成像式亮度色度計(jì)產(chǎn)品原理及應(yīng)用介紹

成像式亮度色度計(jì)工作原理：

成像式亮度色度計(jì)是一種基于成像原理來進(jìn)行測光和測色的測量儀器，基本結(jié)構(gòu)是由視覺（或色覺）匹配的探測器（ccd或cmos）、光學(xué)系統(tǒng)以及與亮度（或三刺激值XYZ）成比例的信號輸出處理系統(tǒng)所組成。

單點(diǎn)亮度計(jì)測試系統(tǒng)	成像式亮度色度計(jì)測試系統(tǒng)

亮度測試原理：

根據(jù)圖利用光度學(xué)和幾何光學(xué)的原理可以推出:

公式（1）

式中：E-成像面上的照度;

　　L-發(fā)光面上的亮度;

　　τ-光學(xué)系統(tǒng)的透射比（透過率）;

　　f-透鏡焦距;

　　l-透鏡與發(fā)光面的距離（稱為測量距離）;

　　fm系統(tǒng)相對孔徑數(shù)， fm=f/D，其中D為孔徑直徑。

　　當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能使f/l可以忽略不計(jì)時(shí)（在某誤差范圍內(nèi)）(1-f/l)2 近似等于公式（1）可以化為：

公式（2）

公式（2）為設(shè)計(jì)成像式亮度計(jì)的基本公式。

色度測試原理：

 光源的色度用色品坐標(biāo)x，y表示，與光源的相對光譜功率分布有關(guān)；如果一個(gè)光源的相對功率分布函數(shù)用P（λ）來表示，（λ）、（λ）、（λ）代表CIE1931標(biāo)準(zhǔn)光譜三刺激值，如下圖所示，則此光源的三刺激值可用如下公式來表示：

濾光片式彩色亮度計(jì)的色度測量功能的實(shí)現(xiàn)，是通過使用合適的濾光片模擬人眼對光的響應(yīng)，從而使加濾光片以后的探測器的相對光譜響應(yīng)度與上圖所示的CIE 1931 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者色匹配函數(shù)（ CIE 2°標(biāo)準(zhǔn)觀察者）相接近。

成像式亮度色度計(jì)的應(yīng)用方向

顯示屏幕色度亮度、白平衡測試、  Gamma、 Flicker

Micro-LED/OLED/LCD API/Demura

AR／VR 投影顯示

光譜測試/透過率測試

發(fā)光鍵盤KB、儀表指示燈

BLU背光亮度色度及均勻性、缺陷檢測

汽車行業(yè)（照明、車內(nèi)顯示、抬頭顯示HUD、發(fā)光指示等）

照明車行業(yè)（照明、車內(nèi)顯示、抬頭顯示HUD、發(fā)光指示等）

此文主要介紹AR／VR 投影顯示和汽車氛圍燈測試這兩種應(yīng)用。

AR/VR測試應(yīng)用

在科技日新月異的今天,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)與虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)正以速度重塑我們的視覺體驗(yàn)shi界。從沉浸式游戲到遠(yuǎn)程教育,從工業(yè)設(shè)計(jì)到醫(yī)療培訓(xùn),AR/VR的應(yīng)用場景日益豐富,對顯示質(zhì)量的要求也達(dá)到了高度。在這一背景下,如何確保虛擬shi界的色彩還原度、亮度均勻性及視覺舒適度成為行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題。上海昊量光電設(shè)備有限公司,憑借其自主研發(fā)的“Aunion Tech（簡稱AUT）"成像亮度色度計(jì),攜手“機(jī)器視覺+AI"前沿技術(shù),為AR/VR虛擬顯示領(lǐng)域帶來了革命性的光學(xué)測試解決方案。

