CN113568074A - 颜色镀膜方法、***、存储介质、辐射源组件和干燥设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种颜色镀膜方法、***、存储介质、辐射源组件和干燥设备。颜色镀膜方法,包括:确定光源装置发射的光通过光学镀膜的光强分布;确定所述光学镀膜的目标颜色,所述目标颜色包括对应多个观察角度的多种颜色;通过所述光强分布和初始镀膜规格获取所述光学镀膜的当前颜色;确定所述光学镀膜的当前颜色和目标颜色在所述多个观察角度的色差值,根据多个所述色差值对所述初始镀膜规格进行修正;重复根据所述色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过所述目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个所述色差值总体最小。上述颜色镀膜方法,可使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
Description
技术领域
本发明涉及颜色镀膜技术领域,特别涉及一种颜色镀膜方法、***、存储介质、辐射源组件和干燥设备。
背景技术
光学镀膜是一种在光学零件表面镀上一层或多层金属或是介质薄膜的工艺流。一般会通过镀膜参数确定镀膜规格,以获得对应的膜堆方案,进而影响镀膜的颜色。除此以外,镀膜颜色容易因为观察角度的不同而出现颜色差别较大的情况(称为“角漂”),角漂现象的存在会导致镀膜颜色在一些观察角度上出现不理想的色差问题,一般通过更改镀膜参数来处理该问题。但是更改的过程中牵一发而动全身。也就是说,即使解决了一个角度上的色差问题,也会影响其他角度的颜色。
现有技术中的方案,难以解决上述的技术问题,导致角漂现象严重,尤其是在大角度观察时呈现的颜色与正面观察偏差极大,成为行业痼疾。
发明内容
本发明实施方式提供了一种颜色镀膜方法、***、存储介质、辐射源组件和干燥设备。
本发明实施方式的一种颜色镀膜方法,包括:
确定光源装置发射的光通过光学镀膜的光强分布;
确定所述光学镀膜的目标颜色,所述目标颜色包括对应多个观察角度的多种颜色;
通过所述光强分布和初始镀膜规格获取所述光学镀膜的当前颜色;
确定所述光学镀膜的当前颜色和目标颜色在所述多个观察角度的色差值,根据多个所述色差值对所述初始镀膜规格进行修正;
重复根据所述色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过所述目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个所述色差值总体最小。
上述颜色镀膜方法,同时考虑了多个观察角度的颜色色差值,整体均衡镀膜规格,以达到根据目标镀膜规格所获得的膜堆方案能够最逼近目标颜色,使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
在某些实施方式中,重复根据所述色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过所述目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个所述色差值总体最小,具体包括:
所述色差值包括颜色差值和亮度差值,根据所述当前颜色在所有观察角度对应的所述颜色差值和所述亮度差值获得所述当前颜色的总偏差值,所述目标镀膜规格的所述总偏差值最小。
在某些实施方式中,所述镀膜规格对应的当前颜色在一个观察角度时,所述颜色差值通过以下方式计算:
在色坐标系获取所述目标颜色和所述当前颜色的横坐标差、纵坐标差;
确定所述横坐标差与第一参数的第一乘积、所述纵坐标差与第二参数的第二乘积;
对所述第一乘积和所述第二乘积进行求和获得所述观察角度对应的所述颜色差值。
在某些实施方式中,所述镀膜规格对应的当前颜色在一个观察角度时,所述亮度差值通过以下方式计算:
确定所述目标颜色和所述当前颜色的幅值差值,所述亮度差值等于所述幅值差值与第三参数的乘积。
在某些实施方式中,所述当前颜色的所述总偏差值,通过以下方式计算:
获取所有观察角度对应的所述颜色差值和所述亮度差值,对所有所述颜色差值和所述亮度差值相加求和,获得所述总偏差值。
在某些实施方式中,在所述目标颜色中,各所述观察角度分别具有权重值,所述总偏差值由对应所述观察角度的所述颜色差值和/或所述亮度差值与对应的所述权重值加权求和确定。
在某些实施方式中,所述光源装置包括发光体和用于透光的光学元件,所述光学镀膜成形于所述光学元件上;
确定光源装置发射的光通过光学镀膜的光强分布,包括:
根据所述发光体的发光角度,确定在所述光学元件上的入射角度,进而确定所述光源装置发射的光通过所述光学元件的光强分布以获得所述光强分布。
