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另外一方面，由于顯示技術的不斷更新和人們對顯示質量要求的不斷提高深入，提出的評價指標也越來越多效高，相應的測量方法也不斷增加，對應的測量手段（設備）的要求也越來越多基礎。在眾多的評價指標中性能，我們最關心的指標有亮度相關指標、色度相關指標對外開放、視角技術創新、分辨率、響應時間資料。

亮度相關指標包括：亮度廣泛應用、亮度均勻性關註度。亮度是指畫面的明亮程度，而亮度均勻性是指顯示屏上可尋址范圍內(nèi)所有像素的亮度一致的程度組合運用。

色度相關指標包括：色度更讓我明白了、色度均勻性。色度（chromaticity）是一個用來評價色質刺激的指標積極，其值由色度坐標或主波長（或補色波長）和純度確定探索。色度不僅包括色調(diào)（hue），還包括飽和度（saturation）產業。

灰階：顯示屏的畫面是由多個像素點組成滿意度，每個像素點所能呈現(xiàn)的從黑到白的過渡等級數(shù)量就是灰階。色階是一個與灰階相關的指標可持續。

視角：是指人眼可以清晰分辨顯示屏顯示的畫面所顯示信息的觀察角度主要抓手。

分辨率：顯示屏的分辨率本來應該是“人眼”所能分辨顯示屏上所顯示信息的能力。但是由于這個指標過于復雜構建，所以通常僅指顯示屏的物理分辨率創新科技，即組成屏幕有效顯示區(qū)域的像素點數(shù)。

響應時間：是指一個顯示屏從接收輸入控制訊號到輸出畫面之間所花費的時間共創輝煌。

上述這些指標有大量測量方法具有重要意義，這方面可以參考《信息顯示測量標準》以及國內(nèi)外相關的國家標準和行業(yè)標準，我們在這里就不再贅述了大部分。這里我們主要討論測量亮度和色度所用到的測量設備的原理應用創新。

根據(jù)測量面積的大小對測量設備進行分類可以分為點測量設備和面測量設備；根據(jù)測量原理的不同機構，可以將測量設備分為：①分光輻射度計（Spectroradiometer）的特性；②濾光片式亮度計。

基本概念和原理

亮度色度計是用于測量光源發(fā)射出的380～780nm的能量基礎。因為儀器是瞄準光源測量亮度提供堅實支撐，所以必須要明確測量視場角和孔徑角。

圖1　與測量相關的變量

首先高產，能對LMD測量產(chǎn)生貢獻的信息化技術、來自每個像素的所有光線必須落在一個頂角不大于2°的圓錐內(nèi)，即聚焦于無窮遠的視場角必須不大于2°明確了方向；

其次系統性，來自測量像素中心的所有光線與觀察方向的夾角必須不大于2°勇探新路，即顯示屏中心對LMD鏡頭的張角（孔徑角）也必須不大于2°單產提升。

朗伯光源

對于光源而言，人們往往希望其是朗伯輻射體試驗，然而實際上勞動精神，幾乎所有的光源都不是朗伯輻射體（Lambert radiator）開展攻關合作。為了避免測量到微小角度偏差而測量到不希望的光線，同時也為了方便對測量結果進行溝通和交流預下達，所以才需要明確測量時的視場角的有效手段、孔徑角和探測器與光源的相對位置等變量的數(shù)值。

圖2　光源亮度定義

光度學的亮度定義如圖2所示方案，對應朗伯光型的光源在θ角方向亮度為：

                                                                        (1)

式中關鍵技術，Lθ為θ方向上測量的亮度值，單位cd/m2深入〖夹g研究？梢姡我夥较虻腖θ=I0/ds為一定值開展研究，故人眼在任意方向觀看朗伯光源時姿勢，所感知的亮度是相同的，即所謂朗伯光源是各向同性光源首要任務。

亮度測量原理

圖3　亮度計的結構原理

根據(jù)圖１綠色化，利用光度學和幾何光學的原理可以推出：

                                                                                (2)