NED近眼顯示測試-Eye Box

• Eye Box指的是近眼顯示光學(xué)模組與眼球之間的一塊錐形區(qū)域， 也是顯示內(nèi)容非常清晰的區(qū)域。

• 如果接收眼與輸出區(qū)域的中心對齊，則將獲得圖像。 當(dāng)眼睛向側(cè)面或上下移動(dòng)時(shí)，在每個(gè)方向上的某個(gè)點(diǎn)處， 圖像將變差，直到無法接受為止。超出該區(qū)域的范圍可能會呈現(xiàn)圖像扭曲、顯色錯(cuò)誤， 甚至不顯示內(nèi)容等問題。將所有這些點(diǎn)串在一起會形成一個(gè)稱為“Eye Box"的形狀。

VR

AR

近眼顯示——光學(xué)耦合

 AR 、VR等NED近眼顯示的Eye-box眼盒觀測區(qū)域即 出瞳，為了保證測試儀器測到的圖像或數(shù)據(jù)與人 眼看AR/VR的效果一致，就必須要保證AR/VR近眼 顯示的Eye-Box出瞳（Exit-pupil）和測試儀器的入 瞳（entrance pupil）位置進(jìn)行光學(xué)耦合，包括   Eye-Box尺寸和eye relief距離兩個(gè)指標(biāo)的耦合，否 則會出現(xiàn)以下問題：

 視野遮擋，導(dǎo)致FOV被限制

 雜散光干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致圖像對比度下降

 光學(xué)分辨率下降，圖像模糊不清晰

 產(chǎn)生場曲、畸變、色差等圖像變形

如圖所示，左圖耦合良好，右圖耦合不佳。

NED測試的仿人眼設(shè)計(jì)方案

如下圖說明，常見的鏡頭一般都是內(nèi)置的光闌，比Eye Relief距離更遠(yuǎn)，無法達(dá)到近眼顯示的出瞳與測量儀器的入瞳的光學(xué)耦合， 

常見的問題就是下圖中存在圖像的視野被遮擋；

 采用特殊的仿生人眼光闌前置光路設(shè)計(jì)，可以保證光學(xué)儀器測到的光學(xué)指標(biāo)與人眼觀察到的圖像效果一致；

 光闌位置前置，模擬人眼瞳孔， 可以達(dá)到和人眼觀察同樣的Eye Relief位置；視野無遮擋，可以實(shí)現(xiàn)大視野；

 光闌大小可調(diào)整，模擬人眼瞳孔變化的效果；

 光闌大小設(shè)置成人眼瞳孔大小， 清晰度和像質(zhì)更匹配人眼觀察到的效果， 否則測量效果容易產(chǎn)生誤判；

錯(cuò)誤×

正確√

XR光學(xué)測試內(nèi)容主要有：

 投影顯示

 亮度、色度均勻性

 FOV、虛像距

 畸變、色差                                                               

 對比度

 清晰度（MTF）

 漏光/鬼影

 雙目融合/視差

 材料

 缺陷檢測：臟污、刮傷、異物等

 光譜透過率、反射率等

 微型顯示屏

 亮度、色度均勻性

 點(diǎn)、線、 mura缺陷

 Demura均勻性校正

測試項(xiàng)目——畸變

 測試畫面：點(diǎn)陣圖或棋盤格畫面（白色畫面也可以）

•    整體畸變（橫向畸變與縱向畸變值）

•     圖像檢測找到圖像四個(gè)角點(diǎn)及邊；

•    縱向畸變值計(jì)算方法

•    A=(A1+A2)/2；

•    distortion=(B-A)/B*100%；

•    橫向畸變值相同方法類推

•    局部畸變

•    根據(jù)客戶需求進(jìn)行局部區(qū)域的畸變計(jì)算

測試項(xiàng)目——對比度

測試畫面： W255 、W0

•    靜態(tài)對比度

•    分別測量W255和W0的亮度

•    計(jì)算對比度

•    動(dòng)態(tài)對比度

•    棋盤格畫面分別測試亮區(qū)和暗區(qū)對比度

•    需要進(jìn)行特殊校正，以減少雜散光干擾導(dǎo)致的對比度指標(biāo)失真

•    整體對比度與局部對比度

•    整體對比度測量中心點(diǎn)亮度對比度

•    局部對比度觀察圖像不同區(qū)域的亮度對比度差異

測試項(xiàng)目——MTF銳度

•   MTF銳度測試畫面（可以使用分辨率線對畫面）

•    銳度測量

•    采用SRF刀口法分析方法

•    也可以使用MTF線對分析方法

•    銳度分布

•    分別測量不同區(qū)域的MTF指標(biāo)

