專利名稱：設(shè)計有集成cie彩色匹配濾波器的比色計的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例一般涉及光學CIE彩色匹配濾波器，具體涉及一種用于確定被沉積的類CIE彩色匹配濾波器的光學著色劑厚度的方法，它是利用不同密度的可控著色劑組的設(shè)計實現(xiàn)的。
背景技術(shù)：
光學濾波器可用在許多彩色相關(guān)的裝置中，其中包括各種彩色測量系統(tǒng)，例如，比色計。有許多類型的濾波器，包括吸收型濾波器，干涉濾波器，等等。光電三原色比色計可用于測量從光源發(fā)射的光的彩色，例如，計算機顯示屏。這是發(fā)射型彩色測量裝置，但是還有反射型彩色測量裝置。發(fā)射型光電比色計引導被測量的光源的光通過光學系統(tǒng)到達三個或多個光電檢測裝置。在每個光電檢測裝置之前放置基色濾波器。每個基色濾波器盡可能使光電檢測裝置的光譜靈敏度符合彩色匹配函數(shù)的線性組合。為了響應入射光，連接到光電檢測裝置的測量裝置讀出或測量各自基色值或三原色(tristimulus)值。
雖然理論上可以設(shè)計出準確對應于理想值的基色濾波器，但是實際上不可能制造其傳輸因數(shù)與理想值準確對應的基色濾波器。這是因為在測量彩色樣本的基色值或三原色值中存在固有的誤差。這種誤差是由基色濾波器的實際傳輸因數(shù)與理論傳輸因數(shù)之差造成的。
用于校正這種誤差的以往嘗試涉及改變基色濾波器的傳輸因數(shù)特性，其中利用多個重疊的彩色板制成基色濾波器。然而，因為彩色板的光譜特性取決于彩色板所用的材料成分，它通常是玻璃，一般不可能準確地匹配理論的傳輸因數(shù)。特別困難的是在基色值或三原色值的整個波長范圍內(nèi)準確地復制理論的傳輸值。這些以往的嘗試可以增加彩色板的數(shù)目，不可避免地減小通過基色濾波器被接收或傳輸?shù)墓饬?。此外，制造基色濾波器的以往嘗試需要仔細地重疊多個彩色板，為的是匹配理論的傳輸因數(shù)，這種制作方法是耗費時間和昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括各個實施例的方法，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計，其中包括確定最佳的著色劑厚度。
一個實施例是一種用于確定固態(tài)彩色測量裝置設(shè)計的方法。固態(tài)彩色測量裝置包含光檢測器和著色劑。著色劑被永久地沉積到固態(tài)彩色測量裝置上。著色劑包括光濾波器，而光傳輸通過該濾波器并使光檢測器產(chǎn)生輸出。可以組合所有檢測器的輸出，用于近似一個或多個類CIE(CIE-like)彩色匹配函數(shù)的光譜響應。
另一個實施例是一種用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計的方法。從多個通道中確定一組通道。確定一組濾波器。每個濾波器被永久地沉積到每個通道上。每個濾波器是吸收型濾波器，且每個濾波器至少有一層。至少一個具有雙層的通道，因此，該組通道的線性組合在容差范圍內(nèi)可以匹配一組類CIE目標彩色匹配函數(shù)。每個通道集成一個或多個檢測器和一個或多個濾波器到單個半導體裝置上。從一組著色劑中確定每個通道上每層的著色劑。還確定每個通道上每層的厚度。
另一個實施例是一種用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計的方法。接收著色劑和目標類CIE函數(shù)。對于最小數(shù)目的通道和每個通道的著色劑，在容差范圍內(nèi)確定用于匹配目標類CIE函數(shù)的通道著色劑配方和通道的可加混合物(additive mixture)。每個通道是比色計中的多個通道之一。每個通道至少有一個覆蓋每個檢測器的濾波器。從通道著色劑配方和通道的可加混合物中提供最佳方案。最佳方案包括通道的數(shù)目，每個通道上每種著色劑的厚度，和線性系數(shù)的矩陣。另一個實施例是計算機可讀媒體，在該媒體上已存儲多條指令，這多條指令中包含這樣的指令，在處理器執(zhí)行該指令時，它可以使處理器完成這個方法中的步驟。
另一個實施例是一種用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計的方法。確定用于比色計中每個通道上每層的一組著色劑。比色計有多個通道。每個通道至少有一個覆蓋每個檢測器的濾波器。這些通道的線性組合在容差范圍內(nèi)可以匹配一組類CIE目標彩色匹配函數(shù)。產(chǎn)生一組可能的方案。該組可能的方案包括每個通道上每個著色劑層的著色劑類型，每個通道的著色劑數(shù)目，和每個通道上每個著色劑層的厚度。從該組可能的方案中選取一個方案，其中借助于在容差范圍內(nèi)匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需通道數(shù)目的最小化，在不增加需要匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)的通道數(shù)目的條件下，在容差范圍內(nèi)每個通道上著色劑層數(shù)目的最小化，和在著色劑層厚度變化的影響下性能偏差的最小化。提供的方案包括通道的數(shù)目，每個通道上著色劑層的數(shù)目，每個通道上每層的著色劑類型，和在容差范圍內(nèi)匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需的每層厚度。另一個實施例是一種計算機可讀媒體，在該媒體上已存儲多條指令，在處理器執(zhí)行該指令時，它可以使該處理器完成這個方法中的步驟。


