分光輻射度計是一種功能強大的工具，能夠在單個點位置測量光源或發(fā)光顯示器的亮度（照度）和顏色（色度）。成像色度計同樣是功能強大的工具，可基于圖像測量光度和色度，以獲取空間背景信息。每種光學(xué)測量設(shè)備（LMD）以不同的方式測量色彩，并采集有關(guān)被測設(shè)備（DUT）視覺特性的不同數(shù)據(jù)子集。為確保在所有階段（從實驗室到最終裝配）對照明和顯示器產(chǎn)品進行完整的性能和質(zhì)量評估，開發(fā)人員和制造商們通常需要一組完整的數(shù)據(jù)，包含光譜特性和色度特性在內(nèi)。

在開發(fā)和制造過程中，制造商們需要對產(chǎn)品和設(shè)備進行亮度和色度測量的示例。

許多檢測應(yīng)用同時需要分光輻射度計和成像色度計來進行設(shè)備質(zhì)量評估。這通常要求制造商們同時采購這兩種系統(tǒng)。但由于一次只能使用一種光學(xué)測量設(shè)備（LMD）進行測量，因此需要建立多個工作站點或流程——這種方法不僅效率低下，而且成本昂貴。此外，系統(tǒng)之間的任何手動設(shè)置和數(shù)據(jù)傳輸都可能導(dǎo)致較長的停機時間，或者在檢測過程的任何階段引入錯誤。

通過將兩種測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)中，可以向開發(fā)人員和制造商們提供更強大、更多功能、更精確、更高效的檢測解決方案。為了幫助大家深入了解這兩種類型的光學(xué)檢測設(shè)備（LMD），包括它們分別如何表征亮度和色度、它們的互補功能以及光譜數(shù)據(jù)和色度數(shù)據(jù)對于設(shè)備性能評估的重要性，我們將首先探討光度。

光譜與色譜

電磁光譜對太陽輻射出的所有光能進行了表征——實際上，涵蓋宇宙中的所有光能，包括人眼可見的光能和人眼不可見的光能。表征光線的一種方法是通過其波長。光波由稱為光子的亞原子粒子組成，它們以不同的頻率振蕩。頻率越大，波長則越短。

整個光譜范圍的一端為超高能量的伽馬射線（短波長），另一端為低能量的微波和無線電波（長波長）。光譜中間非常小的波段為人眼可以感知的可見光范圍?？梢姽獾牟ㄩL范圍為大約380納米（nm）至700納米，該范圍的低端為紫外線（UV），高端為紅外線（IR）。

完整電磁波譜，從高能、高頻、短波伽馬射線到低能、低頻、長波無線電波?？梢姽庾V——人眼可以感知的波長范圍——只是電磁光譜的一小部分，范圍從大約380納米到700納米。

輻射測量學(xué)、光譜測量學(xué)和光譜輻射測量學(xué)

輻射測量學(xué)是一門涉及測量所有光線波長的學(xué)科，包括超出人眼視覺范圍的波長。輻射計是用于表征給定波長范圍的能量值的儀器，例如：UV紫外光或IR紅外光），通常價格低廉，便于攜帶，并且可以快速測量光源的總功率或輻射通量（以瓦特為單位）。

雖然光譜儀也用于測量波長范圍，但其通常專門用于測量光的成分，方法是使用內(nèi)部光學(xué)衍射光柵、棱鏡或濾光片將光分離為其組成波長。雖然光譜儀異常精確，但并非完整的系統(tǒng)。相反，它們需要與其他光學(xué)元件搭配使用，以輸出相關(guān)的測量值。

將光譜儀與輻射計搭配使用，則成為分光輻射計，其利用光譜儀的高精度來測量光源的各種特性，包括輻射度值、亮度值和色度值。分光輻射計可用于單獨采集光譜值，也可用作參照儀器，以提供極其準確的數(shù)據(jù)，用于校準其他測量儀器，比如成像儀。

