屏幕测量

屏幕测量

概 要

随着移动电子设备的快速发展，各种新技术层出不穷，手机等移动电子设备成为了人们生活中*的一部分。随着智能设备市场不断扩大，以手机OLED屏幕和显示器LCD屏幕为主的产品出货量也不断增加，对各类屏幕进行质量检测和测试的需求也越来越旺盛，因此催生了各类屏幕测量设备。基于光谱法的测量设备，在能达到相同甚至更高精度的同时，体积更小，更便捷，适用于更多的检测场景。

本文以荷兰Avantes公司的微型光纤光谱仪AvaSpec-ULS2048CL为例，介绍微型光谱仪在屏幕测量方面的应用。AvaSpec-ULS2048CL光谱仪非常适合在线长时间测量应用，而且由于探测器具有30微秒的电子快门功能，因此具有动态范围大，测量速度快等优点。

1.1 仪器原理
荷兰Avantes公司的AvaSpec-ULS2048CL-EVO光纤光谱仪，采用对称式光路设计，焦距75mm，包括光纤接头（标准SMA接口）、准直镜、衍射光栅、聚焦镜和2048像素线阵CMOS探测器，波长范围200-1100nm，分辨率可达0.06nm，提供USB3.0接口、高速网口和I/O外触发同步接口。

2.1 性能介绍

2.1.1 多屏幕同时检测

AvaSpec-ULS2048CL光谱仪可以与光纤多路复用器连用，光纤多路复用器是一种能够把一个输入通道耦合到16个不同输出通道或16个输入对一个输出的装置。这个复用器是由一个准确控制的步进马达和旋转滑轮组成。光路之间通过多个COL-UV/VIS准直透镜耦合。 光纤多路复用器是通过软件控制的，与计算机之间是通过USB2.0连接的。通过软件可以控制全部参数如切换顺序、切换时间和延迟时间等。多路复用器也有2路输入-8路输出或4路输入-4路输出的型号，它可以用于工业过程控制中，如在多个位置需要用多个探头进行测量，而只用一台光谱仪和/或光源。整台光谱仪采用主从通道控制，各通道间可实现真正意义上的同步数据采集。

 图2  FOM光纤多路复用器

2.1.2 强大的历史通道功能

在AvaSoft-FULL软件中的历史通道功能，使我们可以很方便的监视L*a*b值、XYZ值、色差Δu、Δv、ΔE色差等参数随时间的变化情况，甚至我们还可以自定义一些参量，并观察它们随时间的变化，软件也可以同时监测多个参数随时间的变化。

图3  实时监测各参数变化

 2.2 测量方法
屏幕测量是光谱仪比较简单的一项应用。使用时只要按照如下步骤即可：
1．安装软件AvaSoft-FULL
2．使用USB线或网线将光谱仪与计算机连接。
3．使用光纤将待测光信号耦合进光谱仪，运行软件就可以得到光谱数据。如下图所示：

图4  屏幕测量示意图 

2.3 测量项目

LCD和OLED屏幕测量有很特别的应用需求，Avantes在显示屏幕领域研究多年，公司在配置系统和应用方面有丰富的经验，可以帮助客户配置适合其应用的系统。主要测量项目：

1. 显示屏的亮度、色度、光谱；
2. RGB色度及CIE1931、CIE1976、色域；
3. 亮度均匀性和色度不均性、
4. 色差Δu、Δv、ΔE等；

3．结论
  AvaSpec-ULS2048CL-EVO光纤光谱仪有很高的可靠性，较上一代进行了大幅度升级，在数据传输速度及安全性上有了质的飞跃，同时采用新的生产工艺，大幅度降低了环境温度对光谱仪的影响：环境温度每变化1℃仅漂移0.1个像元；良好的温度稳定性确保了长时间测量的准确性和可重复性，*适应工业测试环境；

经典配置为:

光谱仪AvaSpec-ULS2048CL-EVO;

通光狭缝25或50微米；

测量范围360-1000nm；

分辨率（FWHM）为1.4-2.4nm；

2米长专业测量光纤（FC-UVIR200-2-ME），光纤的测量端配有直径3.9mm的余弦校正器（CC-UV/VIS）。

整个系统用NIST可溯源标准光源在特定的波长范围做特定的辐射定标（μW/cm2/nm），定标后的系统可用AvaSoft-IRRAD软件来测量并得到以下参数：X, Y, Z, x, y, z, u, v, CRI、色温、主波长、补色主波长、半高宽、峰值波长、色差ΔE等。此外，原始数据和色坐标也可以显示。客户可用Avantes提供的动态链接库（DLL）可通过C#、C++及其他的编译环境进行二次开发。

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