式中E為成像面上的照度；Ｌ為發(fā)光面上的亮度發展；τ為光學系統(tǒng)的透過率建設應用；f為透鏡焦距；l為透鏡與發(fā)光面的距離（稱為測量距離）信息；fm為系統(tǒng)的相對孔徑相關，且有fm=f／D，其中D為孔徑直徑豐富內涵。

當系統(tǒng)的設計能使f／l小到可忽略不計時（在某誤差范圍內(nèi)）生產效率，發(fā)光體的亮度L與成像面照度E呈線性關系（這也是上面張角不大于2°的來源）。

色度測量原理

光源的色度用色品坐標x適應性，y表示節點，與光源的相對光譜功率分布有關。

圖4　CIE 1931色匹配函數(shù)

光源的三刺激值可用公式（3）（4）（5）表示：

                                                                (3)

                                                                (4)

                                                                (5)

P(λ)是光源的校正后的光譜數(shù)據(jù)（相對功率分布函數(shù)）落地生根，

                                                                        (6)

CIE 1976 u’,v’色品坐標：                                                                (7)

在《光色測量原理》一文中的特點，我們詳細介紹了“光度學”和“色度學”的基本概念，以及色坐標的計算方法（假設：任何顏色都可由三基色適當混合匹配獲得有效保障，三基色一般為紅大數據、綠、藍三種顏色講實踐。一旦三基色的單位被定量數字技術，那么匹配一種特定顏色所需的三基色量的倍率就稱為光的三刺激值）。

測量亮度市場開拓、色度的基礎是要獲得被測量光源的光譜圖措施。下面我們簡單介紹一下2種用于獲得光譜數(shù)據(jù)的設備的基本原理大大縮短，分光輻射度計和濾光片式亮度計。

分光輻射度計（Spectroradiometer）

分光輻射度計的功能是對光源進行光譜分析（不同波長的光能量分布圖）緊密相關，即每一個波長位置光強更默契了。它與光譜儀的原理相同，也是基于空間色散原理培訓。

圖5　分光輻射度計的基本結構

分光輻射度計不僅能測量輻射度值或光度值不合理波動，還可以測量色度值。這種儀器測量光源的輻射光譜重要工具，并計算得到所需的參數(shù)前沿技術，例如色度或亮度。

分光輻射度計系統(tǒng)的基本組件如下：

(1) 前端光學元件（Input optics）：用于收集來自光源的電磁輻射性能；

(2) 單色器（Monochromator）：為了對光源進行光譜分析多種方式，需要用每個波長的單色光來創(chuàng)建光源的光譜響應。單色器用于對光源進行波長采樣實力增強，并產(chǎn)生單色信號體系流動性。它本質上是一個可變?yōu)V光片，從被測光的整個光譜中選擇性地分離和傳輸特定波長或波段帶來全新智能，并濾除落在該區(qū)域之外的任何光實現了超越；

(3)探測器（Detectors）；

(4)控制和記錄系統(tǒng)（Control and logging system）去完善。

輸入光學元件（Input optics）

前端光學元件（front-end optics）包括透鏡橋梁作用、漫射器和濾光片，它們對首*進入系統(tǒng)的光進行修改求索。對于輻射亮度的測量讓人糾結，需要具有窄視場的光學元件。對于總光通量的測量穩定發展，需要一個積分球基石之一。對于輻照度的測量，需要余弦校正光學元件增持能力。這些元件所使用的材料決定了能夠測量的光類型共同努力。例如，為了測量紫外光追求卓越，通常使用石英而不是玻璃透鏡逐漸完善、光纖、特氟龍漫射器（Teflon diffusers）和硫*鋇涂層積分球來確保準確的紫外測量合理需求。

單色器（Monochromator）

單色器是分光輻射亮度的核心器件是目前主流，其基本結構如圖6所示。

圖6　分單色器的基本結構

A為入射光，B為光學狹縫應用創新，C為準直柱面反射鏡，D為可轉動衍射光柵機構，

E為匯聚鏡的特性，F(xiàn)為出射光學狹縫，G為出射光基礎，H為匯聚鏡提供堅實支撐，I為探測器。

一個典型的單色器由入射狹縫高產、出射狹縫信息化技術、準直鏡和聚焦光學元件、以及波長色散元件（如衍射光柵或棱鏡）組成祿?，F(xiàn)代單色器是用衍射光柵制造的創新的技術，而衍射光柵幾乎只用于光譜輻射測量。衍射光柵因其多功能性顯著、低衰減快速增長、寬波長范圍、較低的成本和更恒定的色散而更受歡迎占。根據(jù)應用，可以使用單光柵或雙光柵，由于光柵之間額外的色散和阻隔重要方式，雙光柵通常能夠提供更高的精度競爭力所在。

