TWI408698B - 二維亮度色度計的校正裝置 - Google Patents

Description

二維亮度色度計的校正裝置

本發明是有關於一種亮度色度計校正技術，可以對一待校正儀器做二維的色度與亮度校正。

平面式的顯示器，其影像是由畫素陣列所組成。每一個畫素由三個原色次畫素所組成，例如是紅綠藍的三個次畫素分別顯示對應每一個原色灰階度，因而構成所要的色彩與亮度，進而組成一彩色影像。

顯示器產業的競爭，帶動了產業界對影像品質與產品品質的重視，因此儀器的標準則格外受到重視。不僅如此，隨著背光模組的研發，如LED背光源、不同色溫背光、OLED背光...等，亦影響儀器校正結果。

影像品質的評估從客觀量測的角度來看，其是以亮度色度計或相關量測儀器來進行評價。因此，顯示器的色度與亮度的校正就很重要。一般量測儀器所有的階調特性則需要依靠廠商自行做校正。而且，在儀器校正上，不同色溫與不同亮度會需要不同的標準光源。光源的光譜也會跟標準光源有差異。面對這些標準的缺乏，亮度階調特性標準器則有建立的必要。

本發明的一實施範例提供一種二維亮度色度計校正 裝置，可以輸出一均勻光源給來對待校正儀器做色度與亮度的校正。

本發明的一實施範例提供一種二維亮度色度計校正裝置包括一光源單元、一光導單元、一感測單元、一控制單元以及一校正單元。光源單元產生一標準光源。光導單元接收且調制該標準光源以輸出一均勻化光源。感測單元偵測該光源單元的光源資訊，其包括一光源特性與一溫度特性。控制單元由感測單元獲取光源資訊，再回饋控制光源單元的標準光源。校正單元用以校正一待校正儀器的色彩與亮度特性。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

當量測儀器為二維影像式的亮度色度計時，其校正方式需要色度、亮度校正與影像場曲校正，透過亮度階調標準器，再經過校正元件與濾光片並經過演算法計算可校正二維影像式的亮度色度計。

亮度階調標準器可產生一均勻的面光源，且光源的色溫、亮度、可模擬背光源變化...等。不僅可提供背光源的研究，也可以使業界在實際運用時有一標準追溯方式，可解決製造商與中下游廠商或消費者因量測結果不一造成的各種糾紛。本發明提出二維亮度色度計校正裝置，除了提供均勻的測試光源外，也可以對待校正儀器做色度與亮度 的校正，使校正後的待校正儀器可以用來做後續量測顯示器之用。

以下舉一些實施範例來說明本發明，但是本發明並不僅限於所舉的實施範例，且實施範例之間也可以適當相互結合。

圖1繪示依據本發明的一實施範例，二維亮度色度計校正裝置示意圖。參閱圖1，本實施範例的二維亮度色度計校正裝置例如其可以利用光偵測器104與溫度感測器106做光源的回饋控制，光源單元50可用LED元件100當作光源，構成一LED光源單元。對於一個光源單元50，其可以由多個LED元件100與一致冷散熱單元102組成。

LED元件100可用循序式點亮或連續電流點亮，藉由光偵測器104量得不同LED元件100的光特性，例如亮度、色度、相對色溫...等特性。溫度感測器106得到LED 100元件的溫度，再由回饋裝置將溫度與光特性資訊於調整LED元件100的特性。光源單元50所產生的光源，藉由光導單元52的輸入端110進入。光導單元52例如是積分球，用以混成均勻面光源在輸出端118輸出。光導單元52也可以例如藉由感測器116做調整，感測器116包括視效函數偵測器V(λ)。

在固定LED的光特性下，藉由控光元件112以調整進光量而改變輸出光量，以達到亮度階調之標準裝置。光源單元50在另一實施範例亦可用CCFL取代，如後面圖4的設置。控光元件112可以用以改變輸出光量。光導單元 52內也有擴散板114使輸出端118之面光源均勻化。

