Brevet FR2231958A1 — publié le 19741227

L'invention concerne un appareil pour la mesure des composantestrichromatiques ou des coordonnées trichromatiques de sources lumineuses ou de surfaces réfléchissantes et de corps translucides (sources lumineuses secondaires). L'appareil comporte au moins trois filtres colorés et au moins un système détecteur photoélectrique. La sensibilité spectrale des filtres colorés ainsi que du détecteur photo électrique concorde approximativement avec les fonctions de reconstitution de couleur normalisées à ltéchelon international. La couleur des sources lumineuses peut être définie, dans le système colorimétrique de la Commision Internationale de l'Eclairage, par les coordonnées chromatiques x, g, Zo Les couleurs primaires sont choisies de façon telle que les coordonnées de toutes les couleurs réelles soient positives. La somme des coordonnées est 1.On peut calculer les coordonnées trichromatiques d'après les définitions suivantes dans lesquelles les composantes trichromatiques sont définies comme suit P( ) est la répartition spectrale d'énergie de la source lumineuse à mesurer ou le rapport entre la répartition spectrale d'énergie de la lumière réfléchie par un échantillon éclairé par une source lumineuse étalon et la répartition spectrale d'énergie de la lumière réfléchie par un diffuseur blanc parfait éclairé par la même source lumineuse étalons On appelle x(l), y(x) et Z(X) les fonctions normali sées de reconstitution de couleur. La fonction x(l) présente deux maximums.La fonction y('X) est la fonction de reconstitution de couleur qui-correspond à la sensibilité de l'oeil humain, ou courbe de visibilité. La luminosité, ou plutôt le facteur de luminosité, est déterninée par Y seulement. Parmi les appareils connus, les plus important s sont les colorimètres objectifs Ceux-ci utilisent un détecteur photoélectrique dont la réponse spectrale est modifiée de façon telle que la sensibilité du système comprenant les filtres et le détecteur concorde approximativement avec les fonctions de reconstitution de couleur x(l), y( > ) et z(l). On modifie parfois la sensibilité du détecteur en décomposant la lumière à mesurer au moyen d'un monochromateur à prisme.Dans le plan du spectre, on place un cache en fonction de la longueur d'onde et on unit le spectre à la surface du photodétecteur. Un appareil de ce type est décrit dans le brevet hongrois NO 146 0620 A l'aide de filtres colorés, on ne peut modifier la répartition spectrale du photodétecteur qu'avec une précision limitée. C'est le cas aussi bien lorsqu'on effectue le filtrage en plaçant plusieurs filtres l'un après l'autre, ce qui s'appelle filtrage soustractif, que lorsqu'on place les filtres côte à côte, ce qui s'appelle filtrage soustractif, que lorsqu'on place les filtres côte à côte, ce qui s'appelle filtrage partiel. La sensibilité spectrale du système photodétecteurfiltre s'appelle la sensibilité spectrale de l'appareil.Dans tous les appareils de mesure de couleur, il est essentiel que la réponse spectrale de l'appareil concorde bien avec les fonctions de reconstitution de couleur. Dans certains cas, on peut y arriver en utilisant un grand nombre de filtres dont le calcul ne peut être réalisé qu'au moyen d'ordinateurs. La fabrication nécessite un meulage optique préciso Malgré cela, les mesures faites à l'aide des fonctions de réponse spectrale des appareils diffèrent des résultats des calculs effectués avec les fonctions normalisées à l'échelon international. Dans le cas des couleurs dites saturées, même si l'on utilise des colorimètres de précision, l'écart peut dépasser la marge tolérable. Il est connu aussi que dans la limite de certaines contraintes, on peut transformer un système colorimétrique en un autre, à l'aide d'une matrice de transfor2ation linéaire. Ces transformations ne peuvent être effectuées de façon non ambiguë que Si la répartition spectrale d'énergie des échantillons étudiés satisfait à certaines conditions strictes. On peut faire des transformations non ambiguës quand on mesure les coordonnées trichromatiques de tubes-image de télévision en couleurs qui ont des composantes trichromatiques non normalisées, si l'on veut transformer les résultats des mesures en composantes trichromatiques ou coordonnées trichromatiques normalisées. Budinszky décrit la généralisation de la transformation aux pages 110 à 125 de Hiradastechnika, NO 4, 1970. Avec le colorimètre selon