann bei dem Farbenanalysalor mil Silizium-Fotozellen entsprechend Fig. 6 ausgebildet sein. Mit A11, A12, A 13; A 21, A22, A 23 und A 31, A 32, A33 sind Ladeteilelemente bezeichnet, die bei entsprechender Betä-

I) tigung der Mehrfachumschalter 13, 14 und 15 entsprechende elektrische Ströme durch die einzelnen Stromkreise fließen lassen.

Ein komplettes Schaltbild für den Farbanalysator ist in Fig. i dargestellt. Im unteren Teil ist die Matrix

2i) mit den drei einstellbaren Rückkopplungswiderständen zu sehen, deren Ausgänge auf die Anzeigegeräte 12ß, 12G und 12/? gehen. Im oberen Teil erkennt man die mit SBC bezeichneten Silizium-Fotozellen und die als Feldeffekttransistoren ausgebildeten Differenzverstärker. In der Schaltung wird der Stromkreis nach Fig. 4 verwendet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Farbenanalysator zur Messung der Anteile einer Anzahl von Primärfarben in einer Farbe mit

a) einer der Anzahl der Primärfarben entsprechenden Zahl von photoelektrischen Wandlern mit jeweils unterschiedlichen; in Abhängigkeit von den Primärfarben gewählten spektralen Empfindlichkeiten,

b) einer Matrixschaltung zur Erzeugung von den Primärfarben entsprechenden Meßsignalen durch Verknüpfung der Ausgangssignale der photoelektrischen Wandler,

c) Anzeigeinstrumenten für die Meßsignale
dadurch gekennzeichnet, daß

d) die photoelektrischen Wandler aus Photoelementen (6; S_B, S_G, S_R; SBC) bestehen,

e) jedes Photoelement (6; S_B, S_G, S_R; SBC) zwecks Kurzschlußbetrieb jeweils zwischen die Eingangsklemmen eines rückgekoppelten Differenzverstärkers (16, 17, 18) geschaltet ist,

f) im Rückkopplungszweig eines jeden der Differenzverstärker (16, 17, 18) ein einstellbarer Widerstand (Al, R2, R3) liegt, der Bestandteil der Matrixschaltung (M) ist.

2. Farbenanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixschaltung (M) als austauschbare Einheit ausgebildet ist.

3. Farben?nalysator nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch eine Schalteinrichtung zur wahlweisen Verbindung einer vcii mehreren unterschiedlich ausgelegten Mdtrixschaltungen (M) mit den photoelektrischen Wandlei ι (S_B, S_G, S_R) und den Anzeigeinstrumenten (12_ß, 12_C, 12„).