Photo Research系列光譜光度輻射度計技術(shù)原理及介紹

簡(jiǎn)介

美國Photo Researc公司成立于1941年，現地點(diǎn)位于紐約州羅徹斯特的North Syracuse（北錫拉丘茲），是一家專(zhuān)門(mén)致力于光度、色度、輻射度測量?jì)x器研究、生產(chǎn)的著(zhù)名公司；同時(shí)，PR也是全qiu第yi家生產(chǎn)光譜式亮度計的廠(chǎng)家，擁有13個(gè)自己獨立的光學(xué)校準實(shí)驗室，溯源NIST（美國國家計量局）標定標準；

Aunion昊量光電作為Photo Research公司在國內的一級代理商，總部位于上海，在西安、成都分別建立辦事處，為國內客戶(hù)提供快捷的本地校準及維修服務(wù)。

一、理論介紹

PR-6系列和PR-7系列是真正意義上的的光譜輻射度計；通過(guò)物鏡或者其他光學(xué)配件有效收集光學(xué)輻射信號(光信號)。光信號通過(guò)反射鏡上的孔徑光闌(洞)到達衍射光柵(參見(jiàn)圖2)。光柵把光按波長(cháng)展開(kāi)，就像棱鏡把白色的光轉換成彩虹一樣。一個(gè)寬帶光，例如太陽(yáng)光是由很多不同波長(cháng)的光組成的。當衍射光柵暴露在這種類(lèi)型的光下，它將從多角度反射光線(xiàn)產(chǎn)生了一個(gè)分散的光譜就像一道彩虹。類(lèi)似地，如果光柵接觸了一種單一光源，比如一束激光，那么只有激光的特定波長(cháng)的光會(huì )被反射。

圖1 PR-788光譜測量范圍

對于PR-655、PR-670和PR-788測量波長(cháng)范圍是380納米(nm)(紫色)到780nm(深紅色)-即電磁波的可見(jiàn)光譜段 (參見(jiàn)圖1)。

衍射光譜到達ccd探測器；PR-655探測器是128位的線(xiàn)性探測器，PR-670探測器是256位的線(xiàn)性探測器，PR-788探測器是512位的線(xiàn)性探測器；每個(gè)探測器單元均代表不同的顏色。

測量時(shí)，輻射光通過(guò)自適應靈敏度算法在某個(gè)特定的時(shí)間內被取樣測量，自動(dòng)適配感應器自動(dòng)會(huì )根據光信號的強弱確定合適曝光時(shí)間。光測量后，探測器用同樣積分時(shí)間再次測量探測器的暗電流，然后從每個(gè)探測器單元的光測量結果中減去暗電流的光信號貢獻值。

圖2 簡(jiǎn)化方框圖

圖3  PR系列亮度計光路圖

儀器出廠(chǎng)時(shí)已通過(guò)相應的校準系數校準光譜數據，校正系數包括波長(cháng)精確度修正、光譜分布修正和光度修正。波長(cháng)校準采用的是具有特征光譜的氦燈光源，線(xiàn)光源提供了已知的光譜發(fā)射譜線(xiàn)通過(guò)光柵分光后投射到多探測器上再通過(guò)軟件顯示；用于波長(cháng)校準的氦譜線(xiàn)包括388.6nm，447.1 nm，471.3 nm，587.6 nm，667.8 nm，706.5 nm和728.13 nm；

接下來(lái)，可用光譜校準系數校準這些數據；這些校準系數確保被測目標光譜能量分布(SPD)和由此計算出的數據比如CIE色度值經(jīng)過(guò)了正確的溯源。最后，校準系數(光度系數)確保光度測試結果的準確性，如亮度或照度。

重要參數計算公式

校正后的光譜數據用來(lái)計算光度和色度值包括亮度，CIE 1931 x，y和1976 u’, v’的色坐標、相關(guān)色溫（CCT）和主波長(cháng)。以下是一些基本的光度色度參數計算公式：

圖4  CIE 1931 三刺激值函數

CIE XYZ三刺激值和光度

X,Y,和Z是CIE的三刺激值。X表示紅色，Y是綠色，Z是藍色。

Y還可表示光度值-在使用標準的MS-75鏡頭時(shí)，Y給出的是cd /m²-國際亮度單位。footlamberts(英制亮度單位)可以用cd / m²值乘0.2919 得到fc 單位數值。