通過研究以下結(jié)合附圖的詳細描述，可以容易地理解本發(fā)明的內(nèi)容，其中 圖1是一個典型實施例方法的概要流程圖，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計； 圖2，3，4，5，6，7，和8是更詳細地說明圖1所示方法的流程圖； 圖9是另一個典型實施例方法的概要流程圖，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計； 圖10，11，12，13，14，和15是更詳細地說明圖9所示方法的流程圖； 圖16是另一個典型實施例方法的概要流程圖，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計； 圖17是說明最佳的三個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖18是說明最佳的三個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使優(yōu)化公式最大化； 圖19是說明最佳的四個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖20是說明最佳的四個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使本發(fā)明的優(yōu)化公式最大化； 圖21是說明最佳的五個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖22是說明最佳的五個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使優(yōu)化公式最大化； 圖23是說明最佳的六個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖24是說明最佳的六個單涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使優(yōu)化公式最大化； 圖25是說明誤差測量(ΔE)結(jié)果的表格，在計算研究中它利用有單涂層濾波器的投影變換； 圖26是說明ΔE結(jié)果的表格，在計算研究中它利用有單涂層濾波器的線性最小平均平方誤差(LMMSE)變換； 圖27是說明最佳的三個雙涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化并和濾波器的變化最不靈敏； 圖28是說明最佳的三個雙涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使優(yōu)化公式最大化； 圖29是說明最佳的四個雙涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖30是說明最佳的四個雙涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使優(yōu)化公式最大化； 圖31是說明最佳的五個雙涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖32是說明最佳的五個雙涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使優(yōu)化公式最大化； 圖33是說明ΔE結(jié)果的表格，在計算研究中它利用有雙涂層濾波器的投影變換； 圖34是說明ΔE結(jié)果的表格，在計算研究中它利用有雙涂層濾波器的LMMSE變換； 圖35是說明最佳的三個多涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖36是說明最佳的四個多涂層濾波器的曲線圖，在計算研究中它使平均ΔE誤差最小化和對濾波器的變化最不靈敏； 圖37是說明ΔE結(jié)果的表格，在計算研究中它利用有多涂層濾波器的投影變換； 圖38是說明ΔE結(jié)果的表格，在計算研究中它利用有多涂層濾波器的LMMSE變換； 圖39是說明在計算研究的三個濾波器組中每種著色劑以微米為單位的涂層厚度的表格； 圖40是說明在計算研究的四個濾波器組中每種著色劑以微米為單位的涂層厚度的表格； 圖41是說明在計算研究的五個濾波器組中每種著色劑以微米為單位的涂層厚度的表格； 圖42是通用計算機的高級方框圖，它適用于完成此處所描述的功能。
為了便于理解，在可能的情況下，利用相同的參考數(shù)字標記這些附圖中共有的相同元件。
具體實施例方式本發(fā)明包括各個實施例的方法，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計，其中包括確定最佳著色劑厚度。著色劑包括顏料，染料等。本發(fā)明涉及設(shè)計一種在單個半導體芯片上集成檢測器和濾波器的傳感器。在一個實施例中，傳感器是監(jiān)測器定標裝置的一部分。然而，除了監(jiān)測器定標裝置以外，本發(fā)明的實施例在比色術(shù)方面有許多的應用。比色術(shù)是一種通過彩色比較用于確定和描述彩色以及定量分析的科學和實踐。在比色術(shù)中，可以用數(shù)字描述彩色并可以利用各種測量儀器匹配實際的彩色，例如，比色計，分光光度計，密度計，和分光輻射度計。比色術(shù)可用在許多工業(yè)中，其中包括化學，彩色打印，紡織制造和涂料制造，圖形藝術(shù)，和用戶電子設(shè)備。專業(yè)人員應當明白，本發(fā)明在許多工業(yè)中可應用于各種比色術(shù)裝置和各種測量儀器。
一個實施例是一種彩色測量裝置，例如，比色計。比色計是有光檢測器和濾波器的固態(tài)裝置。利用專業(yè)人員熟知的制造固態(tài)光檢測器的方法，著色劑被永久地沉積到固態(tài)裝置上。該裝置有光譜響應的輸出，它們的組合可以近似CIE或類CIE彩色匹配函數(shù)。類CIE彩色匹配函數(shù)的一些例子包含CIE 1931 2度彩色匹配函數(shù)，CIE 196410度彩色匹配函數(shù)，或CIE函數(shù)的變型，例如，D.Judd(1951)或J.J.Vos(1978)所導出的CIE函數(shù)。在一個實施例中，著色劑是染料或顏料的形式。在一個實施例中，濾波器包含各種厚度和各種組合的多種著色劑。著色劑被永久地沉積到該裝置的單個檢測器或多個檢測器上。
一個實施例是一種設(shè)計這種彩色測量裝置的方法。導出一個著色劑組合的方案，其中該方案可以使單獨使用著色劑組合數(shù)目的最大化和著色劑組合的最小化。在一個實施例中，這個方法是計算方法，并可以在處理器上運行。在一個實施例中，按照預定的準則，這個方法導致選取最佳的著色劑組合。著色劑的組合被用在對光子有已知響應的光檢測器上。從較大一組著色劑中通過計算選取著色劑。這種計算考慮到著色劑和檢測器的組合響應，用于選取最佳的方案，所以，該裝置的輸出有近似CIE或類CIE彩色匹配函數(shù)的光譜響應，因此，該裝置的性能滿足預定的準則。
監(jiān)測器定標裝置設(shè)計 按照一個實施例方法設(shè)計的監(jiān)測器定標裝置有許多優(yōu)點，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計，其中包括確定最佳著色劑厚度，與現(xiàn)有裝置比較有較低的制造和定標成本，不需要高損耗的光學元件，例如，漫射器和透鏡，以及由于在半導體制造中不同芯片的微小變化導致的均勻特性。