利用由光導單元52輸出的階調特性的標準光源，給一待校正儀器(device under test，DUT)300進行量測，得到量測的色度資訊與亮度資訊。接著透過色彩與均勻性校正器302做均勻性校正(Uniformity calibration)與色彩校正(Color calibration)，以得到校正待校正儀器300的二維影像色度亮度計之亮度均勻性與色度校正的校正資料。此校正資料可以用來校正待校正儀器300，使待校正儀器300可精準的量測及評估顯示裝置，如顯示器、照明光源及發光元件之光學特性或做為測色儀器之使用。

另外，在光導單元52的輸出端118可以依需要再設置一穿透式濾光片119，配合影像畸變校正器304，可以量測解析度與/或影像畸變量，更也可透過影像畸變校正器304的校正，將待校正儀器300由於鏡頭造成的影像畸變或是儀器的電子或光學元件造成的影像畸變校正回來。

圖2繪示依據本發明一實施範例，二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。參閱圖2，光源單元50可以由至少一個發光二極體光源單元(LED set #1-n)122。發光二極體光源單元122包括多個LED元件124與一致冷散熱單元126。LED元件124的光特性可以相同或不同。致冷散熱單元126是用來散熱。由光源單元50發出的標準光，由感測單元128做量測。感測單元128包括光特性偵測單元130、溫度偵測單元132、以及視效函數偵測單元134。光特性偵測單元130用以偵 測光源單元50的光源特性參數。光源特性參數包括光源之色度、亮度、光譜、與相關色溫之至少其一，並回饋此光特性參數給控制單元142。溫度感測單元132用以偵測光源單元50的溫度特性。視效函數偵測單元134用以偵測光導單元52的光源特性。

光導單元52包括光輸出調整單元140，以調整接收標準光源的一入光量。光輸出調整單元140例如可以藉由控光元件112的調整，透過該感測單元控制標準階調特性。光導單元52還包括一光均勻化單元138使該標準光源均勻化。該光均勻化單元138包括積分球與擴散片的至少其一。

控制單元142包括一溫度控制單元144、一光特性控制單元146、一循序控制單元148以及一回饋控制單元150。溫度控制單元144接收感測單元128的輸出資訊以控制光源單元50與溫度相關的光特性。光特性控制單元146接收感測單元128的一輸出資訊以控制光源單元50的光特性。循序控制單元148控制光源單元50使依照一時間順序點亮光源單元50的多個發光二極體光源單元122。回饋控制單元150接收感測單元128的輸出資訊，以回饋此輸出資訊給光源單元50。

又，光特性控制單元146控制光源單元50的光特性包括相關色溫、亮度、光譜、以及色度之至少其一。溫度控制單元144控制光源單元50的溫度，以調整與溫度相關的光輸出特性。

校正單元包括標準色彩資料庫164與亮度資料庫174， 色彩校正處理單元168以及均勻性校正處理單元176。一般而言，色彩校正處理單元168根據標準色彩資料庫164經計算處理後對待校正儀器(DUT)160做色彩校正，且將色彩校正資訊170輸出做為待校正儀器160之後的校正。均勻性校正處理單元176根據亮度資料庫174對待校正儀器160做均勻性校正，且將亮度校正資訊178輸出做為待校正儀器160之後的校正。

較詳細而言，標準色彩資料庫164與亮度資料庫174是在該標準光源所設定的階調下之色度資料與亮度資料，分別提供給色彩校正處理單元168與均勻性校正處理單元176使用。色彩校正處理單元168是對待校正儀器160所量測的一色彩資料162與標準色彩資料庫164之間做計算處理，其例如是以對應三個標準原色的三個刺激值，色彩三刺激值係根據CIE1931-XYZ推導而來，為相關於人眼對色彩的感知訊號，標準原色例如為IEC 61966-2-1：1999定義之sRGB色彩空間。利用標準原色與待校正儀器160所量測之該色彩資料162做計算以得到待校正儀器160的一色彩校正資訊170。