l'invention, on cherche à assurer la mesure des composantes trichromatiques et des coordonnées trichromatiques avec la haute précision normalisée à l'échelon international. On y parvient, au moyen du colorimètre, en transformant la composante trichromatique mesurée, au moyen d'un réseau de transformation, en des valeurs qui coïncident dans une plus large mesure avec les valeurs correspondant aux fonctions de reconstitution de couleur normalisées à l'échelon international et les valeurs corrigées sont affichées ou, selon l'invention, sont encore traitées. Ainsi, l'appareil selon l'invention mesure les composantes trichromatiques et/ou les coordonnées trichromatiques de sources lumineuses primaires ou secondaires et comporte un système détecteur qui est relié à la source lumineuse à mesurer. Le système détecteur est formé d'au moins trois filtres colorés et d'au moins un détecteur photoélectrique et il est caractérisé par le fait que le ou les détecteurs photoélectriques sont reliés à un transducteur qui engendre des signaux électriques proportionnele aux signaux de sortie des détecteurs et qui est relié à un réseau de transformation linéaire qui fournit des signaux proportionnels à la valeur corrigée des composantes trichromatiques étalons La sortie du réseau de transformation est reliée à un affichage, à un registre et/ou à une unité sup plémertaire de traitement. Dans un mode d'exécution préférentiel, le réseau de transformation linéaire de l'appareil comprend un réseau de résistances servant à engendrer des tensions proportionnelles au courant ou à la tension qui existent à la sortie du transducteur, un additionneur relié au réseau de résistances et dont la sortie constitue la sortie du réseau de transformation. Les avantages de l'appareil selon l'invention peuvent être utilisés favorablement dans des appareils comportant plus d'un détecteur photoélectrique et mesurant simultanément les composantes trichromatiques et dans des appareils comportant un seul détecteur photoélectrique et qui mesurent successivement les composantes trichromatiques. Dans l'unité de traitement de signaux, selon l'invin- tion, à la sortie du réseau de transformation qui engendre le signal proportionnel à la valeur corrigée des composantes trichromatiques est relié un additionneur. Par l'intermédiaire d'un commutateur est aussi reliée l'une des entrées d'un logo montre dont l'autre entrée est reliée à la sortie de l'additionneur. De cette manière, en partant de la valeur corrigée des composantes trichromatiques, on peut obtenir les coordonnées trichromatiques avec une grande précision. L'avantage de l'appareil selon l'invention est que l'on peut corriger les erreurs faites lors de l'ajustement de la réponse spectrale des détecteurs photoélectriques et réaliser ainsi un instrument précis et simple. Avantageusement, le réseau de transformation est conçu de telle sorte que lorsqu'on l'utilise dans une gamme limitée, l'exactitude atteinte par la transformation est optimale pour les répartitions spectrales d'énergie qui existent dans cette gamme. Par contre, il peut être conçu de telle sorte que dans toute la gamme spectrale et pour toutes les répartitions spectrales d'énergie possibles, il donne une exactitude moyenne optimale. De cette façon, à l'aide de l'appareil, on peut faire avec une haute précision, la mesure des couleurs dites saturées. On décrira ci-après un mode d'exécution de l'invention à partir des dessins sur lesquels - la figure 1 est un schéma par blocs de l'invention sous sa forme comportant plus d'un détecteur photoélectrique - la figure 2 montre le réseau de transformation de l'appareil sous son mode d'exécution avantageux - la figure 3 montre une partie du colorimètre selon l'invention, comportant un seul détecteur photoélectrique - la figure 4 est un schéma par blocs du colorimètre selon l'invention, comportant un détecteur photoélectrique principal et un détecteur photoélectrique secondaire. Sur la figure 1, la source lumineuse 1 éclaire l'échantillon 3 par l'intermédiaire du système optique 2. La lumière réfléchie par l'échantillon 3 est focalisée, par le système optique comprenant la lentille 4 et le conducteur de lumière 5, sur le système détecteur comprenant les filtres colorés 61, 62, 63 et les photodétecteurs 71, 72 et 73. Le diamètre des faisceaux 51, 52, 53 qui viennent des conducteurs de lumière 5 et qui arrivent aux différents détecteurs est choisi de façon telle