Photo Research系列光譜光度輻射度計技術原理及介紹

簡介(jie)

美(mei)國(guo)Photo Researc公司成立于1941年，現(xian)地(di)點(dian)位(wei)于紐(niu)約州羅徹斯特(te)的(de)(de)North Syracuse（北錫拉丘茲），是一家(jia)專門致力于光度(du)、色度(du)、輻射度(du)測量儀器研(yan)究、生(sheng)產(chan)的(de)(de)著名公司；同時，PR也是全qiu第yi家(jia)生(sheng)產(chan)光譜(pu)式亮度(du)計的(de)(de)廠家(jia)，擁有13個(ge)自己獨立的(de)(de)光學校準實驗室，溯(su)源(yuan)NIST（美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)計量局）標定標準；

Aunion昊量光(guang)電作(zuo)為(wei)Photo Research公司(si)在國內的(de)一級代理商，總部位于上海(hai)，在西安、成都分別建立辦(ban)事處，為(wei)國內客戶提(ti)供快捷的(de)本地校準及(ji)維修服務。

一(yi)、理論介紹(shao)

PR-6系(xi)(xi)列和(he)PR-7系(xi)(xi)列是真正意義上(shang)的的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)輻(fu)射(she)(she)(she)度計；通過物鏡(jing)或(huo)者其他光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)配件有效收(shou)集光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)輻(fu)射(she)(she)(she)信號(光(guang)(guang)(guang)(guang)信號)。光(guang)(guang)(guang)(guang)信號通過反射(she)(she)(she)鏡(jing)上(shang)的孔徑光(guang)(guang)(guang)(guang)闌(洞)到達衍(yan)射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(參見圖2)。光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)把(ba)光(guang)(guang)(guang)(guang)按波(bo)長(chang)展(zhan)開(kai)，就(jiu)(jiu)像棱鏡(jing)把(ba)白色的光(guang)(guang)(guang)(guang)轉(zhuan)換成彩(cai)虹一(yi)(yi)樣。一(yi)(yi)個寬帶(dai)光(guang)(guang)(guang)(guang)，例(li)如(ru)太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)(guang)是由很(hen)多不同波(bo)長(chang)的光(guang)(guang)(guang)(guang)組(zu)成的。當衍(yan)射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)暴露在這種類(lei)型(xing)的光(guang)(guang)(guang)(guang)下，它將從多角度反射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)線產生了一(yi)(yi)個分散的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)就(jiu)(jiu)像一(yi)(yi)道彩(cai)虹。類(lei)似地，如(ru)果光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)接觸了一(yi)(yi)種單一(yi)(yi)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)，比如(ru)一(yi)(yi)束(shu)激光(guang)(guang)(guang)(guang)，那么只有激光(guang)(guang)(guang)(guang)的特定波(bo)長(chang)的光(guang)(guang)(guang)(guang)會被反射(she)(she)(she)。

圖(tu)1 PR-788光譜(pu)測量(liang)范圍(wei)

對于PR-655、PR-670和PR-788測量波(bo)長范圍是(shi)380納米(nm)(紫色)到780nm(深紅色)-即電磁波(bo)的可見光譜(pu)段 (參見圖1)。

衍射光(guang)譜到達ccd探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)；PR-655探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)是128位(wei)的(de)線性探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)，PR-670探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)是256位(wei)的(de)線性探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)，PR-788探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)是512位(wei)的(de)線性探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)；每個(ge)探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)單元均代表(biao)不同的(de)顏色。

測(ce)量(liang)時，輻射光(guang)(guang)通(tong)過自適應(ying)靈敏度算(suan)法在某(mou)個特定(ding)的(de)(de)時間(jian)內(nei)被取樣測(ce)量(liang)，自動適配(pei)感(gan)應(ying)器自動會根據光(guang)(guang)信號(hao)的(de)(de)強(qiang)弱確定(ding)合適曝光(guang)(guang)時間(jian)。光(guang)(guang)測(ce)量(liang)后(hou)，探測(ce)器用同樣積分時間(jian)再次測(ce)量(liang)探測(ce)器的(de)(de)暗(an)電(dian)流，然后(hou)從每個探測(ce)器單元(yuan)的(de)(de)光(guang)(guang)測(ce)量(liang)結果中減去暗(an)電(dian)流的(de)(de)光(guang)(guang)信號(hao)貢獻值。

圖(tu)2 簡化方框圖(tu)

圖(tu)3  PR系列(lie)亮度計光路圖(tu)