在某些实施方式中,所述光源装置还包括用于将所述发光体的光线反射至所述光学元件的反光结构;
根据所述发光体的发光角度,确定在所述光学元件上的入射角度,包括:
所述发光体发射的光线直接入射至所述光学元件,根据直射方向确定对应入射位置的入射角度;以及,
所述发光体发射的光线经过所述反光结构和所述光学元件一次或多反射后入射至所述光学元件,根据反射方向确定对应入射位置的入射角度。
在某些实施方式中,所述光学元件具有平行的外端面和内端面,且所述内端面朝向所述发光体,所述观察角度等于所述入射角度。
在某些实施方式中,所述光源装置包括红外辐射发光体。
本发明实施方式的一种颜色镀膜***,包括处理器和存储器,其中,所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序,以实现任一实施方式的颜色镀膜方法。
本发明实施方式提供一种计算机可读存储介质,当所述计算机程序被处理器执行时,实现任一实施方式的颜色镀膜方法。
本发明实施方式的一种辐射源组件,包括:
光源装置,包括发光件和反光结构,所述发光件位于所述反光结构内,所述反光结构具有开口;
光学元件,设置于所述反光结构的开口,所述光学元件的表面形成有镀膜,所述镀膜由上述的颜色镀膜方法所得到。
在某些实施方式中,所述镀膜位于所述光学元件的内表面和/或外表面。
本发明实施方式的一种干燥设备,包括上述的辐射源组件。
上述颜色镀膜***、辐射源组件、计算机可读存储介质和干燥设备,同时考虑了多个观察角度的颜色色差值,能够整体均衡镀膜规格,以达到根据目标镀膜规格所获得的膜堆方案能够最逼近目标颜色,使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明实施方式的颜色镀膜方法的流程图;
图2是本发明实施方式的光源装置的结构示意图;
图3是本发明实施方式的光源装置的另一结构示意图;
图4是人眼可感知颜色的范围色域图及人眼对于不同的波长的视见函数曲线;
图5是本发明实施方式的光学镀膜所呈现的颜色和亮度关于观察角度的分布图;
图6是本发明实施方式的光学元件的结构示意图;
图7是本发明实施方式的光学元件的另一结构示意图;
图8是本发明实施方式的光学元件的又一结构示意图;
图9是本发明实施方式的光学元件的再一结构示意图;
图10是本发明实施方式的颜色镀膜***的模块图;
图11是本发明实施方式的干燥设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。可以是机械连接,也可以是电连接。可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,本文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参图1,本发明实施方式的一种颜色镀膜方法,包括步骤:
S12,确定光源装置发射的光通过光学镀膜的光强分布;
S14,确定光学镀膜的目标颜色,目标颜色包括对应多个观察角度的多种颜色;
S16,通过光强分布和初始镀膜规格获取光学镀膜的当前颜色;
S18,确定光学镀膜的当前颜色和目标颜色在多个观察角度的色差值,根据多个色差值对初始镀膜规格进行修正;
S20,重复根据色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个色差值总体最小。
上述颜色镀膜方法,同时考虑了多个观察角度的颜色色差值,整体均衡镀膜规格,以达到根据目标镀膜规格所获得的膜堆方案能够最逼近目标颜色,使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
需要说明的是,本实施例中的颜色镀膜方法旨在尽可能将设计中的目标颜色呈现在最终的镀膜结果上,整个方案的技术效果实现过程基于能够在物理层面实现的前提。如果预设颜色本身无法在物理层面实现,例如在相差较小的两个观察角度上设置了两个在色谱上颜色差异极大的颜色,违背了基本的光学物理规律,因此使用本实施例中的镀膜方法也只能做到基于物理层面的尽可能逼近,并不能完全呈现任意的目标颜色。简言之,本发明实施方式的颜色镀膜方法中,得到最逼近目标颜色的镀膜规格,需要基于物理层面能够实现的前提。
具体地,在实际应用中,光学镀膜可设置在透光基材的入光面和出光面中的至少一者,光源装置位于透光基材的入光面侧。透光基材可以是玻璃或塑料,在一个实施方式中,透光基材可以是透明玻璃或透明塑料。透光基材可以作为光学元件。多个观察角度可以是两个或多于两个的观察角度。
在某些实施方式中,请结合图2,光源装置100包括发光体10和用于透光的光学元件40,光学镀膜42成形于光学元件40上;
确定光源装置100发射的光通过光学镀膜42的光强分布,包括:
