TWI516748B - Color analyzer calibration system and method - Google Patents

Description

色彩分析儀校正系統及方法

本發明係關於一種儀具校正系統及方法，特別是關於一種色彩分析儀校正系統及方法。

色彩分析儀(display color analyzer)為調校液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)的色度座標(chromaticity coordinate)及亮度(luminance)測量的必備儀器；亦可使用於發光二極體(light emitting diode，LED)的校驗，為光電工業之生產管制的重要環節，其準確度會影響產品品質的優劣。目前，關於色彩分析儀校正技術，主要方法為利用訊號產生器輸入測試影像訊號到預設顯示器，定義此預設顯示器為一標準顯示器，待校正的色彩分析儀對該標準顯示器量測得一色溫(color temperature)之器示值，並與標準顯示器的色溫之標準值做比較，得到一色溫的器差值，再藉由該色溫的器差值調整該色彩分析儀所量得之該色溫座標值。

上述方法只針對白光的色溫測試影像執行校正，並無法保證色度圖(chromaticity diagram)內的其餘色度座標是否亦準確，同時顯示器產生的測試影像有均勻性的疑慮，也不易調整各色度座標以滿足高演色性(color rendering index)的需求，而且需使用訊號產生器、記憶體模組、及電腦控制的高成本缺點等問題。

因此，只由白光的色溫測試影像執行校正，並不符合目前業界的品管需求，必須保證色度圖(chromaticity diagram)內的其餘色度座標亦為準確。所以目前業界極需發展出一種色彩分析儀校正方法及系統，可以同時校正待測色彩分析儀之亮度與色度座標，如此一來，方能同時兼具成本與時效，快速、準確完成色彩分析儀之校正工作。

鑒於上述習知技術之缺點，本發明之主要目的在於提供一種色彩分析儀校正系統及方法，整合一頻譜儀、一積分球、一電路控制單元等，以快速、準確完成色彩分析儀之校正工作。

為了達到上述目的，根據本發明所提出之一方案，提供一種色彩分析儀校正方法，其步驟包括：(A)提供一設置有紅、藍、綠三光源之積分球，利用一頻譜儀於該積分球之一開口分別量測紅、藍、綠之光頻譜；(B)由該紅、藍、綠之光頻譜得到一第一標準值，根據該第一標準值調整該紅、藍、綠三光源之光強度而得一第二標準值(C)提供一待測色彩分析儀於該開口量測而取得一器示值；(D)根據該第二標準值與該器示值之差調校該待測色彩分析儀。

上述設置有紅、藍、綠三光源之積分球，該紅、 藍、綠光源可設置在該積分球壁上或積分球內部任一區域，其中，藍光、綠光、及紅光等三光源可為發光二極體或雷射光源，但不以此為限，其波長範圍選定可為藍光波長範圍：455nm~490nm、綠光波長範圍：515~570nm和紅光波長範圍：625~720nm；本發明之三原色光源電性連結一控制電路單元(control circuit unit)，可由該控制電路單元(control circuit unit)提供電源，並同時可控制紅、藍、綠三光源的亮度或色度座標，以提供包含不同色度座標與亮度的測試色彩訊號，或是可藉由控制不同紅、藍、綠三光源的數量，以改變該測試色彩訊號。

步驟(B)中利用頻譜儀可量測到紅、藍、綠之光頻譜，並利用一演算法，可將量測的紅、藍、綠之光頻譜經該演算法而轉換成一第一標準值，其中該第一標準值包含色度座標與亮度等光學資料；而經由該第一標準值調整該紅、藍、綠三光源之光強度而得的第二標準值，該第二標準值也包含色度座標與亮度等光學資料。

上述中，該紅、藍、綠三光源係為利用一電路控制單元所控制。因而步驟(B)可更包含一步驟，其中，利用變動該紅、藍、綠三光源之數量或該電路控制單元的電流值以調整該紅、藍、綠三光源之光強度。