圖1是一個典型實施例方法100的流程圖，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計，其中包括確定最佳的著色劑厚度。在方法100中，接收以下的輸入1021)一組Q個著色劑傳輸光譜，其中Q是不同著色劑的數(shù)目，(例如，Q＝6，即，紅，綠，藍，青，品紅，和黃著色劑)；2)光電檢測器光譜響應函數(shù)；3)比色計光學傳輸光譜，(例如，紫外(UV)和紅外(IR)濾波器)；4)一組目標類CIE彩色匹配函數(shù)；5)各種顯示監(jiān)測器的光譜功率分布；和6)在誤差測量(ΔE)計算中需要計算L*，a*和b*的參考光源光譜。
在104，方法100確定每個通道上最佳的著色劑厚度和用于集成CIE彩色匹配濾波器的通道的最佳線性組合(見圖2)。
在方法100中，提供以下的輸出1061)需要匹配類CIE目標函數(shù)的通道數(shù)目N；2)每個通道所需的著色劑層數(shù)；3)每層所需的著色劑類型，例如，紅，綠，藍，青，品紅，或黃；4)每個著色劑層的厚度；5)最佳擬合匹配目標函數(shù)的繪圖；和6)在最佳擬合函數(shù)L*，a*和b*值與目標L*，a*和b*值之間的定量色差。
圖2表示更詳細地說明在圖1的104中如何確定每個通道上最佳的著色劑厚度和用于集成CIE彩色匹配濾波器的通道的最佳線性組合。在200，考慮有通道數(shù)目N的比色計，其中通道至少有一個覆蓋每個檢測器的濾波器(例如，覆蓋每個檢測器的3個濾波器)。計算的吸收型濾波器對于包含單層或多層著色劑的檢測器以及覆蓋所有檢測器的IR濾波器和UV濾波器是唯一的。它要求N個通道的線性組合的疊加在預定的容差范圍內(nèi)可以匹配一組類CIE目標彩色匹配函數(shù)。
在202，對于每個通道，計算以下的內(nèi)容。
1)每層所需的著色劑；2)所需的著色劑層數(shù)目；3)每個著色劑層的厚度；和4)最佳匹配每個目標類CIE彩色匹配函數(shù)的各個通道的線性組合。
在204，該方案是受以下條件的約束。
1)優(yōu)選的方案是，要求最小的通道數(shù)目可接受地匹配類CIE目標函數(shù)；2)優(yōu)選的方案是，在不增加通道數(shù)目的條件下，要求每個通道有最小數(shù)目的著色劑層可接受地匹配目標函數(shù)；和3)優(yōu)選的方案是，在層厚度變化的影響下，性能偏差最小化。
圖3是比圖2如何更詳細地說明在圖1的104中確定每個通道上最佳的著色劑厚度和用于集成CIE彩色匹配濾波器的通道的最佳線性組合。在300，設(shè)定任何通道上允許的著色劑層數(shù)目等于初始值1。在302，確定在任何通道上的層數(shù)目是否大于預定的常數(shù)MaxLayerNum(例如，MaxLayerNum＝4)。如果是，則控制流程到322，否則控制流程到304。
在304，設(shè)定通道數(shù)目等于初始值3。在306，確定通道數(shù)目是否大于預定的常數(shù)MaxChNum(例如，MaxChNum＝6)。如果是，則控制流程到320，否則控制流程到308。在308，確定是否在每個通道上已嘗試著色劑和厚度的所有組合。如果是，則控制流程到318，否則控制流程到310。在310，選取每個通道上著色劑類型和層厚度的隨機初始條件。在312，完成著色劑選取和層厚度和通道系數(shù)的優(yōu)化，用于找到與目標彩色匹配函數(shù)的最佳匹配(見圖4)。在314，計算測試監(jiān)測器光譜的ΔE值(見圖5)。在316，比較和存儲計算的配置結(jié)果(見圖6)。在循環(huán)304-318的底部，通道的數(shù)目增加1，然后，控制流程就從318返回到循環(huán)的頂部306。在循環(huán)300-320的底部，通道上被允許的層數(shù)目增加1，然后，控制流程就從320返回到循環(huán)的頂部302。在322，測試層厚度的變化并根據(jù)品質(zhì)因數(shù)值進行分類(見圖7)。在324，選取最佳的配置類型和層結(jié)構(gòu)(見圖8)。
圖4表示如何完成圖3的312中優(yōu)化著色劑選取和層厚度和通道系數(shù)，用于找到最佳匹配目標彩色匹配函數(shù)。在400，對于Q種著色劑的所有組合，求解以下的公式maxc{[Trace(ATDOM(MTDODOM+Kn)-1MTDOA]/[Trace(ATA)]}(1) 在這個公式中，彩色濾波器傳輸矩陣M＝[m1，...mN]和mi＝10-Hci，矩陣H是著色劑在最大密度下的光譜密度，矩陣c的每一列ci是矢量，它包括第i通道上所有著色劑層的厚度，而冪操作(poweroperation)是對逐個分量完成的。厚度矢量的分量值是受大于cLL和小于cUL的約束，其中cLL是層厚度的下限(例如，0.5μm)，而cUL是層厚度的上限(例如，2.0μm)。公式(1)優(yōu)化著色劑層的厚度c。在公式(1)中，矩陣A代表目標類CIE彩色匹配函數(shù)，矩陣D代表光電檢測器的光譜響應函數(shù)，矩陣O代表組合的比色計光學元件傳輸函數(shù)，和矩陣Kn代表系統(tǒng)噪聲協(xié)方差的估算值。接著，在402，完成優(yōu)化以找到矩陣B給出的線性系數(shù)，它可以使計算的彩色匹配函數(shù)與目標類CIE彩色匹配函數(shù)之間剩余值之和最小化并作為波長的函數(shù)。
圖5表示如何計算圖3的314中測試監(jiān)測器光譜的ΔE。在500，對于新的著色劑層結(jié)構(gòu)(即，著色劑層類型和厚度矩陣c)，計算各種測試監(jiān)測器的光譜功率分布的最大值和平均CIELABΔE。ΔE值是在從計算的最佳擬合彩色匹配函數(shù)得到的L*，a*和b*與利用目標類CIE函數(shù)找到的這些值之間。在502，利用輸入?yún)⒖脊庠垂庾V計算L*，a*和b*值。
圖6表示如何比較和存儲圖3的316中計算配置的結(jié)果。在600，存儲每個通道的新(剛計算)著色劑層結(jié)構(gòu)以及最佳擬合剩余值和標稱平均和最大ΔE值的對應計算和。在602，比較新的剩余值和ΔE值與預定數(shù)目的以前存儲的最佳值(例如，前100個)。若新的數(shù)值優(yōu)于任何的最佳值，則利用新的數(shù)值代替這些數(shù)值。