入射狹縫決定了進入單色器的光的多少。狹縫越小增幅最大，分辨率越高共享應用，但整體靈敏度越低。衍射級次過濾器用于減少光柵衍射的高級衍射光標準。準直器將光線準直到光柵或棱鏡取得了一定進展。無論是使用光柵分光，還是用棱鏡分光大面積，儀器測得的光源數(shù)據(jù)都是一致的積極參與。光柵或棱鏡用于入射光的色散。匯聚光學元件將光線匯聚到探測器（光電倍增管培養、CMOS傳感器或CCD陣列）上交流研討。控制和日志系統(tǒng)用于定義和存儲數(shù)據(jù)形式。

探測器（Detector）

探測器類型取決于所測量的光的波長建設應用、所需的動態(tài)范圍和靈敏度。常規(guī)的分光輻射度計的探測器可分為三種類型：光發(fā)射探測器（例如，光電倍增管）動力、半導體器件（例如同時，硅）或熱探測器（例如，熱電堆）效高性。

給定探測器的光譜響應由其核心材料決定模式。例如，光電倍增管中的光電陰極面可以由某些元素制造提升，避開對日光的響應——主要是對紫外光敏感發揮重要帶動作用，而對可見光或紅外光無響應。CCD（電荷耦合器件）和CMOS傳感器通常是由數(shù)千或數(shù)百萬個單獨的探測器元件（也稱為像素）組成的一維（線性）或二維（面）陣列意料之外。它們包括一個基于硅或 InGaAs 的多通道陣列探測器文化價值，能夠測量紫外光、可見光和近紅外光置之不顧。CMOS（互補金屬氧化物半導體）傳感器與 CCD 的不同之處在于不斷完善，它們?yōu)槊總€光電二極管添加了一個放大器。這被稱為有源像素傳感器方便，因為放大器是像素的一部分營造一處。晶體管開關在讀出時將每個光電二極管與像素內(nèi)的放大器連接。

控制和記錄系統(tǒng)（Control and logging system）

日志記錄系統(tǒng)通常是一臺個人計算機知識和技能。在初始信號處理中取得顯著成效，通常需要對信號進行放大和轉換，以便與控制系統(tǒng)一起使用實現。應優(yōu)化單色器不容忽視、探測器輸出和計算機之間的通信，以確保使用所需的指標和功能達到要求服務體系。光譜輻射測量系統(tǒng)附帶的市售軟件通常帶有有用的參考函數(shù)說服力，用于進一步計算測量，例如分析，CIE顏色匹配函數(shù)和V(λ)曲線表示。

CIE V（λ）曲線和CIE顏色匹配函數(shù)是以數(shù)據(jù)形式存儲在儀器中，并用來處理從待測光源處測量到的光譜能量分布數(shù)據(jù)非常激烈。因此競爭力所在，相比于光度計和三刺激測色計，分光輻射度計不存在由于傳感器敏感度匹配不好而引起的測量誤差領域。

校正

分光輻射度計在出廠時溝通機製，會用相應的校準系數(shù)校準光譜數(shù)據(jù)，校正系數(shù)包括波長精確度修正註入新的動力、光譜分布修正和光度修正領先水平。波長校準采用的是具有特征光譜的氦燈光源，線光源提供了已知的光譜發(fā)射譜線通過光柵分光后投射到多探測器上再通過軟件顯示；用于波長校準的氦譜線包括388.6nm戰略布局，447.1 nm事關全面，471.3 nm，587.6 nm更為一致，667.8 nm等形式，706.5 nm和728.13 nm；