que, dans le cas d'un échantillon blanc idéal, les sorties des différents détecteurs soient égales. Les faisceaux des conducteurs de lumière -tels qu'ils sont représentés- sont dirigés de façon telle que des rayons venant de tous les points de l'échantillon arrivent à chaque détecteur. Les photodétecteurs 71, 72 et 73 sont reliés à l'entrée du transducteur 8 qui engendre, à ses sorties 91, 92 et 93, des signaux électriques, courant ou tension, qui sont proportionnels à la valeur mesurée des composantes trichromatiques X, Y et Z. Dans la forme représentée, le transducteur 8 est formé de trois convertisseurs courant-tension 81, 82, 83 qui engendrent des tensions proportionnelles au courant de sortie des détecteurs photoélectriques 71, 72 et 73. Ces organes pourraient etre des transducteurs du type courant-courant qui présentent une impédance approximativement nulle à leur entrée et une tri grange impédance à leur sortie. Les sorties 91, 92 et 93 du transducteur 8 sont reliées au réseau de transformation linéaire 10 qui donne à ses sorties 11, Aux sorties 11, 12 et 13 peuvent être reliés un affichage, un registre ou une nouvelle unité de traitement. Sur le dessin, l'unit" de traitement de signaux 20 est capable d'afficher les composantes trichromatiques X, Y, Z et les coordonnées trichromatiques x, , z. Les sorties 11, 12 et 13 sont reliées à l'entrée de l'additionneur 14 et au sélecteur 15. Un amplificateur opérationnel analogique estitilisé dans l'additionneur 14 et sa sortie est reliée au commutateur 16 tandis que l'autre entrée du commutateur est reliée à la tension de référence 17. Le curseur 15 du sélecteur est relié à l'une des entrées du lo gometre 21, entrée qui détermine le numérateur0 Le curseur du commutateur 16 est relié à l'autre entrée qui détermine le dé nominateurO Le logomètre 21 est avangageusement de type numérique. Quand on mesure les composantes trichromatiques X, Y, Z, ou bien la luminosité qui est proportionnelle à Y, le commutateur 16 relie la tension de référence 17 à l'entrée 19 du logomètre 21, tandis que le sélecteur relie respectivement, à l'entrée 18, les sorties 11, 12 et 130 Quand on mesure les coordonnées trichromatiques x, g, z, le commutateur 16 relie la sortie de l'additionneur 14 à l'une des entrées du logomôtre 21 tandis que le sélecteur 15 relie l'autre entrée aux sorties 11, 12 et 13. La figure 2 montre les convertisseurs courant-tension 81, 82, 83 et le réseau de transformation 10 de la figure 1. Les convertisseurs 81, 82 et 83 sont des amplificateurs opérationnels dont la contre-réaction se fait par l'intermédiaire d'une résistance. Si lton modifie la résistance, le coefficient de transmission du convertisseur courant-tension varie. Le réseau de transformation 10, comprend les réseaux de résistances 101, 102 et 103 et les additionneurs 110, 120 et 130. Les additionneurs 110, 120 et 130 sont des amplificateurs opérationnels 111, 121 et 131 dont la réaction se fait par des résistances 114, 124 et 134. La tension qui apparaît aux sorties 91, 92 et 93 correspond aux valeurs mesurées des composantes trichromatiques I, ! et Z.A cause de l'imprécision du système filtre-détecgeur, ces valeurs mesurées ne correspondent qu'approximativement à la valeur réelle de la composante. Ainsi, les diviseurs de tension P11, P22 et P33 transmettent à l'entrée des additionneurs 112, 122 et 132 des signaux qui ne sont qu'approximativement cor recto Le rapport de division des diviseurs de tension Pli, P22 et P33 peut être fixé à + 2, de la valeur nominale. Aux sorties 11, 12 et 13 des additionneurs îlC,=120 et 130, outre les signaux primaires des diviseurs de tension Pli, P22 et P33 il apparaît les signaux de correction venant de P21, P31, P12, P32, P13 et P23 et ils sont additionnés au signal primaire avec leur signe correct.Les corrections nécessaires, si l'on considère un système moyen de filtre et de détecteurs, ne dépassent pas + 20%. Ainsi, les diviseurs de tension P12, P13, P21, P32 et P31 peuvent engendrer des signaux de correction qui ne dépassent pas 20% du signal qui leur parvient. Selon le système filtre-détecteur, on peut rendre cette correction positive ou négative. Pour cette raison, dans l'additionneur 110, les signaux de correction des diviseurs de tension P21 et P31 s' ajoutent au signal primaire du diviseur de tension P11 à l'entrée d'inversion 112 ou bien se soustraient à l'entrée sans inversion 113. L'entrée sans inversion 113 est