所有這三種光學(xué)檢測設(shè)備（LMD）的一個共同缺點在于，它們只能測量一個較小的區(qū)域或“點”——有時被統(tǒng)稱為“點式設(shè)備”，這意味著他們無法同時測量完整的顯示面板或光源的完整分布。相反，必須單獨進行多次測量，以采集所有相關(guān)的光輸出。

成像亮度計和色度計

亮度測量學(xué)是從人眼感知的角度測量光波長的學(xué)科；色度測量學(xué)則基于人眼對色彩的感知方式將相同的原理應(yīng)用于測量波長。與上述點式測量設(shè)備相比，成像亮度計和色度計是通過單個圖像一次性采集和測量整個區(qū)域的儀器，然后可以同時對多個參數(shù)進行分析。

成像亮度計可同時測量亮度值和空間分辨率；色度計也可以測量這些特性，同時還可測量色度。這些光學(xué)檢測設(shè)備（LMD）系統(tǒng)支持更先進復(fù)雜的圖像處理技術(shù)，比如顯示器Mura分析和缺陷檢測，這些技術(shù)依賴于能夠?qū)φ麄€被測設(shè)備（DUT）上的測量值進行比較，以評估均勻性。

光譜和色度測量

光譜測量與亮度/色度測量之間存在關(guān)鍵區(qū)別。由光譜輻射計測量的光譜數(shù)據(jù)主要采集以下絕對值：光源每個波長的原始能量。相比之下，亮度/色度測量是從人眼感知的角度對光源進行表征，此數(shù)據(jù)主要采集標(biāo)準人眼感知到的每個波長的能量值。

光譜數(shù)據(jù)可用于創(chuàng)建光譜功率分布（SPD）：光源的能量和波長特性的圖形表示，如下圖所示。y軸通常在0 -1的范圍內(nèi)標(biāo)準化，表示每個波長的相對功率，而非絕對單位測量值。

三個示例光源的光譜功率分布：全日光下的太陽、標(biāo)準白熾燈泡和標(biāo)準熒光燈泡。波長顯示在x軸上，相對強度（功率）顯示在y軸上。（圖片來源：Luminus Devices, Inc.)

色度測量數(shù)據(jù)可用于表示人眼視覺系統(tǒng)對光源的光譜功率分布（SPD）的響應(yīng)，人眼將其感知為單種“色彩”。實際上，我們看到的色彩是基于人眼中的結(jié)構(gòu)（視錐細胞）如何響應(yīng)三種原色——大致為紅色、綠色和藍色，如下圖所示。如需了解有關(guān)光譜功率分布（SPD）和人眼視覺反應(yīng)的詳細說明，請觀看Photonics Spectra舉行的以下網(wǎng)絡(luò)研討會：“色度測量法：亮度和色度測量科學(xué)之入門知識”。

人眼具有三種視錐細胞（S、M和L），每種視錐細胞的敏感波長范圍大致對應(yīng)于紅光、綠光和藍光。人眼三種視錐細胞的合并響應(yīng)使我們能夠在每種波長的給定功率下感知光譜功率分布（SPD）的“色彩”。

光譜功率分布（SPD）和光譜數(shù)據(jù)在科學(xué)、工程學(xué)、工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中具有眾多用途。舉例來說，LED制造商和照明設(shè)計師通常會參考光譜功率分布（SPD）數(shù)據(jù)，以幫助創(chuàng)建最適合人類活動需求和舒適度的照明方案（以人為本的照明)）。色度測量數(shù)據(jù)在制成品評估方面特別有用，比如印刷材料、油漆表面、光源以及供人類觀看和使用的發(fā)光顯示器。在這些使用案例中，絕對色彩規(guī)格并沒有顧客對該色彩的視覺感知重要。

通過標(biāo)定確保準確性

只有在確保準確性的情況下，亮度和色度數(shù)據(jù)才有用。任何測量設(shè)備或任何一件計量設(shè)備都必須根據(jù)已知標(biāo)準進行標(biāo)定，以確保其提供的測量結(jié)果始終準確無誤。舉例來說，瑞淀的測量系統(tǒng)出廠時已經(jīng)過標(biāo)定，并在安裝時再次標(biāo)定，此外，我們還建議客戶每年重新標(biāo)定一次，以確保持續(xù)提供最佳性能。