虛像距VID測量儀

•  虛像距測量儀

•   高精度電機(jī)控制

•   預(yù)標(biāo)定距離信息

•   XR眼鏡顯示測試圖

•   電動(dòng)對焦

•   精確計(jì)算VID虛像距

•   精度0.5% @ 1.5m

照明均勻性測試

【突破傳統(tǒng),精準(zhǔn)測量】

傳統(tǒng)亮度色度測量手段往往局限于單點(diǎn)或局部區(qū)域的檢測,難以全面反映AR/VR顯示屏的整體性能。而Aunion Tech成像式亮度色度計(jì),憑借其高分辨率成像技術(shù)與光譜分析能力,能夠?qū)崿F(xiàn)全屏范圍內(nèi)的亮度與色度分布快速掃描,精準(zhǔn)捕捉每一個(gè)細(xì)微差異。這一技術(shù)突破,使得開發(fā)者能夠更直觀地了解顯示屏在不同視角下的亮度均勻性、色彩飽和度及對比度,為優(yōu)化AR/VR設(shè)備的視覺體驗(yàn)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

【智能分析,優(yōu)化體驗(yàn)】

結(jié)合“機(jī)器視覺+AI"軟件算法, Aunion Tech不僅能夠自動(dòng)識別并分析顯示屏上的瑕疵與不均勻區(qū)域,還能預(yù)測用戶在不同使用場景下的視覺感受。通過深度學(xué)習(xí)模型,該系統(tǒng)能進(jìn)一步優(yōu)化色彩管理策略,確保虛擬環(huán)境中的色彩表現(xiàn)更加真實(shí)自然,減少視覺疲勞,提升用戶的沉浸感與舒適度。這一智能化解決方案,極大地縮短了AR/VR設(shè)備的研發(fā)周期,加速了產(chǎn)品迭代升級的步伐。

【助力創(chuàng)新】

隨著AR/VR技術(shù)的不斷成熟,市場對高性能顯示設(shè)備的需求日益增長。Aunion Tech成像式亮度色度計(jì)的出現(xiàn),不僅滿足了當(dāng)前市場對高精度光學(xué)測試的需求,更為行業(yè)未來的技術(shù)創(chuàng)新提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。無論是追求畫質(zhì)的下一代頭顯設(shè)備,還是面向廣泛消費(fèi)市場的輕量化AR眼鏡, Aunion Tech都能幫助制造商精準(zhǔn)把控產(chǎn)品質(zhì)量,推動(dòng)AR/VR技術(shù)向更高層次邁進(jìn)。

汽車氛圍燈光學(xué)質(zhì)量管理方案

汽車氛圍燈的特點(diǎn)及挑戰(zhàn)

隨著汽車智能化的發(fā)展，汽車內(nèi)飾氛圍燈在智能座艙儀表中控、天窗、門板、門把手、馬鞍等位置的應(yīng)用逐步滲透，同時(shí)對產(chǎn)品視覺觀感的要求不斷提升。內(nèi)飾燈產(chǎn)品在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中常見的挑戰(zhàn)如：光源不外露、DUT多為細(xì)長形狀、亮度低、亮度均勻性較差、LED容易產(chǎn)生色偏等，因此，對氛圍燈的亮度、色度和顏色均勻性檢測是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

基于成像式及光譜型組合的氛圍燈光學(xué)測量解決方案

對于氛圍燈測量而言，傳統(tǒng)的點(diǎn)式亮度計(jì)具備高性價(jià)比、便攜使用的特點(diǎn)，可完成直線型氛圍燈條的測量，測量精度也可圈可點(diǎn)，如色度計(jì)BM-7AC，Hyperion或Prometheus系列等，其亮度和色度測量能力堪比分光輻射亮度計(jì)。而對于產(chǎn)品研發(fā)階段或?qū)y量精度有更好要求的場合，分光型（光譜型）色彩亮度計(jì)則更值得信賴，分光型設(shè)備傳感器精度高，低亮測量能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)溯源定標(biāo)。2D成像式設(shè)備因其可以同時(shí)捕獲整個(gè)平面上所有點(diǎn)的亮度色度信息，測量速度優(yōu)勢明顯，在產(chǎn)品量產(chǎn)階段的應(yīng)用。

