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应用研究
郑卫星赵宇液晶电视彩色分析仪校准系统的研究
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液晶电视彩色分析仪校准系统的研究
郑卫星,赵宇
(1.江苏速升自动化装备股份有限公司,江苏无锡214112)
(2.南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)
摘要:利用相对光语功率测量原理成功地研制了彩色分析仪校准系统,实时測量显示单元的颜色
参数,并通过及变其信号源的红绿蓝3色输出比,使显示单元复现各种色温和亮度的标准白场,
与彩色分析仪进行比对测量,实现对液晶等平板电视的各类彩色分析仪的校准和定标。
关键词:彩色分析仪;色品坐标;亮度;校准
中图分类号:TB92
文献标识码:A
文章编号:1672-1616(2012)19-0083-04
随着平面显示技术的发展,液晶(LCD)、等离
780
y=?P.(λ)y(A)dA
子(PDP)、发光二极管(LED)等电视的产量越来越
大,原先用于测量CRT电视的彩色分析仪不能应
C, P()S()T, (])da
用于平板电视的颜色测量,国外出现了专『门测量平
板电视的彩色分析仪。该类彩色分析仪利用分光
P (A)(A)da
辐射亮度测量原理,远距离测量液晶等平板电视的
光谱,根据测得的色坐标和亮度对彩色分析仪进行
C1P、A)S(A)、(A)d
定标。本文利用相对光谱功率测量原理,通过控制式中:ん和C-,C,C.为常数;T,T,,7为滤色片的
光学成像系统,改变被测电视机信号源的红绿蓝3光谱透射比;P。(A)是被测目标的光普功率分布。
色输出比,使电视机复现各种色温和亮度的标准白
彩分析仪光电探测器
(A)
一CIE1931色度函数
场并进行校准,实现对各类彩色分析仪波长准确
度、光谱灵敏度和测量线性的定标。
,(A
x.(入
1校准原理
350400450500550600650700750
彩色分析仪是光电积分型色度测量仪器,它利
波长A/mm
用模拟人眼色觉的X(红颜色刺激量)、Y(绿颜色
图1色度观察者光谱刺激函数
刺激量)和Z(蓝颜色刺激量)3个光探测器,接收
彩色分析仪3个探测器色玻璃的光谱透过
红绿蓝3色光来实现测量通过覆盖在光电探测器率要满足卢瑟条件2。
上的滤色片,将X,Y,Z3个探测器的相对光谱灵敏
通过被测目标的三刺激值x,Y,Z可以得到被
度S(A)修正成国际照明委员会(CE)推荐的测目标的色品坐标为:
1931标准色度观察者光谱刺激函数x(入)、y(A)、
z(A),如图1所示。利用这样的3个探测器就能
X +Y+Z
按式(1)一次测量出被测目标的三刺激值X,Y,
(2)
X=んP.(A)x(A)dλ=
由图1知,x(A)具有2个峰值波长,即x(入
780
P ()S()T()da
曲线由x,(A)和2(A)2部分组成,给X探测器的
匹配带来很大困难。经分析,x,(ん)与x(A)的形
收稿日期:2012-05-07
作者简介:郑卫星(1970-),男,吉林舒兰县人,江苏速升自动化装备股份有限公司高级工程师,主要从事自动化研究工作。
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2012年10月中困制造业信息化第41卷第19期
状相似,则X的总刺激值可计算为:
标。彩色分析仪的校准和定标需要在标准白场下
X=X,+X。=X,+CZ
(3)进行。校准系统提供一定色温和亮度的标准白场,
P (A)a(A)da
彩色分析仪对该白场进行测量,并与校准系统的设
式中:C
置值相比较实现校准,通过修正彩色分析仪的系
P,(A)z(入)dA
数,实现其定标。
不同类型、不同色温的电视光谱功率分布是不
同的,C值亦不同。要得到被测电视在各个色温2系统设计
下的光谱功率分布,利用式(2)、(3)即可计算出其2.1硬件系统设计
色品坐标值。
系统由光学成像镜头、单色仪、光电倍增管、放
经过定标后的彩色分析仪,需要定期进行校大电路、控制电路、计算机以及VGA信号板等组
准,如果经校准超出其技术指标,则应重新进行定成,如图2所示
客?でげ分毕+収か」中」业地へD
类成像
电镜头
步进电描控』」し高ト持だ」量程例」
视
均探滽器
机
一擦制电路
f
人AD程?一「挖例单元
图2系统组成框图
为了得到一定亮度和色坐标的白场,校准系统度会随着观察角度的变化而变化,因此探测器必须
不仅要具有相对光谱功率的测量功能,同时还应能要能测量某一视场角下的电视颜色。光学成像系
改变校准系统中提供白场的显示单元RCB信号,统采用近距离分光扫描式测量方法,即利用积分球
才可获得所需亮度、色坐标的校准用白场
混光、单色仪和光电倍增管测量发射光谱。扫描光
光学成像镜头将一定距离、一定视角内光成像栅单色仪能在连续的宽波长范围选出窄光谱辐射。
在积分球的入口处,积分球出口处设置有积分镜,成像系统在设计时,要求物距尽可能小,测量探头
将积分球的光汇集到单色仪的入射狭缝上,单色仪离显示单元尽可能近,以防止外界光线的干扰。成
的光栅在步进电机的控制下转动,允许不同波长的像系统的工作原理如图3所示
光射出到光电倍增管上,光电倍增管产生的光电流
D
经放大后进行模数转换。辅助探测測器同时接收积
分球射出的光线,跟踪显示单元的亮度变化,对单
色仪的输出进行修正补偿。
控制单元的核心为单片机。单片机控制放大
电路的量程、AD转换、光电倍增管的高压电源、单
色仪的扫描以及与计算机的通信等。
图3成像系统工作原理图
计算机除协调控制单元、采集测量数据、计算
由图3可知,若发光面积A1经过透镜D成像
色品坐标和亮度、分析被测显示单元的相对光谱功面积为A2,发光面及其成像面与透镜D的距离分
率分布外,还能根据测量到的颜色,控制安装在底别为r1和2,如果和r2比A1和A2尺寸大很多,
板插槽上的GA信号板输出的VGA信号,改变则发光面A1经透镜D出射的光通量为
VGA信号中RCB分量值,从而改变显示单元的色
(4)
温和亮度,得到所需的标准颜色。
2.2光学成像系统设计
式中:S为透镜D的面积;r为透镜的透射比。
光学成像系统设计的关键是保证校准系统提
像的照度E为:
供适应各种发光特性的标准白场。由于LCD等平
(5
板电祝的发光特性在各个方向上存在较大差异,亮