為了達到上述目的，根據本發明所提出之另一方案，提供一種色彩分析儀校正系統，其包括：一積分球，設置 有紅、藍、綠三光源在其內部，該積分球上設有一開口；一頻譜儀，其係用以於該開口處量測光頻譜；一電路控制單元，其係用以控制該紅、藍、綠三光源；藉此，由該紅、藍、綠之光頻譜得到一第一標準值，根據該第一標準值調整該紅、藍、綠三光源之光強度而得一第二標準值；提供一待測色彩分析儀於該開口量測而取得一器示值；比較該第二標準值與該器示值之差調校該待測色彩分析儀。

以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本創作達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本創作的其他目的及優點，將在後續的說明及圖式中加以闡述。

110、210‧‧‧積分球

111、211‧‧‧紅、藍、綠三光源

112、212‧‧‧開口

120‧‧‧頻譜儀

130、230‧‧‧電路控制單元

220‧‧‧一待測色彩分析儀

第一圖係為本發明一種色彩分析儀校正系統之示意圖。

第二圖係為本發明一種色彩分析儀校正之工作示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本創作之優點及功效。

請參閱第一圖所示，為本發明一種色彩分析儀校 正系統之示意圖。如圖所示，本發明提供一種色彩分析儀校正之系統，包括：一積分球110，設置有紅、藍、綠三光源111在其內部，該積分球上設有一開口112；一頻譜儀120，其係用以於該開口處112量測光頻譜；一電路控制單元130，其係用以控制該紅、藍、綠三光源111；藉此，由該紅、藍、綠之光頻譜得到一第一標準值，根據該第一標準值調整該紅、藍、綠三光源111之光強度而得一第二標準值；提供一待測色彩分析儀於該開口112量測而取得一器示值；比較該第二標準值與該器示值之差調校該待測色彩分析儀。

積分球110內部設置有紅、藍、綠三原色之光源110，該三光源111可設置在該積分球110壁上或積分球110內部任一區域，其中，該紅、藍、綠三原色之光源111可為發光二極體或是雷射或複數之發光二極體或是雷射，但不以此為限，其波長範圍選定可為藍光波長範圍：455nm~490nm、綠光波長範圍：515~570nm和紅光波長範圍：625~720nm；當紅、藍、綠三原色之光源110發射光線後，光線將在此積分球110內被均勻反射及散射，並不因紅、藍、綠三原色之光源111之入射角度、空間分布及極化的不同而對輸出光束強度及均勻度造成影響，因此，從積分球110上的該開口處112所量得的光線皆為均勻的散射光線。

依據國際照明協會(International Cormmission for Illumination；Commission Internationale de l’Eclairage，CIE) 訂定的色彩學理論，人眼錐狀體(cone)對藍光、綠光、紅光靈敏程度的曲線，可由三色彩匹配函數、、表示，該協會定義綠光匹配函數與人眼靈敏函數(sensitivity function)一致。任一色彩訊號的色度座標與亮度皆能以三原色彩匹配函數來模擬人眼的眼錐狀體對色彩之感覺，其靈敏程度以X、Y、Z表示三種刺激值(tristimulus value)，如下方程式： P(λ)為光頻譜因而可得色度座標(x,y)為

z=1-x-y 在本實施例中則包含一頻譜儀120，其可設置於該開口處112上量測該紅、藍、綠三原色之光源111之紅、藍、綠光頻譜，因而可得該紅、藍、綠三原色之光源111之紅、藍、綠光頻譜為P ₁(λ)、P ₂(λ)、P ₃(λ)，故三種刺激值： 我們可定義L ₁、L ₂、L ₃來簡化公式運算 因此本實施例中可將該紅、藍、綠之光頻譜組合成任一標準色度座標及亮度，其色度座標計算如下：