圖7表示如何完成圖3的322中測試層厚度的變化并根據(jù)品質(zhì)因數(shù)值如何進行分類。在700，對于最佳完成的層結(jié)構(gòu)，通過計算最大和平均ΔE值，其中每層的厚度增大和減小某個變化容差(例如，0.1μm)，測試層厚度變化的靈敏度。在702，對于給定的通道數(shù)目N(例如，N＝3，4，5，6)和給定的濾波器層數(shù)目(例如，1，2，3，或4)，選出每種配置的最佳層結(jié)構(gòu)。例如，選出4通道配置的最佳結(jié)構(gòu)，它允許每個通道可以有2層，和選出5通道配置的最佳結(jié)構(gòu)，它允許每個通道有僅有一個單層，等等。在704，通過選取對層厚度變化最不靈敏的結(jié)構(gòu)，選取最佳的層結(jié)構(gòu)。這是利用層厚度變化測試，計算最小的最大和平均ΔE值的結(jié)果進行分類完成的。
圖8表示如何完成圖3的324中選取最佳的配置類型和層結(jié)構(gòu)。在800，比較每種配置的最佳層結(jié)構(gòu)。在802，利用對目標彩色匹配函數(shù)，測試監(jiān)測器光譜的標稱平均和最大ΔE值，和層厚度變化測試的平均和最大ΔE值的最佳擬合剩余值之和，對每種最佳結(jié)構(gòu)的性能結(jié)果進行分類。在804，通過選取有最小通道數(shù)目和最小濾波器層數(shù)目的方案，但它仍然超過上述每個結(jié)果中的一組數(shù)字性能容差，選取最佳的總體配置。
利用發(fā)射模算法的在芯片上的比色計 圖9表示另一個典型實施例方法的概圖，用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計，其中包括確定最佳的著色劑厚度。利用發(fā)射模算法，這個實施例可用于在芯片上設(shè)計比色計。方法900接收以下的輸入902著色劑光譜，監(jiān)測器光譜，目標類CIE函數(shù)，檢測器響應光譜，光學傳輸光譜，和參考光源光譜。在904，對于最小適宜數(shù)目的通道和每個通道的著色劑，計算通道著色劑配方和通道的可加混合物，為的是最佳匹配目標類CIE函數(shù)。方法900提供以下的輸出906通道數(shù)目，每個通道的著色劑配方，和用于匹配目標類CIE函數(shù)的通道混合物。
圖10更詳細表示圖1的904中典型數(shù)值，對于最小適宜的通道數(shù)目和每個通道的著色劑，如何計算通道著色劑配方和通道的可加混合物，為的是最佳匹配目標類CIE函數(shù)。更具體地說，方法900接收以下的輸入902數(shù)目N個著色劑光譜(在P個波長下每單位厚度的吸收率)，監(jiān)測器基色光譜的線性組合總體，在P個波長下的類CIE函數(shù)xbar，ybar，zbar的3×P矩陣，光學傳輸光譜O，和參考光源光譜。更具體地說，在904，計算三個循環(huán)，即，循環(huán)I 1000，循環(huán)II 1002，和循環(huán)III 1004。循環(huán)I 1000重復每個通道著色劑的最大數(shù)目(次)，循環(huán)II 1002重復通道的數(shù)目(次)，和循環(huán)III 1004重復在所有通道上所有著色劑的組合(次)。在循環(huán)III 1004內(nèi)，完成以下的步驟1)在所有通道上優(yōu)化厚度配方的擬合到類CIE函數(shù)空間；2)優(yōu)化通道組合以近似類CIE X Y Z函數(shù)；3)計算擬合優(yōu)度的輔助度量；和4)存儲循環(huán)狀態(tài)。
在循環(huán)之外的904繼續(xù)，方法900比較所有循環(huán)狀態(tài)(I，II，III)的最佳值以找到最好的最佳值，并寫入以下的輸出906通道數(shù)目N，每個通道上著色劑的厚度配方，和從通道到CIE XYZ的線性系數(shù)矩陣。
圖11表示圖9和10中更詳細的典型方法900并有附加的典型數(shù)值。方法900接收以下的輸入902Q個著色劑光譜(例如，在400nm至700nm的間隔為2nm的P＝151個波長下每單位厚度的吸收率)，監(jiān)測器基色光譜Sk的線性組合總體，在P個波長下類CIE函數(shù)xbar，ybar，zbar的3×P矩陣，光學傳輸光譜O，和參考光源光譜S0。
在904，方法900完成涉及循環(huán)I 1000，循環(huán)II 1002，和循環(huán)III 1004的計算，然后(在這些循環(huán)之外)比較所有的循環(huán)狀態(tài)的結(jié)果以找到最好的答案。在減小LSBF剩余值，平均CIELABΔE，和最大CIELABΔE中完成單獨的分類。在每個分類的最好中(例如，最好的50或100個)，從標稱值開始模擬濾波器厚度的變化，并重新計算ΔE值。選取對變化最不靈敏的最佳狀態(tài)(厚度ci和線性系數(shù)B)并在906寫入該輸出。在步驟4的1106之后，這種簿記(book-keeping)也可以在循環(huán)III 1004內(nèi)累積地完成。在906，提供以下的輸出通道的數(shù)目N，通道i上的著色劑厚度配方ci(若不使用為0)，其中i＝1，...N，和從N個通道到類CIE XYZ的線性系數(shù)的3×N矩陣B。
循環(huán)I 1000重復每個通道的最大著色劑數(shù)目n’(例如，n’＝1，2，3)。循環(huán)II 1002重復通道的數(shù)目N(例如，N＝3，4，5，6)。循環(huán)III 1004每次單獨地為每個通道重復N個通道1-，2-，...n’中的每個通道的Q個著色劑的所有組合。在循環(huán)III 1004內(nèi)，完成以下的步驟。
1)在1100，調(diào)整所有通道上的厚度配方ci而使以下的公式最大化(重復公式1)，它可以使儀器和CIE光譜子空間的對準最大化。
maxcTrace[ATDOM(MTDODOM+Kn)-1MTDOA]Trace[ATA]---(2)]]>2)在1102，調(diào)整所有N個通道的線性系數(shù)，使通道響應與CIExbar，ybar，zbar之間的波長上的平方誤差最小化(LSBF)，從N個通道中選出最佳的CIE擬合。
3)在1104，計算輔助度量利用步驟1和2中的厚度配方和線性系數(shù)，得到監(jiān)測器光譜總體的最大和平均CIELAB ΔE。
4)在1106，收集循環(huán)狀態(tài)，ci，線性系數(shù)B，LSBF剩余值，平均ΔE，和最大ΔE。
圖12更詳細表示在所有通道上如何調(diào)整循環(huán)III 1004內(nèi)(圖11所示)的步驟1100的厚度配方而使公式2最大化。中間輸入1200到步驟1100包括類CIE目標光譜的3×P矩陣A，著色劑光譜的Q×P矩陣H，分配給N個通道上每個通道的著色劑子集合，P×P對角矩陣D中的檢測器靈敏度光譜，和P×P對角矩陣O中的光學系統(tǒng)傳輸光譜。在1100中的計算如以下所示1)隨機初始化厚度矢量ci，其中i＝1，...，N，其約束條件是每個通道有n’(例如，1，2，或3)種著色劑。在從約0.5μm至3μm的范圍內(nèi)的均勻分布中選取初始厚度。