根据发光体10的发光角度,确定在光学元件40上的入射角度,进而确定光源装置100发射的光通过光学元件40的光强分布以获得光强分布。如此,可以根据给定的一种光源装置100,确定该光源装置100发射的光通过光学镀膜的光强分布。
光学元件40的内端面为光线的入射面,光学元件40的外端面为光线的出射面。当观察者在光学元件40外端面侧从某个位置观察光学镀膜42的时候,从观察者(的眼睛、镜头)到光学镀膜42某个局部位置的连线与光学镀膜42的角度即为观察角度,观察者所能接收到的光线对应为该局部位置上出射角与观察角度相同的光线,因此观察角度即为光线在光学元件40上的出射角。在光学镀膜42上的同一个位置,由于光路的差别,有着具有不同出射角的出射光线,因此在改变观察角度后,观察者接收到不同的光线,感受到不同的颜色。
在某些实施方式中,光学元件40具有平行的外端面和内端面,且内端面朝向发光体10,外端面即朝向观察者。光线在穿过光学元件40时,由于入射面和出射面平行,因此入射光和出射光相互平行,所以入射角、出射角和观察角度三者相等。可以理解,在其它实施方式中,光学元件40的内端面与外端面也可以是不平行的,例如,散射片、复眼、柱面镜及透镜等光学元件40,需要根据实际的内端面与外端面情况具体计算,将入射角度换算为对应的出射角度(观察角度)。
为了便于描述和理解,以下基于具有平行的内端面与外端面的光学元件40进行描述,如无特殊说明,下文中的入射角即等于观察角度。
具体地,光源装置100可包括发光体10。在基于给定的或者是设计的发光体10类型,可模拟计算得到发光体10的发射光谱以及在空间中的辐射强度分布。在一个实施方式中,以光源装置100包括的发光体10为红外辐射发光体10为例,红外辐射发光体10可包括黑体辐射发光体10,黑体辐射发光体10例如是钨灯,卤钨灯等发光体10,发光体10发射行为满足黑体辐射特性,其光谱分布为:
其中A表示辐射强度,h、c和k为物理常数,h=λ为波长,T是发光体10表面温度。
发光体10(辐射体)发射特性满足朗伯发射特性,也即亮度与发射强度无关,其发光的强度I=I0cos(θ),其中,I0就是入射角为0度时候的发光强度,也就是沿法线方向或平行于法线方向的发光强度。根据设计需求设定发光体10发射功率和色温参数,如A=100,工作温度T=3200K,代入公式(1)计算得光谱波长和角度分布如下(该分布以曲线表示):
在本实施方式中,光源装置100仅有黑体辐射发光体10而无其他光学***。
根据给定的发光体10光谱,通过光学模拟计算的方式进行镀膜仿真,也即通过膜堆材料的选择和膜层厚度的选择(即镀膜规格),通过高低折射率膜层交叠最终实现光学镀膜42的分光特性(如反射,透射,吸收等)。在一个实施方式中,以光透过率(T)为例,所设计光学膜堆在不同波长下具有不同的透过率,不同的波长对应光谱上不同的颜色,透过率即该波长光线能够透过的比例,呈现对应颜色的亮度,从而实现在透光时展示由具体波长、各波长透过率共同构成的颜色。光线透过光学元件40的强度分布可以用公式(2)计算得到:
其中θ表示不同光线入射角度。不同入射角度下,光源的辐射强度不同,光学膜层对应的透过率不同,最终出射的光强分布是关于波长和入射角度相关的函数。
发光体10的发光角度可以基于发光体10的中轴线L确定。具体地,如图2所示,以发光体10的中轴线L为零角度为例,可以确定发光体10每条光线的发光角度。在一个实施方式中,发光体10发射的光线直接入射至光学元件40,光学元件40垂直于发光体10的中轴线L,根据发光体10发射的每条光线的发光角度,可以确定每条光线入射至光学元件40的入射角度θ。可以理解的是,在其它实施方式中,光学元件40与发光体10的中轴线L之间还可以成其它夹角,而不限于垂直,根据三角函数关系和发光角度,来确定入射角度θ。将光学元件40上的各个位置与光学元件40连线,即可近似模拟光学元件40照射该位置的光线,从而获得该位置处的入射角度θ,也即观察者观察该位置时的观察角度,根据公式(2)即可得出该位置上的光强,如此将光学元件40上的所有位置都进行计算,最终即可得到光学元件40上所有位置的光强,也即光学元件40的光强分布。
在某些实施方式中,请参图3,光源装置100还包括用于将发光体10的光线反射至光学元件40的反光结构30;
根据发光体10的发光角度,确定在光学元件40上的入射角度,包括:
发光体10发射的光线直接入射至光学元件40,根据直射方向确定对应入射位置的入射角度;以及,
发光体10发射的光线经过反光结构30和光学元件40一次或多反射后入射至光学元件40,根据反射方向确定对应入射位置的入射角度。如此,可以根据给定的另一种光源装置100,确定该光源装置100的光强分布。
具体地,本实施方式的颜色镀膜方法可适用于光源装置100包括光源和反光结构30。本实施方式采用序列光线追迹方式及非序列光线追迹方式计算目标面上的光线强度和入射角度分布。从前文可知,在观察角度确定的情况下,光学元件40上局部位置光线的入射角度也是确定的,根据局部位置位于光学元件40上的位置(比如中心或者边缘)与发光体10的位置关系,即可回溯这个光线从发光体10发出以后的路径,从而对其光强进行计算,从而获得在该位置上该观察角度下的光强,此过程也称为光线追迹。