z=1-x-y 根據上述演算法，可以將頻譜儀120量測的紅、藍、綠之光頻譜組合成一第一標準值，該第一標準值包含色度座標及亮度等光學資訊。

根據上述第一標準值，可進行調整紅、藍、綠光源111的發光強度比值，能組合色度圖內任一標準色度座標及亮度，該強度比值透過該電路控制單元130之電流值或紅、藍、綠光源111之數量調整，即可進行一待測色彩分析儀之校正；經調整過紅、藍、綠光源111的發光強度，其紅、藍、綠光頻譜P ₁(λ)、P ₂(λ)、P ₃(λ)可依發光強度的增加比例變為新的紅、藍、綠光頻譜，例如當紅、藍、綠光源111的相對發光強度比為1：2：3時，則該紅、藍、綠光頻譜值變為1P ₁(λ)、2P ₂(λ)、3P ₃(λ)，再將轉變後的紅、藍、綠光頻譜值以1P ₁(λ)、2P ₂(λ)、3P ₃(λ)代入上述演算法，可得一新的色度座標及亮度；因此，利用 上述演算法計算，則可得知調整紅、藍、綠光源111的發光強度後所得的色度座標及亮度，該色度座標及亮度稱為第二標準值，因此第二標準值包含色度座標及亮度等光學資訊。

請參閱第二圖所示，為本發明一種色彩分析儀校正之工作示意圖。如圖所示，當調整紅、藍、綠光源111的發光強度後，即可調整出所需的測試光源訊號，即可將一待測色彩分析儀置220放於該開口212處量測該紅、藍、綠光源訊號211色度座標及亮度，此時，該待測色彩分析儀置220所量測出的亮度及色度座標定義為一器示值。

因此，該第二標準值與器示值之器差值，即為該待測色彩分析儀220的誤差，所以，當該待測色彩分析儀220經調整後所量測之器示值與該第二標準值一樣時，則稱該待測色彩分析儀220完成校正。

上述之實施例僅為例示性說明本創作之特點及功效，非用以限制本創作之實質技術內容的範圍。任何熟悉此技藝之人士均可在不違背創作之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本創作之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

110‧‧‧積分球

111‧‧‧紅、藍、綠三光源

112‧‧‧開口

120‧‧‧頻譜儀

130‧‧‧電路控制單元

Claims (10)

1. 一種色彩分析儀校正之方法，其步驟包括：(A)提供一設置有紅、藍、綠三光源之積分球，利用一頻譜儀於該積分球之一開口分別量測紅、藍、綠之光頻譜；(B)由該紅、藍、綠之光頻譜得到一第一標準值，根據該第一標準值調整該紅、藍、綠三光源之光強度而得一第二標準值；(C)提供一待測色彩分析儀於該開口量測而取得一器示值；(D)根據該第二標準值與該器示值之差調校該待測色彩分析儀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之色彩分析儀校正之方法，其中，該紅、藍、綠三光源係為發光二極體或雷射。
3. 如申請專利範圍第1項所述之色彩分析儀校正之方法，其中，該第一、第二標準值係包含色度座標與亮度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之色彩分析儀校正之方法，其中，該紅、藍、綠三光源係利用一電路控制單元所控制。
5. 如申請專利範圍第4項所述之色彩分析儀校正之方法，步驟(B)中更包含一步驟，其中，利用變動該紅、藍、綠三光源之數量或該電路控制單元的電流值以調整該紅、藍、綠三光源之光強度。
6. 一種色彩分析儀校正之系統，包括： 一積分球，設置有紅、藍、綠三光源在其內部，該積分球上設有一開口；一頻譜儀，其係用以於該開口處量測紅、藍、綠三光源之光頻譜；一電路控制單元，其係用以控制該紅、藍、綠三光源；藉此，由該紅、藍、綠之光頻譜得到一第一標準值，根據該第一標準值調整該紅、藍、綠三光源之光強度而得一第二標準值；提供一待測色彩分析儀於該開口量測而取得一器示值；比較該第二標準值與該器示值之差調校該待測色彩分析儀。
7. 如申請專利範圍第6項所述之色彩分析儀校正之系統，其中，該紅、藍、綠三光源係為發光二極體或雷射。
8. 如申請專利範圍第6項所述之色彩分析儀校正之系統，其中，利用變動該紅、藍、綠三光源之數量或該電路控制單元的電流值以調整該紅、藍、綠三光源之光強度。
9. 如申請專利範圍第6項所述之色彩分析儀校正之系統，其中，該紅、藍、綠光源係設置在該積分球壁或積分球內。
10. 如申請專利範圍第6項所述之色彩分析儀校正之系統，其中，該紅、藍、綠三光源係電性連結該電路控制單元。