接下來至關重要，可用光譜校準系數(shù)校準這些數(shù)據(jù)；這些校準系數(shù)確保被測目標光譜能量分布(SPD)和由此計算出的數(shù)據(jù)比如CIE色度值經(jīng)過了正確的溯源服務品質。最后的發生，校準系數(shù)（光度系數(shù)）確保光度測試結果的準確性，如亮度或照度影響。

濾光片式亮度計

濾光片式彩色亮度計的色度測量功能的實現(xiàn)新的動力，是通過用合適的濾光片模擬人眼對光的響應，從而使加濾光片以后的圖像傳感器的相對光譜響應度與CIE 1931標準色度觀察者色匹配函數(shù)相接近發展契機。其測色原理如下：

如果濾光片與圖像傳感器組合后廣泛關註，它們的光譜響應為

                                                                                (8)

式中，kx發力、kz為色校準系數(shù)優勢領先；R、G共創美好、B是儀器相應各探測器的輸出值推動並實現。

圖7是具有旋轉濾光片輪的高級濾光片式色度計的詳細圖示。在濾光片輪的每個位置包含一個紅色覆蓋範圍、綠色或藍色的色度濾光片優化程度。通過每個濾光片進行順序測量以獲得CIE三刺激值X，Y和Z奮勇向前。該口徑的色度計配有手動匹配的CCIE濾光片不斷豐富。即便如此，濾光片式亮度計也沒有光譜式亮度計的精度高組建。

圖7　濾光片式亮度計的結構

濾光片式亮度計由以下幾部分組成：

(1)光收集器件：根據(jù)應用不同各有優勢，可以是一個鏡頭，接觸式探頭或者是積分球重要的意義。

(2)三色濾光片：紅（兩片X/red和X /blue）快速增長、綠（Y）、藍（Z）濾光片占，通常的結構為層壓（多層）或薄膜沉積高質量。

(3)圖像傳感器：一種將光信號轉換為電信號的光敏感裝置提供了有力支撐。色度計可以包含三個或更多的探測器。探測器通常是PMT（光電倍增管的）或硅光電二極管的方法。濾光片和圖像傳感器共同的作用實事求是，使其對光譜的響應與CIE三刺激值函數(shù)相匹配。圖8示意性說明通過修改圖像傳感器的光譜響應曲線（通過調(diào)整濾光片相應波長的光透過率實現(xiàn)）落到實處，使圖像傳感器對入射光的響應曲線與CIE色度測量所需的三色激勵函數(shù)曲線匹配服務水平。

圖8　典型的硅光電二極管響應曲線

(4)控制和記錄系統(tǒng)：作用與3.4節(jié)的描述相同。用圖像傳感器輸出的幾組灰度值計算出屏幕各點的亮度和色坐標技術創新。

(5)校正：濾光片式亮度計在出廠前也會經(jīng)過一些列校正處理方法，以確保所測量的亮度和色度指標與真值的誤差在可接受范圍內(nèi)。

結語

通過對2種用于獲得光譜數(shù)據(jù)的設備的基本原理介紹持續向好，給出了傳統(tǒng)顯示技術的光色測量手段習慣。兩種測量設備各有優(yōu)缺點。光譜式亮度計測量精度高進展情況，可以提供光譜功率分布的積極性，但是速度相對緩慢，適合LCD\ OLED\ Mini-LED\ Micro-LED\ 硅基OLED研發(fā)等領域至關重要；濾片式亮度計測量速度快不久前，但是精度差（濾光片匹配誤差所導致的不準確性），適合背光模組提升行動，產(chǎn)線上Flicker以及響應時間測試能力建設。

參考文獻

張雪靜.兩種不同類型的濾光片式彩色亮度計性能比較，[J]研究進展，2013設計標準，28（1）：147-148.

苗丹.基于成像光譜儀的顯示屏亮色度參數(shù)測量系統(tǒng)定標與軟件設計.[碩士學位論文].武漢.華中科技大學.2022.

人物介紹

高彬 ，在某軍工企業(yè)工作了8年互動互補，長期從事加固顯示方面的研究發揮重要帶動作用，參與了十多個型號的加固顯示屏的研發(fā)。同時意料之外，在機載加固顯示的光電測量方面也有著豐富的經(jīng)驗文化價值。翻譯并出版了《OLED顯示概論》和《信息顯示測量》兩本書籍。

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