在某些实施方式中,只考虑光线直射的情况,光线追迹方式可以理解成一条光线从发出到直接入射至光学元件40上的路径,也即一个落在光学元件40上的光点与光源的连线就是该光点的光线路径。因此,发光体10发射的光线直接入射至光学元件40,根据直射方向即可确定对应入射位置的入射角度,换言之,对于发光体10能够直接照射到的部分区域而言,任一点位置与发光体10连线即相当于该点对应的光线路径。这种追迹方式又被称为序列光线追迹。
在本实施方式中,由于光源安装在反光结构30中,反光结构30起到将部分光线反射汇聚的作用,因此除了直射的情况以外,一个落在光学元件40上的光点,有可能是从发光体10发射以后经反光结构30侧壁的反射后再入射至光学元件40上的光线所形成,也可能是发光体10发射后的光线先在光学元件40入射面反射,在反光结构30处再次反射,然后入射至光学元件40的光线所形成的。对于后者的光线而言,其路径并非直接连线,而是光点、反光结构30上反射的位置点、光源三者连成的折线,确定该路径的追迹方式又被称为非序列光线追迹。
实际上,光学元件40上的一个光点,还有可能是上述多种情况的叠加,例如一条光线直接照射到光学元件40的一个位置点A上,另一条光线由反光结构30反射后照射到位置点A,两条光线形成的光点叠加在一起,分别对应相同位置上不同的观察角度。采用非序列光线追迹方式,可以模拟光线多次反射和部分透射的行为。
对于不同的光路,对其进行追迹能够确定在各段反射过程中损失的光强,从而确定最终呈现在光学元件40上的光强。在某些实施方式中,对于给定的光学元件40而言,其具有确定的透过率,例如其对于某波长光线的透过率为70%,该波长的光线I1照射至光学元件40的A点,70%的光线I1直接穿过光学元件40并形成一个光点,30%的光线I1被光学元件40反射(反射角可由序列光线追迹方式获得的入射角计算得到),然后在反光结构30处被反射后入射至光学元件的B点,此时有(30%*70%=21%)的光线I1穿过光学元件40并形成一个光点,又有(30%*30%=9%)的光线I1再次被反射,如此往复,直至从光学元件40反射的光线强度低于阈值,不再进行计算;另有出射光线I2的直接照射至光学元件的C点后,经过一次前述相似的反射过程后,9%的光线I2被两次反射后照射至光学元件40的A点,此时A点上已经有两条不同入射途径的光线叠加,对应了不同的入射角度,因此A点在不同的观察角度上对应有不同光线,分别对应了具有70%光强的光线I1以及具有9%光强的光线I2,具体数值可根据上述过程通过非序列光线追迹求得。
因此,在本实施方式中,采用序列光线追迹方式和非序列光线追迹方式来模拟发光体10发射的光通过光学镀膜42的光强分布。另外,非序列光线追迹方式也适用于光源装置100包括光源和复杂成像***,及光源装置100包括多个光源等复杂***。
在一个例子中,发光体10为卤钨灯黑体辐射发光体10,请结合图3,图3给出了一个示例的简要光学***组成,光源装置100包含发光体10、泡壳20、反光结构30、光学元件40(如近红外二向色镜)及观察显示屏60(模拟用户)。光学镀膜42成形于光学元件40的内端面(内表面)上。针对反光结构30和光学元件40,正确设置膜堆后可以准确模拟光线50的反射和透射现象。非序列光线追迹方式可以模拟光线50多次反射和部分透射的行为(如以光线50示例,有部分光线被反射回反光结构30后经过多次反射再次出射)。
因此,通过序列光线追迹方式和非序列光线追迹方式,可以获取包括以下三种光线的入射角度:第一种:发光体10发射并直接入射至光学元件40的光线;第二种:发光体10发射的并经反光结构30反射至光学元件40的光线;第三种:发光体10发射的并经光学元件40入光面(内端面)反射回反光结构30内部再经反光结构30反射后入射至光学元件40的光线。本实施方式中的泡壳20本身为各向透光的结构,并且具有特殊设计的外形,因此,还存在这样的第四种光路:从发光体10发射后首先被光学元件40反射第一次,再被反光结构30反射第二次,穿过泡壳20再次入射反光结构30被反射第三次,再次穿过泡壳20后最终入射至光学元件40;在该第四种光路中,可根据穿过泡壳20的具***置,模拟光线多次入射和出射的角度,例如平行入射出射、在泡壳20内部折射改变出射角度等。
可以理解的是,序列光线追迹方式和非序列光线追迹方式也可适应用于反光结构30内部设有多个发光体10的实施方式。