均勻性校正處理單元176是對待校正儀器160所測的一亮度資料172與亮度資料庫174之間做計算處理，以得到待校正儀器160的亮度校正資訊178，用來校正待校正儀器160的亮度。

以下描述色彩校正處理單元168與均勻性校正處理單元176的計算機制。色彩校正處理單元168是根據三個原 色做校正計算。

於式(1)，[Xci,Yci,Zci]代表在顏色空間的三個由待校正儀器160所量到的顏色資料座標值。經過色彩校正資訊[LUT_k ]的校正矩陣運算後的得到校正後的色彩[Xⁿ ci,Yⁿ ci,Zⁿ ci]。至於[LUT_k ]的矩陣資料是藉由三個原色例如紅(R)綠(G)藍(B)三個顏色分別校正所得例如式(2)所示先進行紅光校正資訊計算。例如[X_R ,Y_R ,Z_R ]是資料庫164對於紅光的三個刺激值的色彩資料，[X_RS ,Y_RS ,Z_RS ]是待校正儀器所量得紅光的三個刺激值的色彩資料，經由計算得出紅光的轉換矩陣[LUT₁ ]。接著例如計算紅光校正轉換後對綠光的校正轉換矩陣[LUT₂ ]，其如式(3)的計算。依相同的方式 再對藍光計算出校正轉換矩陣。當然完整的校正可以再包含其他的轉換，但依相同的計算方式最後可以得到完整的校正轉換矩陣[LUT_k ]。此校正轉換矩陣[LUT_k ]即是色彩校正資訊170，可以供待校正儀器的色彩校正。

另外針對亮度均勻的校正，從待校正儀器所量得的亮度分佈例如式以畫素為單位矩陣分佈，而亮度資料庫所儲存的亮度分佈也以畫素為單位矩陣分佈。二者比對後就可得到每一個畫素的修正量，即是亮度校正資訊178，如此待校正儀器的亮度可以被校正。

另外，除了色彩與均勻度的校正外，依照需要也可以再配置一穿透式濾光片119在光導單元52的輸出端。圖3繪示依據本發明一實施範例，二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。參閱圖3，從光導單元52的輸出可以由一穿透式濾光片180做檢測。穿透式濾光片180包括傾斜邊緣圖案(slang edge pattern)180A，格狀圖案(grid pattern)180B以及各種圖案180C所組成。由穿透式濾光片180的輸出光給待校正儀器(DUT)182，另外經過格狀圖案180B的輸出提供後續的參考資料。待校正儀器182接收經過穿透式濾光片180的光後藉由解析度量測單元184，做解析度的分析與校正。待校正儀器182接收經過穿透式濾光片180的光後也藉由影像畸變量測單元186，量測影像畸變量。又，影像畸變校正單元188接收量測的影像畸變量與從格狀圖案180B的輸出資料做分析，以得到影像畸變資料，用以校正待校正儀器182。

前述的實施例中，標準光源是由LED所產生，然而其不是唯一的方式，例如也可以使用冷陰極螢光燈(CCFL)的光源。圖4繪示依據本發明一實施範例，二維亮度色度計校正裝置示意圖。參閱圖4，本實施例的光源例如採用冷陰極螢光燈裝置200，對於一組的光源單元202包括擴散片204、冷陰極螢光燈管206與以及光導片208。如此，冷陰極螢光燈裝置200可以輸出一光源給後續的光導單元52，如圖1所描述，於此不繼續描述。

圖5繪示依據本發明一實施範例，圖4的二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。參閱圖5，就系統而言，冷陰極螢光燈裝置200包括擴散片204、冷陰極螢光燈管206、以及光導片208。冷陰極螢光燈裝置200的輸出光由光導單元再進一步均勻化後產生標準光，其與圖2的機制相同，於此不再描述。至於控制單元212，其接收感測器116，包括視效函數偵測器V(λ)的偵測後，由光特性控制單元214分析光特性後，其回饋單元216輸出控制訊號給光導單元52以控制光輸出調整單元140。由光導單元52輸出的標準光可以用來對待校正儀器做校正，如圖2所述。