683是可將流明轉換成瓦的一個(gè)常數。對于亮場(chǎng)環(huán)境(白天)，555nm處683流明等同于1瓦的功率。

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

是2nm，PR-788的增量是1nm。

得出這三個(gè)三刺激值表達后，有用的色度值比如CIE 1931 x,y和1976 u,v”可以通過(guò)下面的公式計算：

光譜式亮度計：速度相對緩慢但是精度高，適合LCD\OLED\Mini-LED\Micro-LED\硅基OLED研發(fā)等領(lǐng)域；

濾片式亮度計：速度快，但是精度差，適合背光模組，產(chǎn)線(xiàn)上Flicker以及響應時(shí)間測試。

二、 Spectroradiometer 分光輻射度計

SpectraScan®分光輻射度計是測量輻射度的專(zhuān)業(yè)儀器. 具有專(zhuān)li的Pritchard觀(guān)景器。它們易于使用，高準確性和可靠性，使這一系列產(chǎn)品guang泛應用于光的量測。

 PR-655 :多功能,極gao性?xún)r(jià)比,配件豐富

 PR-670 :自動(dòng)多光闌和自動(dòng)快門(mén),微區測量

 PR-680(L) :集光譜式與濾光片式一體,一機多用

 PR-740/745: 制冷型線(xiàn)陣探測器,超低亮度與超短時(shí)間內（最短200ms）測量,同類(lèi)產(chǎn)品中最敏感。PR-745光譜范圍擴展到380-1080nm

R-788寬動(dòng)態(tài)范圍的分光亮度計，是基于超靈敏PR74X系列光譜測試系統而研制的，當前應用于R&D、QC、QA以及工廠(chǎng)生產(chǎn)；

具有業(yè)界領(lǐng)xian的1000000：1 的動(dòng)態(tài)范圍 ，它提供了在不必增加外部衰減或改變幾何光學(xué)（例如測量場(chǎng)地尺寸）的情況下，即可從黑到全白測試設備輸出的解決方案，這是在市場(chǎng)上可得到的最高速度；

特別地，針對OLED屏幕測試 PR-788滿(mǎn)足暗態(tài)和超高靈敏度的需求！

較寬的動(dòng)態(tài)范圍：

測試顯示/背光不需要添加外部過(guò)濾或者改變光闌；

可變的光譜帶寬：

光譜分辨率能夠滿(mǎn)足LCD甚至激光投影儀的顯示技術(shù)；

極暗態(tài)下亮度測試：

0.000,034-6,850,000 cd/㎡

高速循環(huán)時(shí)間：

測試/校準顯示產(chǎn)品的總時(shí)間急劇減少；

USB、RS232，藍牙接口：

易于集成到自動(dòng)測試環(huán)境（ATE）

PR-730/740/735/745技術(shù)規格

PR-788 Specifications

光闌&對應光斑尺寸

PR-788亮度范圍

三． 應用

光譜式亮度計在面板顯示和照明行業(yè)有著(zhù)廣泛的應用。重要可以測量亮度，色度，亮度均勻性，色度均勻性，Gamma值以及某些光學(xué)材料的透過(guò)率和反射率等應用。還可以做為標準，來(lái)校正機差，以及校正成像亮度計參數。不僅是科研，也是工廠(chǎng)中亮度，色度測量解決方案的首xuan。

四、Photo Research 亮度計系列產(chǎn)品概述：

PR-655  CCD探測器 128位線(xiàn)性TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬：8nm  亮度范圍：0.68-102,774nits

PR-670  CCD探測器 256位線(xiàn)性TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬：8nm  亮度范圍：0.034-8,565,000nits

PR-680  CCD/PMT雙路探測器 256位線(xiàn)性TEC制冷/光電倍增管  波段：380-780nm  亮度范圍：0.003-17,000,000nits

PR-788  CCD探測器 512位線(xiàn)性TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬：5nm  亮度范圍：0.000034-6,850,000nits

PR-730/740  CCD探測器 512位線(xiàn)性TEC制冷  波段：380-780nm 帶寬：2,5或8nm  亮度范圍(PR-730)：0.00034-19,000,000nits；亮度范圍(PR-740):0.000034-680,000nits

PR-735/745  CCD探測器 512位線(xiàn)性TEC制冷 波段：380-1080nm 帶寬：14nm

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設備有限公司是光電產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類(lèi)激光器、光電調制器、光學(xué)測量設備、光學(xué)元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、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(hù)提供完整的設備安裝，培訓，硬件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)，系統集成等服務(wù)。