2)計算濾波器傳輸光譜M，其中列mi＝10-Hci3)選取ci而使公式(2)最大化，例如，利用順序二次規(guī)劃，每個分量厚度是在該范圍內(nèi)。
4)計算通道響應C＝MTDO。
在循環(huán)III 1004內(nèi)計算1100的輸出1202包括通道i中的厚度配方矢量ci，其中i＝1，...，N。在通道i中未使用的著色劑接收的ci分量為0。此外，輸出是通道響應光譜的N×P矩陣C。這些輸出是中間值。
圖13更詳細地表示在循環(huán)III 1004內(nèi)(圖11所示)的步驟1102中如何調(diào)整所有N個通道的線性系數(shù)，可以使組合通道響應與類CIE目標函數(shù)之間波長上的平方誤差最小化(LSBF)，它是從N個通道中選出最佳擬合。中間輸入1300包括類CIE目標光譜的P×3矩陣A和通道響應的N×P矩陣C。計算1102包括以下的步驟。
1)計算通道到XYZ系數(shù)的3×N矩陣B＝AT(CTC)-1CT，因此，BC最佳近似AT2)計算近似CIE光譜的P×3矩陣A’＝(BC)T中間輸出1302包括通道到XYZ系數(shù)的3×N矩陣B和近似CIE光譜的P×3矩陣A’。
圖14更詳細地表示在循環(huán)III 1004內(nèi)(圖11所示)的步驟1104中如何計算輔助度量利用厚度配方和線性系數(shù)，檢測器光譜總體的最大和平均CIELABΔE。中間輸入1400包括P×1監(jiān)測器光譜Sk，P×3矩陣A(即，目標xbar，ybar，zbar光譜)，P×3矩陣A’(即，近似xbar，ybar，zbar光譜)，和P×1缺省光源光譜S0(例如，CIE D50或D65)。計算1104包括以下的步驟，它包含每個監(jiān)測器光譜Sk的內(nèi)循環(huán)IV 1106(例如，基色光譜的合成線性組合，監(jiān)測器白色)。
1)計算S0的基準白色CIE XYZ(Xn，Yn，Zn)T＝ATS02)計算S0的基準白色近似XYZ(X’n，Y’n，Z’n)T＝A’TS0循環(huán)IV 1106，對于每個監(jiān)測器光譜Sk3)計算光譜的真實CIE X，Y，Z(X，Y，Z)T＝ATSk4)計算光譜的近似CIE X，Y，Z(X’，Y’，Z’)T＝A’TSk5)利用參數(shù)(Xn，Yn，Zn)變換(X，Y，Z)到CIELAB(L*，a*，b*)L*＝116 f(Y/Yn)-16a*＝500[f(X/Xn)-f(Y/Yn)]b*＝200[f(Y/Yn)-f(Z/Zn)]其中對于q＞.008856，f(q)＝q1/3；其它f(q)＝7.787q+16/1166)利用參數(shù)(X’n，Y’n，Z’n)變換(X’，Y’，Z’)到(L’*，a’*，b’*)L’*＝116 f(Y’/Yn)-16a*＝500[f(X’/X’n)-f(Y’/Y’n)]b*＝200[f(Y’/Y’n)-f(Z’/Z’n)]其中對于q＞.008856，f(q)＝q1/3；其它f(q)＝7.787q+16/1167)計算ΔEk＝[(L*-L’*)2+(a*-a’*)2+(b*-b’*)2]1/2結(jié)束循環(huán)IV8)計算MeanΔE＝meanΔEk和MaxΔE＝maxk{ΔEk}中間值輸出1402包括MeanΔE和MaxΔE 圖15更詳細表示在循環(huán)III 1004內(nèi)的步驟1106(圖11所示)如何比較所有循環(huán)狀態(tài)的最佳值以找到最好的一個。中間輸入1500包括制表記錄，每個記錄包含以下的內(nèi)容N，n’，通道，著色劑組合，LSBF剩余值，平均CIELABΔE，最大CIELABΔE，厚度配方ci，和系數(shù)矩陣B。計算1106包括以下的步驟1)在減小LSBF剩余值，平均CIELAB ΔE，最大CIELAB ΔE下單獨地分類記錄。
2)在每個分類的最好中(例如，50或100)，從標稱值開始模擬濾波器厚度的變化，并重新計算ΔE值。
3)選取對變化最不靈敏的記錄作為最好的記錄。
中間輸出1502包括包含以下的取勝記錄N，n’，通道著色劑組合，LSBF剩余值，平均CIELABΔE，最大CIELAB ΔE，厚度配方ci，和系數(shù)矩陣B。
計算研究監(jiān)測器比色計設(shè)計 另一個典型實施例的方法是用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計，包括確定最佳的著色劑厚度，它是基于設(shè)計監(jiān)測器比色計的光譜靈敏度的研究結(jié)果。監(jiān)測器比色計設(shè)計實現(xiàn)它的彩色分離和CIE彩色匹配函數(shù)的近似是通過使用多個彩色濾波器。通過使用有不同密度的染料集合，設(shè)計每個濾波器的光譜傳輸。其目的是確定每個染料層的最佳厚度以及實現(xiàn)所需比色計性能水平所需的通道數(shù)目。本發(fā)明不限于此處公開的計算結(jié)果。
在這個計算研究中，確定以下的目的。
1)對于固定數(shù)目的通道，確定用于得到最佳近似CIE彩色匹配函數(shù)所需的最佳染料密度；2)對于固定數(shù)目的通道和利用光電傳感器測量的光譜分布的先前知識，確定一種使真實CIELAB值與估算CIELAB值之間CIEΔE值最小化的變換。該估算值是根據(jù)估算的CIE XYZ值計算的，而估算的CIE XYZ值是根據(jù)被測量值的線性估算量計算的。
3)模擬該裝置的準確性，它是利用LCD和CRT顯示器產(chǎn)生光譜總體的CIEΔE表示。這種模擬包含噪聲以便對真實儀器制作模型。
4)為了確?？梢哉业阶罴训膶嶋H方案，模擬濾波器變化效應。按照這種方法，可以避免對制造變化過分靈敏的方案。
利用矢量空間表示法，對光電傳感器的光譜靈敏度制作模型，其中在P個波長下對可見光譜取樣。按照這種方式，根據(jù)以下的公式對N頻帶系統(tǒng)制作模型。
m＝MTDOr+n(3)
在公式(3)中，m是N單元矢量，它代表該儀器中每個頻帶的測量結(jié)果，M是P×N矩陣，其單元代表N個濾波器的光譜傳輸，D是P×P對角矩陣，它代表檢測器的光譜靈敏度，O是P×P對角矩陣，它代表該裝置(例如，漫射器，IR濾波器等)中各個光學元件的組合光譜傳輸，r是P單元矢量，它代表測量中的輻射光譜，和n是可加噪聲。
儀器設(shè)計是為了提供輻射光譜r的準確比色測量結(jié)果。利用矢量空間表示法，根據(jù)以下的公式描述包括矢量t的輻射光譜r的CIE XYZ三原色值。
t＝ATr(4)在公式(4)中，A是P×3矩陣，它代表CIE XYZ彩色匹配函數(shù)。