圖6繪示依據本發明一實施範例，圖4的二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。圖6與圖3的校正機制相似，但是光源是由冷陰極螢光燈裝置200所產生，其如圖5所描述。

本發明除了能提供一均勻光源當作標準給待校正儀器使用外，也至少具有校正功能，使待校正儀器的色彩與 亮度均勻度可以再被校正。如此待校正儀器校正後可以依照一致的標準例如對顯示器做量測，以達到量測的標準。另外，本發明也可以做解析度的量測以及影像畸變的校正。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

50‧‧‧光源單元

52‧‧‧光導單元

100‧‧‧LED元件

102‧‧‧致冷散熱單元

104‧‧‧光偵測器

106‧‧‧溫度感測器

110‧‧‧輸入端

112‧‧‧控光元件

114‧‧‧擴散板

116‧‧‧感測器

118‧‧‧輸出端

119‧‧‧濾光片

122‧‧‧LED set #1-n

124‧‧‧LED元件

126‧‧‧致冷散熱單元

128‧‧‧感測單元

130‧‧‧光特性偵測單元

132‧‧‧溫度偵測單元

134‧‧‧視效函數偵測單元

138‧‧‧光均勻化單元

140‧‧‧光輸出調整單元

142‧‧‧控制單元

144‧‧‧溫度控制單元

146‧‧‧光特性控制單元

148‧‧‧循序控制單元

150‧‧‧回饋控制單元

160‧‧‧待校正儀器(DUT)

162‧‧‧色彩資料

164‧‧‧標準色彩資料庫

168‧‧‧色彩校正處理單元

170‧‧‧色彩校正資訊

172‧‧‧亮度資料

174‧‧‧亮度資料庫

176‧‧‧均勻性校正處理單元

178‧‧‧亮度校正資訊

180‧‧‧穿透式濾光片

180A‧‧‧傾斜邊緣圖案

180B‧‧‧格狀圖案

180C‧‧‧擴充檢測圖案

182‧‧‧待校正儀器(DUT)

184‧‧‧解析度量測單元

186‧‧‧影像畸變量測單元

188‧‧‧影像畸變校正單元

212‧‧‧控制單元

214‧‧‧光特性控制單元

216‧‧‧回饋單元

300‧‧‧待校正儀器(DUT)

302‧‧‧色彩與均勻性校正器

304‧‧‧影像畸變校正器

圖1繪示依據本發明的一實施範例，二維亮度色度計校正裝置示意圖。

圖2繪示依據本發明一實施範例，二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。

圖3繪示依據本發明一實施範例，二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。

圖4繪示依據本發明一實施範例，二維亮度色度計校正裝置示意圖。

圖5繪示依據本發明一實施範例，圖4的二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。

圖6繪示依據本發明一實施範例，圖4的二維亮度色度計校正裝置的系統方塊示意圖。

50‧‧‧光源單元

52‧‧‧光導單元

100‧‧‧LED元件

102‧‧‧致冷散熱單元

104‧‧‧光偵測器

106‧‧‧溫度感測器

110‧‧‧輸入端

112‧‧‧控光元件

114‧‧‧擴射板

116‧‧‧感測器

118‧‧‧輸出端

119‧‧‧濾光片

300‧‧‧待校正儀器

302‧‧‧色彩與均勻性校正器

304‧‧‧影像畸變校正器

Claims (22)