儀(yi)器(qi)出廠時(shi)已通過相應(ying)的(de)校(xiao)準(zhun)系數(shu)校(xiao)準(zhun)光譜(pu)(pu)(pu)數(shu)據，校(xiao)正(zheng)系數(shu)包(bao)括波(bo)(bo)長精確(que)度修(xiu)(xiu)正(zheng)、光譜(pu)(pu)(pu)分(fen)布修(xiu)(xiu)正(zheng)和(he)光度修(xiu)(xiu)正(zheng)。波(bo)(bo)長校(xiao)準(zhun)采(cai)用(yong)的(de)是具有(you)特征光譜(pu)(pu)(pu)的(de)氦燈光源(yuan)，線光源(yuan)提供了(le)已知(zhi)的(de)光譜(pu)(pu)(pu)發射譜(pu)(pu)(pu)線通過光柵(zha)分(fen)光后投射到多探測器(qi)上再通過軟(ruan)件(jian)顯示；用(yong)于波(bo)(bo)長校(xiao)準(zhun)的(de)氦譜(pu)(pu)(pu)線包(bao)括388.6nm，447.1 nm，471.3 nm，587.6 nm，667.8 nm，706.5 nm和(he)728.13 nm；

接下來，可用光(guang)譜校準(zhun)系(xi)數校準(zhun)這(zhe)些數據(ju)；這(zhe)些校準(zhun)系(xi)數確(que)保被測(ce)目標光(guang)譜能(neng)量分布(SPD)和由此(ci)計算出的(de)數據(ju)比(bi)如CIE色度(du)值(zhi)經過了正確(que)的(de)溯源。最后，校準(zhun)系(xi)數(光(guang)度(du)系(xi)數)確(que)保光(guang)度(du)測(ce)試結(jie)果的(de)準(zhun)確(que)性，如亮度(du)或照度(du)。

重要參數(shu)計算公式

校正后的光(guang)譜數(shu)據(ju)用(yong)來計算(suan)光(guang)度(du)(du)和色度(du)(du)值包括亮(liang)度(du)(du)，CIE 1931 x，y和1976 u’, v’的色坐(zuo)標、相關色溫(wen)（CCT）和主波長。以下(xia)是一些基本的光(guang)度(du)(du)色度(du)(du)參(can)數(shu)計算(suan)公式：

圖4  CIE 1931 三(san)刺激值函(han)數

CIE XYZ三刺激(ji)值和(he)光度

X,Y,和Z是(shi)CIE的(de)三刺激值。X表(biao)示紅色(se)，Y是(shi)綠色(se)，Z是(shi)藍(lan)色(se)。

Y還可表示光(guang)度(du)(du)值(zhi)-在使用(yong)標準的(de)MS-75鏡頭時，Y給出的(de)是cd /m²-國際亮度(du)(du)單(dan)位(wei)。footlamberts(英制亮度(du)(du)單(dan)位(wei))可以用(yong)cd / m²值(zhi)乘0.2919 得到fc 單(dan)位(wei)數值(zhi)。

683是可(ke)將(jiang)流(liu)明轉換成瓦(wa)的(de)一個常數。對于亮(liang)場環境(白天)，555nm處683流(liu)明等同于1瓦(wa)的(de)功率。

= 校正的光譜數據,  是CIE三刺激值函數曲線，是光譜增量(liang) ，對于PR-655的增量(liang)是4nm，PR-670的增量(liang)

是2nm，PR-788的增量是1nm。

得出這三(san)個三(san)刺激值(zhi)表達后(hou)，有用的色度(du)值(zhi)比(bi)如(ru)CIE 1931 x,y和1976 u,v”可以通(tong)過下面的公式計算：

光(guang)譜式亮(liang)度計(ji)：速度相對(dui)緩(huan)慢但是精度高，適合LCD\OLED\Mini-LED\Micro-LED\硅基(ji)OLED研發等領域；

濾片(pian)式亮度(du)計：速(su)度(du)快(kuai)，但是(shi)精度(du)差，適(shi)合背(bei)光模(mo)組，產(chan)線上Flicker以及響應(ying)時(shi)間測試。

二、 Spectroradiometer 分光輻射度計

SpectraScan®分光輻射度計(ji)是測(ce)量(liang)(liang)輻射度的專業儀器. 具有(you)專li的Pritchard觀景器。它們易于(yu)使用(yong)，高準確性和可靠性，使這一(yi)系列產品guang泛(fan)應用(yong)于(yu)光的量(liang)(liang)測(ce)。

 PR-655 :多功能,極gao性價比(bi),配(pei)件豐(feng)富

 PR-670 :自動(dong)多光闌和自動(dong)快門,微區測量

 PR-680(L) :集光譜式與濾光片式一體(ti),一機多(duo)用(yong)