昊量光電的技術(shù)團(tuán)隊(duì)推薦通過組合使用分光輻射度計(jì)SR-5AS和2D成像式色度計(jì)AU或AUT系列，可同時(shí)兼顧對產(chǎn)品的精度和效率的要求，利用具有高精度的分光式亮度計(jì)測出產(chǎn)品真實(shí)亮度值，通過2D成像式色度計(jì)的用戶標(biāo)定功能將數(shù)據(jù)寫入，再用2D成像式設(shè)備測量產(chǎn)品，為氛圍燈產(chǎn)品從研發(fā)、產(chǎn)線生產(chǎn)、質(zhì)量管控等各環(huán)節(jié)提供高效的光學(xué)測量方案。

汽車顯示屏

• 汽車儀表指示、按鍵背光

• 氛圍燈

• HUD抬頭顯示

• CMS電子后視鏡

• 汽車車標(biāo)Logo

• 星空頂天窗

• 大燈、尾燈、行車燈

行車燈LED亮度與色度值

分別取光源左側(cè)暗處、右側(cè)亮處、右側(cè)；Lv代表亮度，Cx 、Cy代表色度

車門把手燈帶

車門把手側(cè)的燈帶，照射到皮革件上

按鍵的亮度色度

昊量光電自行研制生產(chǎn)的成像式亮度色度計(jì)產(chǎn)品主要有如下系列：

•   2000/2600/6000萬/1.5億像素

•   科學(xué)級半導(dǎo)體制冷保證低噪聲

•   專業(yè)的校正保證精度

•   USB3.0 高速傳輸

•   集成中心光譜

AU系列是昊量光電推出的一款成像式色度計(jì)亮度計(jì)，在Bayer型芯片的基礎(chǔ)上通過校正來實(shí)現(xiàn)影像式快速亮度色度分布信息，成像色度亮度計(jì)高像素為測試提供了高分辨率細(xì)節(jié)。

AU系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)與AUT系列成像式色度亮度計(jì)相比，從濾色片精度上決定了AU系列與CIE XYZ的匹配度精度會低不少，但AU系列具有只需測試一次的快速的優(yōu)點(diǎn)；成像色度計(jì)亮度計(jì)對于一些單一顏色樣品的測試，通過校正，還是可以實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的亮度和色度精度。

AU系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)可以應(yīng)用于BLU背光/LCD顯示/照明等的測試。

AU系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)因其高性價(jià)比和快速的優(yōu)點(diǎn)，較適合于生產(chǎn)線測試。

AUT系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)是昊量光電推出的成像式色度亮度色度計(jì)，能通過影像的方式快速得到樣品的亮度和色度的分布信息，2000萬/6000萬像素為測試提供了高分辨率細(xì)節(jié)。

AUT系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)可以廣泛應(yīng)用于FPD顯示/車載顯示/發(fā)光鍵盤/照明等的測試。

AUT系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)不僅適合要求高精度的實(shí)驗(yàn)室測試，其高性價(jià)比也適合于生產(chǎn)線測試。

AL系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)是昊量光電推出的成像式亮度計(jì)，通過影像的方式快速得到樣品的亮度分布信息，高像素為測試提供了高分辨率細(xì)節(jié)。

AL系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)可以廣泛應(yīng)用于FPD顯示/車載顯示/發(fā)光鍵盤/照明等的測試。

AL系列成像式色度計(jì)亮度計(jì)不僅適合要求高精度的實(shí)驗(yàn)室測試，其高性價(jià)比也適合于生產(chǎn)線測試。

成像式色度計(jì)亮度計(jì)規(guī)格型號：

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學(xué)測量設(shè)備、光學(xué)元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學(xué)研究、國防、量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務(wù)。