1. 一種二維亮度色度計校正裝置，包括：一光源單元，產生一標準光源；一光導單元，接收且調制該標準光源以輸出一均勻化光源；一感測單元，偵測該光源單元的一光源資訊，包括一光源特性與一溫度特性；一控制單元，由該感測單元獲取該光源資訊，再回饋控制該光源單元的該標準光源；以及一校正單元，以校正一待校正儀器的色彩與亮度特性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之二維亮度色度計校正裝置，更包括一濾光片單元設置於該光導單元的一輸出端，量測該均勻化光源的解析度與/或校正影像場曲特性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該光源單元是至少一個發光二極體光源單元包括複數個發光二極體元件與一致冷散熱單元。
4. 如申請專利範圍第3項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該些發光二極體元件具有不同光特性。
5. 如申請專利範圍第3項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該感測單元包括一溫度感測元件，該致冷散熱單元連接該溫度感測元件，以調整該光源單元的溫度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該光導單元包括： 一光輸出調整單元，以調整接收該標準光源的一入光量；以及一光均勻化單元，使該標準光源均勻化。
7. 如申請專利範圍第6項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該光導單元的該光輸出調整單元包括控光元件，該控光元件可以為光圈或孔徑，透過該感測單元控制一標準階調特性。
8. 如申請專利範圍第6項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該光導單元的該光均勻化單元包括積分球與擴散片的至少其一。
9. 如申請專利範圍第1項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該感測單元，包括：一光偵測器，以偵測該光源單元的該光源特性；一溫度感測器，以偵測該光源單元的該溫度特性；以及一視效函數偵測器，以偵測該光導單元的一光源特性。
10. 如申請專利範圍第9項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該光偵測器偵測一光特性參數包括光源之色度、亮度、光譜、與相關色溫之至少其一，並回饋該光特性參數給該控制單元。
11. 如申請專利範圍第9項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該溫度感測器偵測一光源溫度參數，並回饋該光源溫度給該控制單元。
12. 如申請專利範圍第9項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該視效函數偵測器偵測該光導單元中的該光源特性，並且回饋該光源特性給該控制單元，以控制該光導單元輸出的該均勻化光源的一出光量。
13. 如申請專利範圍第12項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該光導單元包含一控光元件，該控光元件根據回饋的該光源特性而控制該出光量。
14. 如申請專利範圍第1項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該控制單元包括：一光特性控制器，接收該感測單元的一輸出資訊以控制該光源單元的一光特性；一溫度控制器，接收該感測單元的該輸出資訊以控制該光源單元的一溫度；一循序控制器，控制該光源單元使依照一時間順序點亮該光源單元的多個發光二極體光源單元；以及一回饋控制器，接收該感測單元的該輸出資訊，以回饋該輸出資訊給該光源單元。
15. 如申請專利範圍第14項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該光特性控制器控制該光源單元的該光特性包括相關色溫、亮度、光譜、以及色度之至少其一。
16. 如申請專利範圍第14項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該溫度控制器控制該光源單元的該溫度，以調整與該溫度相關的光輸出特性。
17. 如申請專利範圍第1項所述之二維亮度色度計校 正裝置，其中該校正單元包括：一標準色彩與亮度資料庫；一色彩校正處理單元，根據該標準色彩與亮度資料庫對該待校正儀器做色彩校正；以及一均勻性校正處理單元，根據該標準色彩與亮度資料庫對該待校正儀器做均勻性校正。
18. 如申請專利範圍第17項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該標準色彩與亮度資料庫是在該標準光源所設定的階調下之色度資料與亮度資料，分別提供給該色彩校正處理單元與該均勻性校正處理單元使用。
19. 如申請專利範圍第17項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該色彩校正處理單元是對該待校正儀器所量測的一色彩資料與該標準色彩與亮度資料庫之間做計算處理。
20. 如申請專利範圍第19項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該色彩校正處理單元是以對應三個標準原色的三個刺激值與該待校正儀器所量測之該色彩資料做計算以得到該待校正儀器的一色彩校正資訊。
21. 如申請專利範圍第17項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該均勻性校正處理單元是對該待校正儀器所測的一亮度資料與該標準色彩與亮度資料庫之間做計算處理。
22. 如申請專利範圍第21項所述之二維亮度色度計校正裝置，其中該均勻性校正處理單元將量測的該亮度資 料與該標準色彩與亮度資料庫所設定之一均勻性資料互相計算，以得到該待校正儀器的一亮度校正資訊。