 PR-740/745: 制冷型線陣探測(ce)器,超低亮度與超短時間內（最短200ms）測(ce)量,同類產(chan)品(pin)中最敏感。PR-745光譜范(fan)圍(wei)擴展到(dao)380-1080nm

R-788寬動態(tai)范圍的分光亮度計(ji)，是基于(yu)超靈敏(min)PR74X系(xi)列(lie)光譜測試系(xi)統而研制的，當前應用于(yu)R&D、QC、QA以及工廠生產；

具有業界領xian的1000000：1 的(de)(de)動態范圍 ，它提(ti)供了在不必(bi)增加外(wai)部衰減或改變幾何光學（例如(ru)測量場地尺寸(cun)）的(de)(de)情(qing)況下(xia)，即可(ke)從黑到全(quan)白測試設備(bei)輸出的(de)(de)解(jie)決方案，這(zhe)是(shi)在市(shi)場上可(ke)得到的(de)(de)最高速度；

特別地，針對(dui)OLED屏幕(mu)測試 PR-788滿足暗(an)態(tai)和超高靈敏度(du)的需求！

較寬的動態范圍：

測(ce)試顯示/背光不需要添加(jia)外(wai)部過濾(lv)或(huo)者改變光闌；

可變的光譜帶寬：

光譜分(fen)辨率(lv)能夠滿(man)足LCD甚至激光投(tou)影儀的顯示技術；

極暗態下亮度測試：

0.000,034-6,850,000 cd/㎡

高(gao)速(su)循環時間：

測試/校準顯示產品的總(zong)時間急劇減少；

USB、RS232，藍牙接口：

易于集(ji)成到自(zi)動測(ce)試環(huan)境(jing)（ATE）

PR-730/740/735/745技術規格

PR-788 Specifications

光闌&對(dui)應光斑(ban)尺(chi)寸

PR-788亮度范圍

三． 應用

光(guang)譜式亮度(du)(du)計(ji)在(zai)面板顯示和照明行業(ye)有著廣泛的(de)應(ying)用(yong)。重(zhong)要可(ke)(ke)以(yi)測量(liang)亮度(du)(du)，色度(du)(du)，亮度(du)(du)均(jun)勻性，色度(du)(du)均(jun)勻性，Gamma值以(yi)及某些(xie)光(guang)學材料的(de)透過率(lv)和反射率(lv)等(deng)應(ying)用(yong)。還可(ke)(ke)以(yi)做為標準，來校正(zheng)機差，以(yi)及校正(zheng)成像亮度(du)(du)計(ji)參數。不僅(jin)是(shi)科研，也是(shi)工(gong)廠中(zhong)亮度(du)(du)，色度(du)(du)測量(liang)解決方(fang)案的(de)首xuan。

四(si)、Photo Research 亮度計系列產品概述：

PR-655  CCD探測器(qi) 128位線性(xing)TEC制冷  波(bo)段：380-780nm  帶寬(kuan)：8nm  亮度范(fan)圍(wei)：0.68-102,774nits

PR-670  CCD探(tan)測器 256位(wei)線性(xing)TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬(kuan)：8nm  亮度(du)范圍：0.034-8,565,000nits

PR-680  CCD/PMT雙路探測器 256位(wei)線性TEC制冷(leng)/光電倍增管  波段：380-780nm  亮度范(fan)圍：0.003-17,000,000nits

PR-788 ; CCD探測(ce)器(qi) 512位線性TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬：5nm  亮度范圍：0.000034-6,850,000nits

PR-730/740  CCD探(tan)測器 512位(wei)線性TEC制冷(leng)  波(bo)段：380-780nm 帶寬：2,5或(huo)8nm  亮度范圍(wei)(PR-730)：0.00034-19,000,000nits；亮度范圍(wei)(PR-740):0.000034-680,000nits

PR-735/745 ; CCD探測器 512位線性TEC制冷 波段：380-1080nm 帶寬：14nm

關于昊量光電(dian)：

上海昊量光(guang)(guang)電設(she)備有限公司是光(guang)(guang)電產品專業代理商，產品包括各類激(ji)光(guang)(guang)器、光(guang)(guang)電調制器、光(guang)(guang)學測(ce)量設(she)備、光(guang)(guang)學元(yuan)件等，涉及應(ying)用涵(han)蓋了(le)材料加工、光(guang)(guang)通訊、生物醫療、科學研(yan)究、國防、量子光(guang)(guang)學、生物顯(xian)微、物聯傳感、激(ji)光(guang)(guang)制造等；可為客戶提供(gong)完整的設(she)備安裝，培(pei)訓，硬件開(kai)發，軟(ruan)件開(kai)發，系統(tong)集成(cheng)等服務。