需要指出的是,上述过程为理想状态下的数学模型,但在实际使用场景中,人眼(瞳孔)并非只能接收单角度光线,而是能够接收一定角度区间内的光线,这些光线对应到光学镀膜上有不同的位置、不同的观察角度,所以观察者在某个角度上看到的是多个出射角光线的集合,这些光线具有不同的波长和幅值,复合后构成观察者所观察到的颜色,而且随着抖动(人手或者眼睛),会改变相对位置关系,从而改变入射的光线,在更大的观察角度光线集合内以一定频率或幅度改变实际接收到人眼中的光线,就会有一定的“炫彩”效果。因此,相对于对于单个颜色、观察者单个观察角度的理想状态光学镀膜而言,实际使用中更加复杂,需要考虑人眼接受光线的角度范围和动态移动影响,基于该常识,光学镀膜的颜色设计中所考虑的观察角度对应为一个范围值,而不会将观察角度过于细分。
在某些实施方式中,由于人眼对于不同光线、亮度的敏感程度不同,因此对于前述理论模型中获得的镀膜规格而言,需要考虑人眼对于光的颜色和亮度的感知***,将上述过程中得到的当前颜色和人眼感知***所呈现的实际颜色统一到能够在数学上进行计算的公式中,计算差异值。此外,由于颜色为多种光线的复合,因此存在同色异谱的现象,也即在人眼感知***中基本相同的颜色,可能由完全不同的多种光谱实现,因此如果在理论模型中直接对数值进行优化,难以找到优化的目标方向,还容易产生误差累积,导致迭代后的差异值越来越大的问题,因此需要借助人眼的感知***对每次优化的镀膜规格进行评价,从而指引数值的优化迭代方向。具体地,请参图4,(a)示出了人眼可感知颜色的范围色域图(CIE-1931),(b)示出了人眼在明视觉(photopicconversion)和暗视觉(scotopicconversion)对于不同的波长的视见函数曲线。在CIE色域图中,颜色可以被色坐标(x, y)表示,并且任意一个颜色可以被光的三原色RGB根据比例合成。在本发明实施方式中,每个波长均有对应的(xλ, yλ, Yλ),用户最终观察到的颜色和亮度,在某个观察角度下,对应的一定范围内的所有光线共同复合构成的颜色,可以使用公式(3)计算:
因此,当前颜色和目标颜色可以通过(xλ, yλ, Yλ)来表示,其中,xλ, yλ表示颜色,Yλ表示亮度。也即,通过上述公式,将人眼感知到的颜色和镀膜规格所对应的当前颜色,转化为相同坐标系中的数字坐标,通过数值的比较,即可判断差异值和迭代方向。
具体地,通过光强分布和初始镀膜规格获取光学镀膜42的当前颜色包括在不同入射角度下的颜色和亮度值(x0 ,y0, Y0),在得到光强分布后,可以采用矩阵求和的运算方式计算得到不同入射角度下的颜色和亮度值(x0 ,y0, Y0),并绘出不同入射角度下的颜色和亮度分布值(RGB空间)以直观体现效果。
在某些实施方式中,重复根据色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个色差值总体最小,具体包括:
色差值包括颜色差值和亮度差值,根据当前颜色在所有观察角度对应的颜色差值和亮度差值获得当前颜色的总偏差值,目标镀膜规格的总偏差值最小。如此,可以获取目标镀膜规格。
具体地,在从初始镀膜规格到目标镀膜规格的过程中,每次迭代是把每个入射角度下需要达到的色差值进行修正。在镀膜的物理层面上,各个入射角度之间的透过峰的透过率幅值(相当于透过峰对应波长光线所呈现的亮度)和透过峰中心波长值(相当于透过峰对应波长光线所呈现的色彩)会相互影响,存在无法同时达到目标镀膜规格所对应预设值的可能性,甚至有的颜色本身在物理层面就是不可能实现的,因此在通过初始镀膜规格得到第一镀膜规格时,根据第一次的色差值均衡设计了镀膜方案,相关修正函数把各个方向上的透过峰的透过率幅值和透过峰中心波长值结合膜层性能相互均衡,在算法上尽量满足多个入射角度的颜色要求。若镀膜规格在一次迭代后距离目标颜色很远(例如在多个观察角度上都存在一定的差距,或者在某些观察角度上存在较大的差距),就需要二次迭代,一直找到目标镀膜规格,其具有的总偏差值最小。例如目标镀膜规格为第n次迭代所得到,则从到初始镀膜规格到目标镀膜规格迭代过程中的各个镀膜规格所对应的总偏差值持续依次减少,但是再迭代到第n+1次获的镀膜规格后,其总偏差值又开始增大,至此可以确定第n次迭代所得到的镀膜规格为目标镀膜规格。
请结合图5,图5示出了在本发明实施方式的一种初始光学镀膜42设计配合光学***所得到的颜色和亮度关于观察角度的分布图。不同观察角度下,由于镀膜特性不同和光强分布差异,最后所呈现的颜色亦不相同,例如正入射时透出光线强度较弱,颜色不明显,对应的(x0 ,y0, Y0)θ=0=(0.45,0.32, 0.3),而60度下所透出红光较强,饱和度高,其(x0 ,y0, Y0)θ=60=(0.66,0.34,42)(需要说明的是,由于相关规定,图5无法显示色彩,故以灰度表示)。
在某些实施方式中,镀膜规格对应的当前颜色在一个观察角度时,颜色差值通过以下方式计算:
在色坐标系获取目标颜色和当前颜色的横坐标差、纵坐标差;
确定横坐标差与第一参数的第一乘积、纵坐标差与第二参数的第二乘积;
