成像式亮度色度計產(chǎn)品原理及應用介紹

成像式亮度色度計工作原理：

成像式亮度色度計是一種基于成像原理來進行測光和測色的測量儀器，基本結(jié)構是由視覺（或色覺）匹配的探測器（ccd或cmos）、光學系統(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。

單點亮度計測試系統(tǒng)	成像式亮度色度計測試系統(tǒng)

亮度測試原理：

根據(jù)圖利用光度學和幾何光學的原理可以推出:

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。

　　當系統(tǒng)的設計能使f/l可以忽略不計時（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）為設計成像式亮度計的基本公式。

色度測試原理：

 光源的色度用色品坐標x，y表示，與光源的相對光譜功率分布有關；如果一個光源的相對功率分布函數(shù)用P（λ）來表示，（λ）、（λ）、（λ）代表CIE1931標準光譜三刺激值，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的色度測量功能的實現(xiàn)，是通過使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探測器的相對光譜響應度與上圖所示的CIE 1931 標準色度觀察者色匹配函數(shù)（ CIE 2°標準觀察者）相接近。

成像式亮度色度計的應用方向

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用。

AR/VR測試應用

在科技日新月異的今天,增強現(xiàn)實(AR)與虛擬現(xiàn)實(VR)技術正以速度重塑我們的視覺體驗shi界。從沉浸式游戲到遠程教育,從工業(yè)設計到醫(yī)療培訓,AR/VR的應用場景日益豐富,對顯示質(zhì)量的要求也達到了高度。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)亟待解決的關鍵問題。上海昊量光電設備有限公司,憑借其自主研發(fā)的“Aunion Tech（簡稱AUT）"成像亮度色度計,攜手“機器視覺+AI"前沿技術,為AR/VR虛擬顯示領域帶來了革命性的光學測試解決方案。

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。 當眼睛向側(cè)面或上下移動時，在每個方向上的某個點處， 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、顯色錯誤， 甚至不顯示內(nèi)容等問題。將所有這些點串在一起會形成一個稱為“Eye Box"的形狀。

VR

AR

近眼顯示——光學耦合

 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）位置進行光學耦合，包括   Eye-Box尺寸和eye relief距離兩個指標的耦合，否 則會出現(xiàn)以下問題：

 視野遮擋，導致FOV被限制

 雜散光干擾嚴重，導致圖像對比度下降

 光學分辨率下降，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測試的仿人眼設計方案

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，無法達到近眼顯示的出瞳與測量儀器的入瞳的光學耦合， 

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計，可以保證光學儀器測到的光學指標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， 可以達到和人眼觀察同樣的Eye Relief位置；視野無遮擋，可以實現(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；

錯誤×

正確√

XR光學測試內(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、線、 mura缺陷

 Demura均勻性校正

測試項目——畸變

 測試畫面：點陣圖或棋盤格畫面（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角點及邊；

•    縱向畸變值計算方法

•    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)客戶需求進行局部區(qū)域的畸變計算

測試項目——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

•    計算對比度

•    動態(tài)對比度

•    棋盤格畫面分別測試亮區(qū)和暗區(qū)對比度

•    需要進行特殊校正，以減少雜散光干擾導致的對比度指標失真

•    整體對比度與局部對比度

•    整體對比度測量中心點亮度對比度

•    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

虛像距VID測量儀

•  虛像距測量儀

•   高精度電機控制

•   預標定距離信息

•   XR眼鏡顯示測試圖

•   電動對焦

•   精確計算VID虛像距

•   精度0.5% @ 1.5m

照明均勻性測試

【突破傳統(tǒng),精準測量】

傳統(tǒng)亮度色度測量手段往往局限于單點或局部區(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,憑借其高分辨率成像技術與光譜分析能力,能夠?qū)崿F(xiàn)全屏范圍內(nèi)的亮度與色度分布快速掃描,精準捕捉每一個細微差異。這一技術突破,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設備的視覺體驗提供了堅實的數(shù)據(jù)支撐。

【智能分析,優(yōu)化體驗】

結(jié)合“機器視覺+AI"軟件算法, Aunion Tech不僅能夠自動識別并分析顯示屏上的瑕疵與不均勻區(qū)域,還能預測用戶在不同使用場景下的視覺感受。通過深度學習模型,該系統(tǒng)能進一步優(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技術的不斷成熟,市場對高性能顯示設備的需求日益增長。Aunion Tech成像式亮度色度計的出現(xiàn),不僅滿足了當前市場對高精度光學測試的需求,更為行業(yè)未來的技術創(chuàng)新提供了強大的技術支持。無論是追求畫質(zhì)的下一代頭顯設備,還是面向廣泛消費市場的輕量化AR眼鏡, Aunion Tech都能幫助制造商精準把控產(chǎn)品質(zhì)量,推動AR/VR技術向更高層次邁進。

汽車氛圍燈光學質(zhì)量管理方案

汽車氛圍燈的特點及挑戰(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、馬鞍等位置的應用逐步滲透，同時對產(chǎn)品視覺觀感的要求不斷提升。內(nèi)飾燈產(chǎn)品在生產(chǎn)設計中常見的挑戰(zhàn)如：光源不外露、DUT多為細長形狀、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)品標準。

基于成像式及光譜型組合的氛圍燈光學測量解決方案

對于氛圍燈測量而言，傳統(tǒng)的點式亮度計具備高性價比、便攜使用的特點，可完成直線型氛圍燈條的測量，測量精度也可圈可點，如色度計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。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）色彩亮度計則更值得信賴，分光型設備傳感器精度高，低亮測量能力強，數(shù)據(jù)溯源定標。2D成像式設備因其可以同時捕獲整個平面上所有點的亮度色度信息，測量速度優(yōu)勢明顯，在產(chǎn)品量產(chǎn)階段的應用。

昊量光電的技術團隊推薦通過組合使用分光輻射度計SR-5AS和2D成像式色度計AU或AUT系列，可同時兼顧對產(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測出產(chǎn)品真實亮度值，通過2D成像式色度計的用戶標定功能將數(shù)據(jù)寫入，再用2D成像式設備測量產(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產(chǎn)品主要有如下系列：

•   2000/2600/6000萬/1.5億像素

•   科學級半導體制冷保證低噪聲

•   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亮度計，在Bayer型芯片的基礎上通過校正來實現(xiàn)影像式快速亮度色度分布信息，成像色度亮度計高像素為測試提供了高分辨率細節(jié)。

AU系列成像式色度計亮度計與AUT系列成像式色度亮度計相比，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；成像色度計亮度計對于一些單一顏色樣品的測試，通過校正，還是可以實現(xiàn)不錯的亮度和色度精度。

AU系列成像式色度計亮度計可以應用于BLU背光/LCD顯示/照明等的測試。

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

AUT系列成像式色度計亮度計是昊量光電推出的成像式色度亮度色度計，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節(jié)。

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

AUT系列成像式色度計亮度計不僅適合要求高精度的實驗室測試，其高性價比也適合于生產(chǎn)線測試。

AL系列成像式色度計亮度計是昊量光電推出的成像式亮度計，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節(jié)。

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

AL系列成像式色度計亮度計不僅適合要求高精度的實驗室測試，其高性價比也適合于生產(chǎn)線測試。

成像式色度計亮度計規(guī)格型號：

關于昊量光電：

上海昊量光電設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、光學測量設備、光學元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務。