reliée au point de référence du réseau de transformation par l'intermédiaire de la résistance 115.Les signaux des signaux de correction sont fixés par les commutateurs K13, E12, K21, K23, K32 et X31. Les points électriquement analogues de ia matrice 3x3 du réseau de transformation 10 sont les signaux pli ...p33 venant des diviseurs de tension Pli.. .P330 il résulte de ce qui précède que le vecteur dont les composantes sont les composantes trichromatiques corrigées X, r et Z peut être déterminé d'après les composantes trichromatiques de l'appareil, Mol, M2 et M3, correspondant à la couleur mesurée, au moyen de l'équation 1 pI 1 p12 p13 Ml Y p21 p22 p23 , M2 p32 p33 p33/ M3 La détection de la lumière à mseurer peut être réalisée d'une autre façon que celle que l'on vient de décrire, lorsqu'on utilise trois systèmes filtre-détecteur ou davantage. our réaliste une plus grande précision de transformation, il peut être avantageux d'utiliser encore plus de détecteurs. En pareil cas, bien entendu, le réseau de transformation doit être constitué selon les paramètres à déterminer. La figure 3 montre des parties d'un autre mode d'exécution de l'appareil de l'invention. Dans l'appareil, la lumière venant de la source primaire arrive, à travers des filtres colorés 61, 62, 63 et 64 qui peuvent être commutés par le commutateur de filtres 60, au détecteur photoélectrique 70 qui est relié à l'entrée du transducteur 8. Le transducteur 8 qui sert à mesurer les composantes trichromatiques correspondant à différentes positions du commutateur de filtres 60, comprend un système de mesure compensé en tension Un transducteur courant-tension à amplificateur différentiel est relié au détecteur photoélectrique 70 dont la sortie est reliée à l'un des point du détecteur de zéro 85. L'autre point du détecteur de zéro est relié au curseur du sélecteur 86 par l'intermédiaire de l'un des points du commutateur 88.Tous les points du sélecteur 60 sont reliés aux diviseurs de tension 87A, 87B , 87C et 87D qui sont à leur tour reliés à la tension de référence Uref. Le curseur des diviseurs de tension 87A, 87B, 87C, 87D est relié, par l'intermédieire du commutateur 88, à l'entrée des transducteurs 89A, 89B, 89C, 89D qui peuvent être des convertisseurs résistance-tension. Les sorties 91, 92, 93, 94 des transducteurs forment les sorties du transducteur 8. Ces sorties sont reliées aux entrées d'un réseau de transformation similaire au réseau 10 de la figure 1. Ce réseau de transformation peut être semblable à celui de la figure 2 mais doit comporter quatre entrées. Avec l'appareil de la figure 3, le détecteur de zéro est mfs à zéro à chacune des quatre positions du sélecteur de filtres 60 et des diviseurs de tension. De cette manière, on règle les résistances EXI, Eux2, RY et RZ à des valeurs proportionnelles aux valeurs mesurées des composantes trichromatiques X 2, Y et Z. La mémorisation des valeurs mesurées des composantes se fait sous la forme de valeurs de résistance.Ainsi, lorsqu'on commute le commutateur 88, les résistances RX1, RX2, RY et RZ sont reliées à l'entrée des transducteurs de signal 89A, 89B, 89C et 89D et donc, à la sortie 91, 92, 93, 94, il apparaît un signal électrique, par exemple une tension, qui correspond à la valeur mesurée de la composante trichromatique. Le système de compensation représenté par ls figure 3 peut aussi être réalisée sous une forme à compensation de courant. La mémorisation des valeurs mesurées peut aussi se faire sous forme de résistance. La figure 4 montre un autre mode d'exécution de l'appareil selon l'invention. La lumière de la source primaire 1 arrive au détecteur photoélectrique 70 à travers les filtres 61, 62, 63 et 64 qui peuvent être commutés par le commutateur 60. L'entrée du transducteur 8, qui mène à l'un des convertisseurs courant-tension, est reliée au détecteur 70. A la différence des constructions décrites plus haut, la correction de l'écart entre les valeurs normalisées des composantes trichromatiques et les valeurs mesurées par le détecteur photoélectrique principal 70 et les filtres colorés 61 à 64 est assurée à l'aide d'un détecteur photoélectrique secondaire et d'une combinaison secondaire de filtres colorés, par l'intermédiaire du réseau de transformation 10. A cet effet, par exemple, comme le montre la figure, on peut corriger seulement le canal le plus mal accordé.La sortie 90 du détecteur photoélectrique principal est reliée à l'affichage 23 