对第一乘积和第二乘积进行求和获得观察角度对应的颜色差值。如此,可以获得观察角度对应的颜色差值。
具体地,把镀膜规格通过数据仿真的方式,借助前述的公式(3),将各个观察角度的波长和透光率转换为人眼视觉体系下的颜色和亮度,也即(x0,y0,Y0),然后在这个坐标系中与目标颜色进行坐标差的计算,获取色差值,从而获得修正方向,修正镀膜规格后再次仿真,再次比较进而实现迭代。
可选地,根据预设的目标颜色亮度值(xf ,yf, Yf),可计算镀膜设计目标修正值可采用如下公式:
GainT=C1*(Yo-Yf)
Gainλ=C2*(xo-xf)+C3*(yo-yf) (4)
具体地,在本发明实施方式中,目标颜色和当前颜色的横坐标差可表示为(xo-xf),目标颜色和当前颜色的纵坐标差可表示为(yo-yf),第一参数可以是C2,第二参数可以是C3。颜色差值可表示为:
Gainλ=C2*(xo-xf)+C3*(yo-yf)。
在某些实施方式中,镀膜规格对应的当前颜色在一个观察角度时,亮度差值通过以下方式计算:
确定目标颜色和当前颜色的幅值差值,亮度差值等于幅值差值与第三参数的乘积。如此,可以获取亮度差值。
具体地,在本发明实施方式中,目标颜色和当前颜色的幅值差值可表示为(Yo-Yf),第三参数可以是C1,亮度差值可表示为:
GainT=C1*(Yo-Yf)。
在一个例子中,可取C1=0.00382, C2=0.24, C3=-0.17,计算所得GainT和Gainλ分别是修正镀膜设计时可见光透过峰的透过率幅值和透过峰中心波长值。修正系数可以是固定值亦可以是计算得出变化值,例如,计算得到的修正镀膜规格与目标镀膜规格之间的差值较大时,可以调整修正系数,使下次得到的修正镀膜规格与目标镀膜规格之间的差值较小。
GainT可以理解为亮度差值,Gainλ可以理解为颜色差值。对于公式(4),可以将其理解为,在某一个观察角度下,当前镀膜规格所对应的光学镀膜所呈现的颜色(x0 ,y0, Y0)的每一个坐标值,与目标颜色的对应坐标值进行数学计算,具体为通过亮度差值(Yo-Yf)和对应的修正系数C1确认与目标颜色的亮度差别,从而计算获得需要修正的值GainT;通过颜色在范围色域图中的两个坐标差值(xo-xf)、(yo-yf)和对应的修正系数C2、C3与目标颜色的颜色差别,获得与目标颜色的颜色差值Gainλ。
通过上述两个修正值进行修正后所得的新镀膜规格,重新代入计算新的颜色亮度参数值(x1 ,y1, Y1)并再次计算色差值,多次迭代后得到总偏差值最小的目标镀膜规格,满足设计颜色亮度要求的光学镀膜42设计。容易理解的是,理论上通过上述计算能够一次修正至目标颜色,但是对于本实施例中的光学镀膜而言,在每个角度上都需要进行一次上述的修正计算过程,得到对应不同角度的多组(GainT, Gainλ),根据前文可知,光学镀膜可能无法在每个角度上都完全符合修正目标,在均衡后得到的结果会存在某些观察角度已经与目标颜色较为接近,但是另一些观察角度与目标颜色差距较大的问题,因此需要多次迭代从而获得最逼近目标颜色的镀膜规格。
在某些实施方式中,当前颜色的总偏差值,通过以下方式计算:
获取所有观察角度对应的颜色差值和亮度差值,对所有颜色差值和亮度差值相加求和,获得总偏差值。如此,可以获取总偏差值。
具体地,在本发明实施方式中,颜色差值可表示为Gainλ=C2*(xo-xf)+C3*(yo-yf)。亮度差值可表示为GainT=C1*(Yo-Yf)。总偏差值可以是不同观察角度下对所有Gainλ进行求和,及对所有GainT进行求和而获得,也就是说,总偏差值包括所有Gainλ的求和值,以及所有GainT的求和值,通过总偏差值在整体上对于实现目标颜色进行评价。
在某些实施方式中,在目标颜色中,各观察角度分别具有权重值,总偏差值由对应观察角度的颜色差值和/或亮度差值与对应的权重值加权求和确定。如此,可以获取总偏差值。
具体地,可以对特定的观察角度增加权重,也就是整体方案更加倾向于实现特定观察角度的设计颜色,相对可以容忍其他观察角度颜色的偏差。权重可以是亮度权重,也可以是颜色权重,还可以是包含亮度和颜色的整体权重。当对于某观察角度对应的色差值增加更大的权重后,对于该角度下实现目标颜色的效果,在整体方案中的评价比重更高,也即在无法全部满足目标颜色的前提下,以对于该观察角度的目标颜色的实现效果为较高优先级,能够容忍牺牲其他角度的目标颜色实现效果。
可以理解的是,本发明可以包括实现多个光学元件多个膜堆颜色的组合仿真,或是包括单一光学元件不同光学面的膜堆的组合的实施方式。
本发明实施方式不限于针对平板型的光学零件(如平板型二向色镜)进行颜色镀膜,还可以包括针对如散射片(如图6所示),复眼(如图7所示),柱面镜,透镜(如图8所示)等光学元件,也可以是光线在光学元件内部的多次反射的实施方式(如图9所示)。