一種用于儀器設(shè)計的方法是選取滿足以下公式的光譜響應AT≈BMTDO.(5)在公式(5)中，B是3×N矩陣。另一種方法是考慮測量裝置的光譜類型以及有意義的感覺量度，例如，CIE ΔE。這個方法可以表示成以下的公式。
minE{||F(t)-F(Bm)||}(6)M，B在公式(6)中，E是期望值運算，F(xiàn)代表從CIE XYZ到CIE LAB的變換，量度m取決于濾波器矩陣M(見公式3)，而矩陣M是線性估算量，用于從記錄值到CIE XYZ的映射。
在選取矩陣M時沒有完全的自由度。相反，矩陣M是受使用濾波器染料的約束，該染料層是在特定的密度范圍內(nèi)。矩陣M＝[m1，...mN]中的濾波器傳輸與材料的密度之間關(guān)系是非線性的，并可以利用以下公式給出的Beer法則近似。
mi＝10-Hci，(7)在公式(7)中，H是這樣一個矩陣，它的列代表在最大密度下的染料光譜密度，ci是代表通道i中著色劑層厚度的矢量，和冪操作是在矢量-Hci上對逐個單元完成的。
該研究的一個目的是確定最佳矢量c，它是受制造約束的限制。由于該問題的非線性特征，利用數(shù)字方法確定這些解。
找到一組合適濾波器的初始研究說明以下的內(nèi)容?？梢赃x取非常接近于滿足公式(5)的濾波器染料。通過求解得到最佳的染料密度以獲得良好的性能，它是最佳近似固定通道數(shù)目的CIE彩色匹配函數(shù)，從而建立更有用的彩色測量儀器，因為它沒有偏向地測量一個特定組的現(xiàn)有CRT和LCD基色。數(shù)字方法對于初始條件是靈敏的。即，在優(yōu)化問題中出現(xiàn)多個局部最小值。濾波器涂層的厚度值范圍不是連續(xù)的，因為它可以取某個范圍的數(shù)值，例如，約{0，
}微米。這在數(shù)字優(yōu)化方法中是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。這些初始查找導致一個迭代的方法，用于求解在固定通道數(shù)目下得到最佳近似CIE彩色匹配函數(shù)所需的染料密度。
圖16是另一個典型實施例方法1600概要的流程圖，用于確定集成CIE彩色匹配濾波器的最佳著色劑厚度。這個方法1600用在計算研究中以求解染料密度，該密度是在固定數(shù)目通道下得到最佳近似CIE彩色匹配函數(shù)所必需的。然而，本發(fā)明包括用于確定集成CIE彩色匹配濾波器的最佳著色劑厚度的方法，它可以解決比計算研究更普遍的設(shè)計問題。
這個方法1600用于確定以下的內(nèi)容。
7)如何利用給定的一組濾波器函數(shù)以產(chǎn)生合理的CIE彩色匹配函數(shù)；8)成本最小化所需的最小數(shù)目的濾波器和檢測器通道；9)每個濾波器層的厚度；10)預期的傳感器性能；和11)如何改變?yōu)V波器函數(shù)以得到滿意的性能和匹配CIE函數(shù)。
該方法是如下所述。
1)在1602，選取著色劑濃度(厚度)的隨機初始條件。
2)在1604，在給定的初始條件下，求解以下的優(yōu)化問題。
maxcTrace[ATDOM(MTDODOM+Kn)-1MTDOA]Trace[ATA]---(8)]]>在公式(8)中，M取決于以上公式(7)給出的c，c被約束在
之間，和Kn是噪聲協(xié)方差矩陣。這個量是濾波器橫跨的子空間與彩色匹配函數(shù)(CMF)橫跨的子空間之間重疊的量度。
3)在1606，鉗位到零，c的值約小于0.5μm。
4)在1608，若沒有達到最大的迭代數(shù)目和鉗位量不夠大，則設(shè)定初始條件到鉗位輸出(在1610)并重復步驟2(1604)。
5)在1612，測試濾波器性能，它是用最小平方擬合表示，監(jiān)測器光譜總體的最大和平均ΔE，以及用濾波器變化范圍為±0.1μm的平均和最大ΔE。
6)在1614，若濾波器優(yōu)于其他測試值，則保存該濾波器。
7)在1616，返回到步驟1(1602)，直至運行N個隨機初始條件。
方法1600解決初始條件變化的問題，其中利用各種起始點并保存最佳結(jié)果。利用迭代方法解決該求解組不是連續(xù)的問題。
眾所周知，濾波器的多個涂層可以增加該裝置的成本。對涂層數(shù)目加以約束是一種用于簡化優(yōu)化問題的有用技術(shù)。我們確定，通過限制涂層數(shù)目到一個和兩個涂層，初始條件的靈敏度就不再是一個嚴重的問題。此外，可以查找所有各種一個和兩個涂層的組合，它可以使公式(8)的費用函數(shù)最大化。
實驗結(jié)果 設(shè)計兩個線性估算量，用于從以上方法1600中描述的記錄值映射到CIE XYZ值。第一個線性估算量是平均平方誤差估算量，它利用被測量輻射光譜的先前知識。這個估算量稱之為線性最小平均平方誤差(LMMSE)估算量。假設(shè)第二個估算量沒有被測量數(shù)據(jù)的先前知識。這個估算量稱之為投影估算量。
單涂層濾波器 在該研究中，考慮在制作和優(yōu)化的最簡單情況，具體地說，利用單個涂層濾波器以實現(xiàn)近似。在這種情況下，選取每個可能的單涂層濾波器組合以使公式(8)最大化。對于每種組合，在優(yōu)化問題中測試不同的初始條件。在算法覆蓋的各個方案中，選取可以提供公式(8)的最大值的濾波器組，并把它稱之為單涂層LS濾波器組。此外，在有濾波器變化的輻射光譜總體上，選取提供最小平均ΔE誤差的濾波器組。該濾波器組稱之為單涂層ΔE濾波器組。在實驗中判定哪個濾波器組是最佳的濾波器組是基于在中灰度級監(jiān)測器輸出的約50 dB的信噪比(SNR)。投影估算量被用在該計算中。
圖17，19，21，和23說明有3至6個濾波器組的單涂層濾波器的曲線圖，它們有最小的平均ΔE誤差并對濾波器變化最不靈敏，可以近似CIE XYZ彩色匹配函數(shù)。圖18，20，22，和24說明有3至6個濾波器組的單涂層濾波器的曲線圖，它們使本發(fā)明的優(yōu)化公式最大化，可以近似CIE XYZ彩色匹配函數(shù)。濾波器組的涂層厚度值包含在圖39-41所示的表VII-IX中。圖25和26所示的表I-II說明利用投影變換方法和LMMSE變換方法的濾波器ΔE性能。按照以下解釋在這些表中的數(shù)值。標稱ΔEmax是在有特定涂層濾波器組的輻射監(jiān)測器光譜總體上的最大ΔE值。標稱ΔEavg是在有特定涂層濾波器組的輻射監(jiān)測器光譜總體上的平均ΔE值。偏差MAXΔEmax是在特定涂層都有±0.1μm變化的濾波器組的輻射監(jiān)測器光譜總體上的最大ΔE值。偏差MAXΔEavg是在輻射監(jiān)測器光譜總體上平均ΔE值的特定涂層都有±0.1μm變化的最大值。