而且，有些應(yīng)用需要更頻繁的標(biāo)定，比如，在需要測試不同類型或顏色的被測設(shè)備（DUT）的情況下。使用成像色度計時，需要光譜儀或分光輻射度計提供的絕對測量值，用于重置色度計對于每個新場景的響應(yīng)。在這些情況下，拔出光譜輻射計設(shè)備頻繁進行手動標(biāo)定，可能非常費力且耗時。

配備集成光譜儀的成像色度計可以快速提供自動化標(biāo)定，從而消除了這些問題。設(shè)備制造商們可以高效、準確地測量他們所需的完整數(shù)據(jù)集。

一體化解決方案：成像色度計 + 光譜儀

瑞淀的新型一體化解決方案ProMetric? I-SC 款可滿足這一需求，該解決方案將高分辨率ProMetric I 成像色度計（用于快速視覺檢測）與高端光譜儀（用于實時色度標(biāo)定和光譜數(shù)據(jù)測量）搭配使用。這一創(chuàng)新設(shè)計基于瑞淀光學(xué)系統(tǒng)開發(fā)的專利技術(shù)（美國專利號：8482652）。

通過使用所連接的成像色度計采集的測量圖像，ProMetric I-SC系統(tǒng)可以在被測設(shè)備（DUT）的中心點測量光譜數(shù)據(jù)，同時量化和比較整個圖像上的空間亮度值（cd/m2）和色度值（CIE x,y和u'v'），以對被測設(shè)備進行評估。這兩種系統(tǒng)使用單個軟件平臺（瑞淀的TrueTest?軟件）進行控制，而且該軟件還為數(shù)據(jù)可視化和輸出提供統(tǒng)一的界面。

ProMetric I-SC系統(tǒng)與TrueTest?軟件搭配使用，可以在不同的測試環(huán)境下，隨著時間的推移，同時采集不同被測設(shè)備的光譜數(shù)據(jù)及準確且可重復(fù)的色度測量值。設(shè)備制造商們可以：

• 使用單套解決方案同時采集光譜和空間測量數(shù)據(jù)

• 保持連續(xù)運行，包括完全自動化的數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)標(biāo)定

• 采集和存儲可重復(fù)且與CIE函數(shù)匹配的測量值

• 使用Smart Calibration?工具從多個傳感器分辨率選項和鏡頭選項中進行選擇，以實現(xiàn)廣泛的距離和光圈設(shè)置

瑞淀的ProMetric? I-SC系統(tǒng)將ProMetric成像色度計與高端光譜輻射計一體化。

憑借全新的ProMetric I-SC系統(tǒng)，瑞淀可通過單套解決方案提供兩種系統(tǒng)的獨特功能優(yōu)點，從而消除了用戶購買多套系統(tǒng)或單獨學(xué)習(xí)不同平臺的負擔(dān)。此外，直接集成還可以在無需人工干預(yù)的情況下啟用系統(tǒng)功能。用戶可以在光源上完全相同的點位置測量光譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，監(jiān)控輸出，并直接應(yīng)用色度校準，無需移動設(shè)備。

通過將不同系統(tǒng)的獨特功能整合在ProMetric I-SC解決方案中，還可以從整體上最大限度地提高該解決方案的功能。用戶可以基于測量圖像的背景信息，將光譜儀光譜測量點的精確位置定義為圖像中的一個點進行查看（單獨使用光譜儀和成像系統(tǒng)時不可能做到）。同樣地，由于光譜儀使用成像色度計的光學(xué)元件，其可以從成像儀采集的相對于被測設(shè)備（DUT）的確切位置和角度采集光譜數(shù)據(jù)。

從產(chǎn)品設(shè)計的絕對準確性，到生產(chǎn)線上質(zhì)量控制的最佳效率，ProMetric I-SC解決方案專為解決端到端計量應(yīng)用而設(shè)計。

來源:瑞淀光學(xué)