本发明实施方式还包括应用于衍射元件例如光栅,微镜阵列等光学元件,可以通过衍射计算软件计算衍射特性以及色散情况,利用非序列光线追迹方式进行颜色仿真。
本发明实施方式可以应用于对于多种光源的仿真,例如对于环境光下二向色镜颜色仿真以及在内置光源开启时的颜色仿真,或是两者均存在情况下的综合仿真。如此,可以对应于用户不同的使用场景。请参图10,本发明实施方式的一种颜色镀膜***200,包括处理器22和存储器24,其中,处理器22用于执行存储器24中存储的计算机程序,以实现上述任一实施方式的颜色镀膜方法。
上述颜色镀膜***200,同时考虑了多个观察角度的颜色色差值,整体均衡镀膜规格,以达到根据目标镀膜规格所获得的膜堆方案能够最逼近目标颜色,使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
需要说明的是,上述对颜色镀膜方法的实施方式和有益效果的解释说明,适应于本实施方式的颜色镀膜***200,为避免冗余,在此不作详细展开。
具体地,颜色镀膜***200可以应用于个人计算机、手机、平板电脑、服务器、机器人等终端。
例如,处理器22执行存储器24中存储的计算机程序,以执行以下步骤:
S12,确定光源装置发射的光通过光学镀膜的光强分布;
S14,确定光学镀膜的目标颜色,目标颜色包括对应多个观察角度的多种颜色;
S16,通过光强分布和初始镀膜规格获取光学镀膜的当前颜色;
S18,确定光学镀膜的当前颜色和目标颜色在多个观察角度的色差值,根据多个色差值对初始镀膜规格进行修正;
S20,重复根据色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个色差值总体最小。
本发明实施方式提供一种计算机可读存储介质,当计算机程序被处理器执行时,实现上述任一实施方式的颜色镀膜方法。
上述计算机可读存储介质,同时考虑了多个观察角度的颜色色差值,整体均衡镀膜规格,以达到根据目标镀膜规格所获得的膜堆方案能够最逼近目标颜色,使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
请参图11,本发明实施方式的一种辐射源组件300,包括:
光源装置100,包括发光件10和反光结构30,发光件10位于反光结构30内,反光结构30具有一开口32;
光学元件40,设置在反光结构30的开口32,光学元件40的表面形成有镀膜,镀膜由上述任一实施方式的颜色镀膜方法所得到。
上述辐射源组件300,同时考虑了多个观察角度的颜色色差值,整体均衡镀膜规格,以达到根据目标镀膜规格所获得的膜堆方案能够最逼近目标颜色,使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
具体地,辐射源组件300可以发射红外辐射,红外辐射一部分直接经光学元件40出射,另一部分由反光结构反射至光学元件40并出射。
在某些实施方式中,镀膜位于光学元件40的内表面和/或外表面。如此,可要根据需求在光学元件40的内表面和/或外表面设置镀膜。
具体地,在图示的实施方式中,光学元件40呈平板形,内表面是朝向发光体10的表面,即光学元件的入射面。内表面与外表面基本平行。内外表面平行的时候对镀膜的颜色分布影响差别不大。
在其它实施方式中,光学元件的内外表面中的一者为非平面,优选将镀膜设置在为平面的表面上。或者根据实际的表面,把观察角度对应表面上的各个部位进行换算,对应到入射角度上和光强分布匹配。在其它实施方式中,光学元件的内外两个面均为非平面,必要时进行入射角度和观察角度的换算。
可以理解的是,镀膜位于光学元件40的内表面或外表面,也可以是镀膜位于光学元件40的内表面和外表面。
请参考图11,本发明实施方式的一种干燥设备400,包括上述任一实施方式的辐射源组件300。
上述干燥设备400,同时考虑了多个观察角度的颜色色差值,整体均衡镀膜规格,以根据目标镀膜规格所获得的膜堆方案能够最逼近目标颜色,使得镀膜结果能够在多个角度上呈现不同的预设颜色。
具体地,干燥设备400还包括壳体70和电机72。壳体70内设有风道80,多个辐射源组件300围绕风道80的出风口设置。每个反光结构30的开口32设有一个光学元件40。
干燥设备400包括但不限于吹风机、干身机、干手机、烘干机、浴霸等。图示的实施方式中,干燥设备400为吹风机。电机72运行时,可以从风道的进风口吸入空气以产生气流,气流经风道80的出风口出射至目标物(如头发)。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理模块的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用,或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
Claims (15)