dans les positions 2, 3 et 4 du sélecteur 22. Les positions 2, 3 et 4 du sélecteur correspondent par exemple aux filtres colorés 62, 63 et 64. Dans un autre mode d'exacution possible, la sortie 90 est reliée soit à une autre unité servant à la détermination des coordonnées trichromatiques, soit à l'entrée d'un deuxième réseau de transformation. Dans la position 1 du sélecteur 22, le signal reçu à la sortie du parcours principal de lumière 90 et le signal reçu à la sortie du parcours secondaire de lumière 90A, qui a passé par le filtre 61A et le détecteur 70A, arrivent à l'unité d'affichage 23 en passant par le réseau de transformation 10 A la sortie du réseau de transformation, il apparat un signal proportionnel à la valeur de composante trichromatique correspondant à la fonztion de reconstitution de couleur de l'appareil et qui peut être évalué ou à nouveau traité en même temps que les trois autres signaux. Naturellement, un seul circuit secondaire peut être relié à plus d'un circuit princi pal de colorimètre et un circuit principal de colorimètre peut être relié à plus d'un circuit secondaire. On a seulement représenté le cas le plus simple, pour plus de clarté. REVS;DICATIONS 1) Appareil servant à déterminer les composantes trichromatiques et/ou les coordonnées trichromatiques de sources lumineuses primaires ou secondaires, comportant au moins trois filtres colorés et au moins un détecteur photoélectrique et caractérisé par le fait que le ou les détecteurs photoélectriques sont reliés à un transducteur qui engendre des signaux électriques proportionnels à la sortie de chacun des détecteurs, qu'aux sorties du transducteur est relié un réseau de transformation linéaire qui engendre des signaux proportionnels aux valeurs corrigées des composantes trichromatiques étalons et qu'à la sortie du réseau de transformation sont reliés un affichage, un registre et/ou une unité supplémentaire de traitementO 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins trois détecteurs photoélectriques qui sont reliés à la source lumineuse à mesurer par l'in termédiire d'un système optique et d'un transducteur qui contient des convertisseurs courant-tension reliés aux détecteurs photoélectriques0 3) Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un système détecteur formé d'au moins trois filtres colorés interchangeables et d'un détecteur photoélectrique, un transducteur de signaux relié au détecteur photoélectrique et qui contient un système de mesure servant à engendrer et à mémoriser les paramètres électriques qui sont proportionnels aux composantes trichromatiques individuelles X, Y et Z. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le transducteur contient un système de mesure basé sur une compensation de courant ou de tension, qui règle les résistances à une valeur proportionnelle aux valeurs mesurées de X1, X2, Y et Z et contient un transducteur de signaux présentant une sortie de courant ou de tension qui peut être reliée aux résistances. 5) Appareil selon lune des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que dans l'unité de traitement de signaux, la sortie du réseau de transformation qui donne un signal proportionnel à la valeur corrigée des composantes trichromatiques est reliée à un additionneur et à l'une des entrées d'un logomètre par l'intermédiaire d'un commutateur, l'autre entrée du logomètre étant reliée à la sortie de l'additionneur. 6) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre au moins un filtre coloré secondaire et au moins un détecteur photoélectrique secondaire. 7) Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le détecteur photoélectrique principal muni d'un sélecteur de filtres et le détecgeur photoélectrique secondaire sont tous deux reliés au réseau de transformation par l'intermédiaire d'un transducteur et que les sorties du réseau de transformation sont reliées à l'affichage par l'intermédiaire d'un sélecteur qui est commuté en même temps que le sélecteur de filtres. 8) Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le système optique comprend des conducteurs de lumière qui vont de toutes les parties de la surface du détecteur de lumière à chacun des détecteurs photoélectriques. 9) Appareil selon la revendlçation 8, caractérisé par le fait que le diamètre des faisceaux des conducteurs de lumière menant aux détecteurs photoélectriques est choisi selon le détecteur dont il s'agit et le filtre coloré correspondant.