濾光片式色度計和光譜式亮度計顏色測量對決

    為確保當今的自發射技術進行表征，無論是信息顯示，LED照明，數字投影儀等是否超過性能規范，都需要通過測量。

    有幾種測量技術可用于器件表征，zui廣泛的儀器類型分為濾光片式和光譜式輻射計兩種，包括光度計，色度計和分光輻射度計，哪一種儀器會呢？

濾光片式色度計

   濾光片色度計由以下幾部分組成：
光收集器件
   根據應用不同，可以是一個鏡頭，接觸式探頭或者是積分球。
探測器
    一種將光信號轉換為電信號的光敏感裝置。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）或硅光電二管。
三色濾光片
    紅（兩片X/red和X /blue），綠（Y） 藍（Z）濾光片和探測器用于CIE 顏色匹配函數，和人眼錐細胞的彩色視覺系統是相匹配的。這些功能也被CIE標準觀察者所驗證。
    圖1是具有旋轉濾光片輪的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、綠色或藍色的色度濾光片。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。該口徑的色度計配有手動匹配的CCIE濾光片。即便如此，濾光片式亮度計也沒有光譜式亮度計的精度高。
 
                             圖1
    CIE推薦用以下公式來確定任何給定顏色的紅色（X），綠色（Y）和藍色（Z）的三刺激值：

 
 圖2-CIE XYZ顏色匹配函數
    其中R（λ）是光譜輻射功率，X（λ），Y（λ），Z（λ）是CIE色彩匹配函數，Δ（λ）是以納米為單位的數據增量。
    濾光片色度計使用濾光片的zui終目的是通過修改檢測器光譜響應度以獲得色彩匹配函數。濾光片通常的結構為層壓（多層）或薄膜沉積。
圖3是典型的硅光電二管響應曲線，說明需要多少變化來修改檢測器的原始光譜響應度以產生可以進行CIE色度測量所需的三色激勵函數。
  
圖3-硅光電二管響應率

濾光片色度計優點
濾光片色度計的主要優點是速度快，特別是在具有多個檢測器的模型時優勢明顯。對于這種儀器，每個檢測器具有其自己的CIE濾光片，并且并行進行測量。其他色度計設計的特點是具有單個檢測器，并通過每個過濾光片執行順序測量。

濾光片色度計缺點
    由于濾光片匹配誤差導致的不準確性，造成儀器對目標響應函數的響應度的差異，尤其是對于需要用來校準不同光譜標準的設備是濾光片色度計zui主要的缺點。

光譜輻射度計
代替濾光片收集顏色數據，光譜輻射計將輸入信號分解成每波長的光譜，非常像棱鏡將陽光轉換成彩虹，然后多個探測器測量衍射光譜中的每種顏色。 該“原始數據”變換成光譜輻射度值，例如w / sr / m2。根據校正后的光譜值，進行CIE顏色計算。

光譜式亮度計的優點
由于光譜亮度計測試*不依賴濾光片的精度，并且測試原理優于濾光片式亮度計。所以無論光源功率如何分布，光譜式亮度計測量結果都會更。另一個優點是光譜輻射計可以提供光源的光譜功率分布，濾光片亮度計是做不到的。
圖5是由一個白色LED通過中性濾光片被顯示為一個半對數圖的幾個測量值。觀察到隨著濾波片密度的增加，光譜特征也會發生變化。
 
 圖5白光LED的光譜輻射亮度
Photo Research解決方案
 
 Photo Research公司已經提供了30多年的光譜解決方案，并且是*個引入自掃描多元素檢測系統的公司。我們的*系統，PR-7系列，具有穩定的熱電冷卻探測器，多達八個測量孔徑和自動同步功能，確保無論顯示器的頻率特性如何都可以保持精度。PR-740是靈敏度zui高的，令人難以置信的閾值靈敏度為0.000015 cd / m2 ，可以測量一個被命令為0,0,0的OLED顯示屏！我們的PR-7系列的成員，PR-788具有500,000,000：1的令人難以置信的動態范圍，使其成為任何商用顯示產品的光譜對比度測試的解決方案。PR-6系列具有電池供電，便攜性，占地面積小和手持操作等特點。

PR-680具有雙檢測器 --二管陣列和光電倍增管（PMT），可以使用同一臺儀器進行高精度的基于光譜的光譜和時間（上升時間，閃爍）測量。所有PR-7系列解決方案都具有自動改變帶寬的功能。分光輻射計的帶寬由出口狹縫的尺寸和衍射元件（光柵）的分辨率控制，光譜帶寬在峰值的全寬半高（FWHM）處測量.圖6是使用具有可變帶寬特征的HeNe激光器（632.8nm）的PR-740的測量結果。注意，盡管4nm和8nm測量的峰較低，但每條曲線下的面積相等。
 
 
                    圖6 - 可變帶寬輸出
結論
選擇色度測量儀器時，重要的是不僅考慮色度測量儀器的價格，而且還要考慮儀器的精度。也許購買濾光片亮度計可以以盡可能少的費用得出您需要的結果，降低測試成本似乎是您的財政責任。zui后，當您的客戶拒絕您的產品，低成本解決方案的成本卻會遠遠高于頂端頻譜解決方案，因為低價解決方案會“欺騙”您。