單涂層濾波器提供較差的近似CIE XYZ彩色匹配函數(shù)。這種情況反映在曲線圖上以及在圖25所示表I中利用投影變換的模擬性能上。因此，我們不推薦僅僅單涂層的濾波器用于近似CIE彩色匹配函數(shù)。
雙涂層濾波器 在該研究中較復雜的是考慮雙涂層濾波器。在這種情況下，通過有3至5個濾波器組的公式(8)的最大化，可以優(yōu)化每種可能的雙涂層濾波器組合。提供公式(8)最大值的濾波器組稱之為雙涂層LS濾波器組。在實驗中，利用這種方法計算最多1000個濾波器組，確定這樣的濾波器組，它在有濾波器變化的輻射光譜總體上提供最小的平均ΔE誤差。這種濾波器組稱之為雙涂層ΔE濾波器組。圖27-32說明濾波器傳遞系數(shù)的曲線圖和近似CIE XYZ彩色匹配函數(shù)。圖33和34說明利用投影變換方法和LMMSE變換方法的濾波器比色性能的表III-IV。在圖39-41所示的表VII-IX中再次給出每個濾波器組的涂層厚度值。
研究的結(jié)論是，僅僅使用雙涂層，利用四帶通裝置可以實現(xiàn)與CIE XYZ彩色匹配函數(shù)的良好匹配。圖29和30說明四個雙涂層濾波器可以提供與CIE彩色匹配的合理近似。此外，增加第五個濾波器獲得的改進是非常有限的。
在該研究中，最終和最困難的優(yōu)化問題是，在每個染料型濾波器中允許使用高達6個涂層。對于這種情況，在實驗中計算3個和4個最佳濾波器組。由于該問題的復雜性和在較低濾波器數(shù)目下實現(xiàn)擬合優(yōu)度，它不是在大于4個的多涂層濾波器情況下進行模擬。在一組50個隨機初始條件下，求解圖16所示的迭代優(yōu)化方法。從50個初始條件中選取這樣的濾波器組，在有濾波器變化的情況下，該濾波器組在輻射光譜總體上提供最小的平均ΔE誤差。這個濾波器組稱之為最小ΔE濾波器組。什么濾波器組是最佳濾波器組的判定是基于中灰度級監(jiān)測器輸出的SNR為50 dB。在該計算中使用投影估算量。圖35和36說明被選取的濾波器和它們與CIE XYZ彩色匹配函數(shù)的近似。圖37和38所示的表V和VI分別說明利用LMMSE和投影變換方法的濾波器的ΔE性能。圖39和40所示的表VII和VIII列出每個濾波器組的涂層厚度值。
在該研究中，考察在這個非約束的方法中達到的涂層厚度，并確定該方案是在一個雙涂層方案中實現(xiàn)的。此外，該方案對于雙涂層方案是次佳的。這是由于在非約束涂層優(yōu)化問題中有多個局部最大值。
計算研究的結(jié)果可用在包括彩色測量裝置的各種裝置中。例如，本發(fā)明確定的集成染料濾波器可以永久地被沉積到彩色測量裝置的光電傳感器表面上，用于測量諸如監(jiān)測器的顯示裝置。因此，包含本發(fā)明確定染料濾波器的彩色測量裝置可以作為比色監(jiān)測器定標器。本發(fā)明的濾波器也可以在US Patent Application 6,163,377中描述的比色計中實施。在這種裝置中，本發(fā)明的染料濾波器可以作為比色計的光電傳感器整體的一部分。該研究包含利用IR濾波器的各種實驗，例如，在光譜模型中所公開的IR濾波器。
確定集成CIE彩色匹配濾波器的最佳染料厚度的典型實施例方法可用于設(shè)計比色計監(jiān)測定標器。假設(shè)SNR足夠高，四帶通裝置可以容易地滿足彩色準確性的要求。假設(shè)的SNR水平是監(jiān)測器的中等級灰度。
在本發(fā)明的另一個實施例中，可以完成有推薦涂層的四通帶濾波器組，它在圖30中標記為雙涂層LS。按照這個計算研究，它可以用最低的成本實現(xiàn)屗CIE XYZ彩色匹配函數(shù)的最佳近似。四通帶濾波器組可以驗證，Beer定律與它沒有很大的偏離。然而，應當注意，在這種濾波器組中，僅有一個包含藍色和黃色涂層的濾波器。這導致在檢測器的低靈敏度光譜區(qū)的傳遞系數(shù)是相當?shù)汀?br> 圖42是通用計算機的高級方框圖，它適用于完成此處描述的功能。在圖42中，系統(tǒng)4200包括處理器單元4202(例如，CPU)，存儲器4204，例如，隨機存取存儲器(RAM)和/或只讀存儲器(ROM)，一種用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計的典型實施例方法包括確定最佳著色劑厚度4205，和各種輸入/輸出裝置4206(例如，存儲裝置，它包括，但不限于，磁帶驅(qū)動器，軟盤驅(qū)動器，硬盤驅(qū)動器或光盤驅(qū)動器，接收器，發(fā)射器，擴音器，顯示器，語言合成器，輸出端口，和用戶輸入裝置，例如，鍵盤，數(shù)字鍵盤，鼠標等)。
本發(fā)明的典型實施例可以用軟件，和/或軟件，固件的組合，和/或硬件實施，例如，利用專用集成電路(ASIC)，通用計算機或任何其他的硬件裝置。在一個實施例中，方法4205可以裝入到存儲器4204，并利用處理器4202執(zhí)行以實現(xiàn)以上討論的功能。因此，本發(fā)明的方法4205(包括相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))可以存儲在計算機可讀媒體上或載體上，例如，RAM存儲器，磁盤或光盤驅(qū)動器或軟盤等。
雖然以上的內(nèi)容涉及本發(fā)明的實施例，但是在不偏離本發(fā)明的基本范圍下，其范圍是由以下的權(quán)利要求書限定，人們可以設(shè)計出本發(fā)明的其他實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于確定彩色測量裝置的設(shè)計的方法，包括確定多個光檢測器；和確定有多種著色劑的多個濾波器，該著色劑被永久地沉積到彩色測量裝置上；其中著色劑允許光傳輸通過濾波器，可以使光檢測器產(chǎn)生近似至少一個類CIE彩色匹配函數(shù)的多個光譜響應的輸出。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中彩色測量裝置是固態(tài)裝置。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中每個濾波器至少有一個層，并且還包括確定每層的厚度。
4.按照權(quán)利要求1的方法，還包括確定一組著色劑的組合，每個組合是這樣被確定的，使該輸出有近似類CIE彩色匹配函數(shù)的光譜響應。
5.按照權(quán)利要求4的方法，還包括從有最佳方案并滿足預定性能準則的組中選取一個組合，該選取的組合被永久地沉積到固態(tài)彩色測量裝置上。