1.一种颜色镀膜方法,其特征在于,包括:
确定光源装置发射的光通过光学镀膜的光强分布;
确定所述光学镀膜的目标颜色,所述目标颜色包括对应多个观察角度的多种颜色;
通过所述光强分布和初始镀膜规格获取所述光学镀膜的当前颜色;
确定所述光学镀膜的当前颜色和目标颜色在所述多个观察角度的色差值,根据多个所述色差值对所述初始镀膜规格进行修正;
重复根据所述色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过所述目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个所述色差值总体最小。
2.根据权利要求1所述的颜色镀膜方法,其特征在于,重复根据所述色差值对镀膜规格修正的过程,直至获得目标镀膜规格,通过所述目标镀膜规格获取的当前颜色具有的多个所述色差值总体最小,具体包括:
所述色差值包括颜色差值和亮度差值,根据所述当前颜色在所有观察角度对应的所述颜色差值和所述亮度差值获得所述当前颜色的总偏差值,所述目标镀膜规格的所述总偏差值最小。
3.根据权利要求2所述的颜色镀膜方法,其特征在于,所述镀膜规格对应的当前颜色在一个观察角度时,所述颜色差值通过以下方式计算:
在色坐标系获取所述目标颜色和所述当前颜色的横坐标差、纵坐标差;
确定所述横坐标差与第一参数的第一乘积、所述纵坐标差与第二参数的第二乘积;
对所述第一乘积和所述第二乘积进行求和获得所述观察角度对应的所述颜色差值。
4.根据权利要求2所述的颜色镀膜方法,其特征在于,所述镀膜规格对应的当前颜色在一个观察角度时,所述亮度差值通过以下方式计算:
确定所述目标颜色和所述当前颜色的幅值差值,所述亮度差值等于所述幅值差值与第三参数的乘积。
5.根据权利要求2所述的颜色镀膜方法,其特征在于,所述当前颜色的所述总偏差值,通过以下方式计算:
获取所有观察角度对应的所述颜色差值和所述亮度差值,对所有所述颜色差值和所述亮度差值相加求和,获得所述总偏差值。
6.根据权利要求2所述的颜色镀膜方法,其特征在于,在所述目标颜色中,各所述观察角度分别具有权重值,所述总偏差值由对应所述观察角度的所述颜色差值和/或所述亮度差值与对应的所述权重值加权求和确定。
7.根据权利要求1所述的颜色镀膜方法,其特征在于,所述光源装置包括发光体和用于透光的光学元件,所述光学镀膜成形于所述光学元件上;
确定光源装置发射的光通过光学镀膜的光强分布,包括:
根据所述发光体的发光角度,确定在所述光学元件上的入射角度,进而确定所述光源装置发射的光通过所述光学元件的光强分布以获得所述光强分布。
8.根据权利要求7所述的颜色镀膜方法,其特征在于,所述光源装置还包括用于将所述发光体的光线反射至所述光学元件的反光结构;
根据所述发光体的发光角度,确定在所述光学元件上的入射角度,包括:
所述发光体发射的光线直接入射至所述光学元件,根据直射方向确定对应入射位置的入射角度;以及,
所述发光体发射的光线经过所述反光结构和所述光学元件一次或多反射后入射至所述光学元件,根据反射方向确定对应入射位置的入射角度。
9.根据权利要求7所述的颜色镀膜方法,其特征在于,所述光学元件具有平行的外端面和内端面,且所述内端面朝向所述发光体,所述观察角度等于所述入射角度。
10.根据权利要求7或8所述的颜色镀膜方法,其特征在于,所述光源装置包括红外辐射发光体。
11.一种颜色镀膜***,其特征在于,包括处理器和存储器,其中,所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序,以实现权利要求1-10任一项所述的颜色镀膜方法。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,当所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1-10任一项所述的颜色镀膜方法。
13.一种辐射源组件,其特征在于,包括:
光源装置,包括发光件和反光结构,所述发光件位于所述反光结构内,所述反光结构具有开口;
光学元件,设置于所述反光结构的开口,所述光学元件的表面形成有镀膜,所述镀膜由权利要求1-10任一项所述的颜色镀膜方法所得到。
14.根据权利要求13所述的辐射源组件,其特征在于,所述镀膜位于所述光学元件的内表面和/或外表面。
15.一种干燥设备,其特征在于,包括权利要求13或14所述的辐射源组件。
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- 2021-09-24 CN CN202111118100.0A patent/CN113568074B/zh active Active
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