滤光片式色度计和光谱式亮度计颜色测量对决

    为确保当今的自发射技术进行表征，无论是信息显示，LED照明，数字投影仪等是否超过性能规范，都需要通过测量。

    有几种测量技术可用于器件表征，zui广泛的仪器类型分为滤光片式和光谱式辐射计两种，包括光度计，色度计和分光辐射度计，哪一种仪器会呢？

滤光片式色度计

   滤光片色度计由以下几部分组成：
光收集器件
   根据应用不同，可以是一个镜头，接触式探头或者是积分球。
探测器
    一种将光信号转换为电信号的光敏感装置。色度计可以包含三个或更多的探测器。探测器通常是PMT（光电倍增管的）或硅光电二管。
三色滤光片
    红（两片X/red和X /blue），绿（Y） 蓝（Z）滤光片和探测器用于CIE 颜色匹配函数，和人眼锥细胞的彩色视觉系统是相匹配的。这些功能也被CIE标准观察者所验证。
    图1是具有旋转滤光片轮的滤光片式色度计的详细图示。在滤光片轮的每个位置包含一个红色、绿色或蓝色的色度滤光片。通过每个滤光片进行顺序测量以获得CIE三刺激值X，Y和Z。该口径的色度计配有手动匹配的CCIE滤光片。即便如此，滤光片式亮度计也没有光谱式亮度计的精度高。
 
                             图1
    CIE推荐用以下公式来确定任何给定颜色的红色（X），绿色（Y）和蓝色（Z）的三刺激值：

 
 图2-CIE XYZ颜色匹配函数
    其中R（λ）是光谱辐射功率，X（λ），Y（λ），Z（λ）是CIE色彩匹配函数，Δ（λ）是以纳米为单位的数据增量。
    滤光片色度计使用滤光片的zui终目的是通过修改检测器光谱响应度以获得色彩匹配函数。滤光片通常的结构为层压（多层）或薄膜沉积。
图3是典型的硅光电二管响应曲线，说明需要多少变化来修改检测器的原始光谱响应度以产生可以进行CIE色度测量所需的三色激励函数。
  
图3-硅光电二管响应率

滤光片色度计优点
滤光片色度计的主要优点是速度快，特别是在具有多个检测器的模型时优势明显。对于这种仪器，每个检测器具有其自己的CIE滤光片，并且并行进行测量。其他色度计设计的特点是具有单个检测器，并通过每个过滤光片执行顺序测量。

滤光片色度计缺点
    由于滤光片匹配误差导致的不准确性，造成仪器对目标响应函数的响应度的差异，尤其是对于需要用来校准不同光谱标准的设备是滤光片色度计zui主要的缺点。

光谱辐射度计
代替滤光片收集颜色数据，光谱辐射计将输入信号分解成每波长的光谱，非常像棱镜将阳光转换成彩虹，然后多个探测器测量衍射光谱中的每种颜色。 该“原始数据”变换成光谱辐射度值，例如w / sr / m2。根据校正后的光谱值，进行CIE颜色计算。

光谱式亮度计的优点
由于光谱亮度计测试*不依赖滤光片的精度，并且测试原理优于滤光片式亮度计。所以无论光源功率如何分布，光谱式亮度计测量结果都会更。另一个优点是光谱辐射计可以提供光源的光谱功率分布，滤光片亮度计是做不到的。
图5是由一个白色LED通过中性滤光片被显示为一个半对数图的几个测量值。观察到随着滤波片密度的增加，光谱特征也会发生变化。
 
 图5白光LED的光谱辐射亮度
Photo Research解决方案
 
 Photo Research公司已经提供了30多年的光谱解决方案，并且是*个引入自扫描多元素检测系统的公司。我们的*系统，PR-7系列，具有稳定的热电冷却探测器，多达八个测量孔径和自动同步功能，确保无论显示器的频率特性如何都可以保持精度。PR-740是灵敏度zui高的，令人难以置信的阈值灵敏度为0.000015 cd / m2 ，可以测量一个被命令为0,0,0的OLED显示屏！我们的PR-7系列的成员，PR-788具有500,000,000：1的令人难以置信的动态范围，使其成为任何商用显示产品的光谱对比度测试的解决方案。PR-6系列具有电池供电，便携性，占地面积小和手持操作等特点。

PR-680具有双检测器 --二管阵列和光电倍增管（PMT），可以使用同一台仪器进行高精度的基于光谱的光谱和时间（上升时间，闪烁）测量。所有PR-7系列解决方案都具有自动改变带宽的功能。分光辐射计的带宽由出口狭缝的尺寸和衍射元件（光栅）的分辨率控制，光谱带宽在峰值的全宽半高（FWHM）处测量.图6是使用具有可变带宽特征的HeNe激光器（632.8nm）的PR-740的测量结果。注意，尽管4nm和8nm测量的峰较低，但每条曲线下的面积相等。
 
 
                    图6 - 可变带宽输出
结论
选择色度测量仪器时，重要的是不仅考虑色度测量仪器的价格，而且还要考虑仪器的精度。也许购买滤光片亮度计可以以尽可能少的费用得出您需要的结果，降低测试成本似乎是您的财政责任。zui后，当您的客户拒绝您的产品，低成本解决方案的成本却会远远高于顶端频谱解决方案，因为低价解决方案会“欺骗”您。