6.一種用于設(shè)計有集成類CIE彩色匹配濾波器的比色計的方法，包括從多個通道中確定一組通道；確定一組濾波器，每個濾波器被永久地沉積到每個通道上，每個濾波器是吸收型濾波器，每個濾波器至少有一個層，至少一個通道具有至少一個有一個雙層的濾波器，因此，該組通道的線性組合在容差范圍內(nèi)可以匹配一組類CIE目標彩色匹配函數(shù)，每個通道至少集成一個檢測器和至少一個濾波器到單個半導體基片上；從一組著色劑中確定每個通道上每層的著色劑；和確定每個通道上每層的厚度。
7.按照權(quán)利要求6的方法，還包括確定通道的線性組合，以近似該組類CIE目標彩色匹配函數(shù)中的每個類CIE目標彩色匹配函數(shù)。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其中在濾波器固定之前，這些通道是基本相同的。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其中選取每個通道的著色劑和每個通道上每層的著色劑厚度是利用以下步驟完成的產(chǎn)生一組可能的方案，該組可能的方案包括，在各個著色劑層中按比例分配該組著色劑，以構(gòu)成每個通道的濾波器；每個濾波器的著色劑層的具體數(shù)目；和每個通道上每個著色劑層的厚度。
10.按照權(quán)利要求9的方法，還包括從該組可能的方案中選取一個方案，其中借助于，在容差范圍內(nèi)匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需的通道數(shù)目最小化；在不增加匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需的通道數(shù)目的條件下，在容差范圍內(nèi)每個通道上著色劑層數(shù)目的最小化；和在著色劑層厚度變化的影響下，性能偏差的最小化；和提供這樣一個方案，該方案包括一組通道，每個通道上每層的著色劑，和在容差范圍內(nèi)匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需的每層厚度。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中選取該方案還包括優(yōu)化著色劑的選取和層厚度，為的是最佳匹配到類CIE目標彩色匹配函數(shù)；和優(yōu)化通道系數(shù)，為的是最佳匹配到類CIE目標彩色匹配函數(shù)。
12.按照權(quán)利要求10的方法，其中選取該方案還包括測試層厚度變化的可能方案；利用品質(zhì)因數(shù)值分類可能的方案；根據(jù)配置類型和層結(jié)構(gòu)，從可能的方案中選取該方案。
13.按照權(quán)利要求10的方法，其中在容差范圍內(nèi)匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)包括計算測試監(jiān)測器光譜的誤差量度。
14.按照權(quán)利要求10的方法，還包括比較和存儲可能方案的結(jié)果。
15.按照權(quán)利要求10的方法，還包括提供該方案和目標彩色匹配函數(shù)的繪圖。
16.按照權(quán)利要求10的方法，還包括提供該方案與目標彩色匹配函數(shù)之間定量的彩色差。
17.一種用于設(shè)計有集成類CIE彩色匹配濾波器的比色計的方法，包括接收多種著色劑和多個目標類CIE彩色匹配函數(shù)；確定多種通道著色劑配方和多個可加的通道混合物，以便對于最小數(shù)目的通道和每個通道上的著色劑，在容差范圍內(nèi)匹配目標類CIE函數(shù)，其中每個通道是比色計的多個通道上的一個通道，每個通道有覆蓋每個檢測器的濾波器；和從通道著色劑配方和可加的通道混合物中提供一個最佳的方案，該最佳的方案包括一組通道，每個通道上每種著色劑的厚度，和線性系數(shù)的矩陣。
18.按照權(quán)利要求17的方法，還包括產(chǎn)生通道著色劑配方和通道的可加混合物的多種組合；通過優(yōu)化著色劑厚度，和近似目標類CIE彩色匹配函數(shù)，找到多種可能的方案；和從可能的方案中選取最佳的方案。
19.按照權(quán)利要求17的方法，還包括接收多個著色劑光譜，檢測器響應光譜，光學傳輸光譜，和參考光源光譜。
20.按照權(quán)利要求17的方法，還包括接收多個監(jiān)測器基色光譜；其中通道的可加混合物是監(jiān)測器基色光譜的多種線性組合。
21.按照權(quán)利要求1 7的方法，其中濾波器是吸收型濾波器，和該方案至少包含一個雙層。
22.按照權(quán)利要求17的方法的半導體基片，按照最佳的方案，在該半導體基片上有沉積的一組通道，每個通道至少集成一個檢測器和至少一個濾波器。
23.一種已存儲多條指令的計算機可讀媒體，該多條指令包含這樣的指令，在處理器執(zhí)行該指令時，它使該處理器完成用于設(shè)計有集成CIE彩色匹配濾波器的比色計的方法步驟，該步驟包括確定比色計中每個通道上每層的一組著色劑，該比色計有多個通道，每個通道至少有一個覆蓋每個檢測器的濾波器，該通道的線性組合在容差范圍內(nèi)可以匹配一組類CIE目標彩色匹配函數(shù)；產(chǎn)生一組可能的方案，該組可能的方案包括每個通道上每個著色劑層的一組著色劑，每層的具體數(shù)目著色劑，和每個通道上每個著色劑層的厚度；從該組可能的方案中選取一個方案，其中借助于在容差范圍內(nèi)匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需的通道數(shù)目最小化，在不增加匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需的通道數(shù)目條件下，在容差范圍內(nèi)每個通道上每個著色劑層數(shù)目的最小化，和在著色劑層厚度變化的影響下性能偏差的最小化；和提供這樣一個方案，該方案包括具體的通道數(shù)目，每個通道上具體的著色劑層數(shù)目，每個通道上每層的一組著色劑，和在容差范圍內(nèi)匹配類CIE目標彩色匹配函數(shù)所需的每層厚度。
全文摘要
提供一種用于確定集成CIE彩色匹配濾波器的最佳著色劑厚度的方法。按照一個計算研究，本發(fā)明的四帶通濾波器能夠以最小的成本最佳近似CIE XYZ彩色匹配函數(shù)。
文檔編號G01N21/25GK101095043SQ200580045331
公開日2007年12月26日 申請日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者科爾曼·沙農(nóng), 大衛(wèi)·斯羅庫姆, 邁克爾·弗萊爾 申請人:數(shù)據(jù)色彩控股股份公司