测光-测色的基础知识中国语

大綱對光學特性評價之重要要素測光・測色機器的基本原理輝度計的基本構造TOPCONTECHNOHOUSE的輝度計種類實際量測時之注意事項校正體系對光學特性評價之重要要素

環境溫度、濕度暗室的迷光被量測物量測機器設定姿勢點燈條件（周波數等）指向性、偏光量測視野外迷光人員設置的再現性測光、測色的基礎知識被量測物+量測機器量測距離（量測面積、開角的影響）量測的姿勢（被量測物是否有對指向性的依存）數據取得的時間（積分時間）的設定（點滅光源不可少）採用濾片方式的量測機器時,色補正係數不可少機器的精度（是否有滿足管理精度？）機器的光學特性（是否合測光測色理論一致）機器的校正體系為何？明亮與顏色的基礎知識光源色的認識人眼要辨別明亮及顏色時,需要『光源』及『眼睛』兩個重要的要素。①光源②眼睛※如果沒有光,就看不見顏色何謂光和電磁波相同,為電磁波的一種電磁波是從一個波到另一個波的長度（波長）的不同進行分類可視光線人類的眼睛對電磁波的可視光線為380～780nm的波長光的顏色為何一般來講,各式各樣的光波長的混合。依波長的強弱,可以看到各種顏色。光的測定量放射量為

人類眼睛的感度不添加任何外力,純粹的物理量例:放射輝度、放射照度、放射強度、放射光束測光量為

在放射量裡“對波長進行加工（加上人類眼睛的感度）量”

例:輝度、照度、光度、光束為放射量與測光量的兩大種類放射量一例：放射輝度冷陰極管（CCFL）白色ＬＥＤ既使能看見相同的顏色,放射輝度（分光分布）也會不同測光量一例：輝度從某個外觀的面積的單位面積等、單位立體角等射出光束的量。ｄΦｄＡ・ｄΩ・ｃｏｓθ輝度

Ｌ〔cd/m2〕

＝cd/m2=lm/sr･m2

外觀面積Ａcosθ〔m2〕立體角

ｄΩ〔ｓｒ〕光束

ｄΦ〔lm〕法線θ立體角

ｄΩ光束

ｄΦ●光度光度〔cd〕＝光束〔ｌｍ〕／立體角〔sr〕輝度不受距離影響人類眼睛的感度測光量為

在放射量裡“對波長進行加工（加上人類眼睛的感度）量”

人類眼睛對明亮的感覺人類眼睛對顏色的感覺人類眼睛對明亮的感覺最大視感度Ｋｍ

683lm/W尖峰波長555nm標準分光視感効率（標準比視感度）Ｖ(λ)

讀為「VLanbda」相對感度波長(nm)測光量（Ｙ：亮度）計算方式在此、Ｐ（λ）：測定光源的放射分光量Ｖ（λ）：標準分光視感效率（標準比視感度）ｄλ

：波長間隔Ｋｍ

：比例乘數測光量（Ｙ）＝Ｋｍ

Ｖ（λ）Ｐ（λ）ｄλ７８０３８０測定光源的分光放射輝度標準分光視感效率（對眼睛亮度的感度）測光量（Ｙ）×＝※例：照度、輝度測光量

=Km×｛V(380)･P(380)＋V(385)･P(385)＋･･････＋V(780)P(780)｝×5測光量（Y：亮度）的注意點既使是相同能量的光源,依波長不同測光量也會不同。相對感度波長(nm)555nm的單色光能量為10測光量Y=10×1=10475nm的單色光能量為10測光量Y=10×0.1=1明亮及顏色兩者相兼相対感度波長(nm)XYZ表色系

等色含數標準分光視感效率

V(λ)這個感度並不代表人眼實際的感度、儘可能有系統的以顏色來表現人眼的感度。人類眼睛對顏色的感覺（等色函數）如何計算色彩值llllllllldPzZdPyYdPxX)()()()()()(780380780380780380òòò＝＝＝KmKmKm❑三刺激值❑色度座標※Km最大視感度

683〔lm/W〕

y(λ)＝V(λ)

Y＝L輝度

單位：cd/m2測定光源的分光放射輝度等色含數（眼睛感度）三刺激值（Ｘ,Ｙ,Ｚ）×＝色彩值CIE1931XYZ表色系ｘｙ色度圖X，Y，Z：三刺激值x＝X＋Y＋ZXy＝YX＋Y＋ZCIE1976UCS表色系

u’v’色度圖(X＋15Y＋3Z)4Xu’=(X＋15Y＋3Z)9Yv’=(-2x＋12y＋3)4xu’=(-2x＋12y＋3)9yv’=測光・測色機器的基本原理測光・測色機器的基本分光方式（分光測色方式）SRseries濾片方式（刺激值直讀方式）BMseries不論哪一種方式、都是有加入人眼的感度（等色含數）計測量之量測機器儘可能接近等色含數值、就可以高精度的量測測光・測色機器的基本原理分光方式（分光測光方式）SR

series分散素子稜鏡、回折格子等隙縫llllllllldPzZdPyYdPxX)()()()()()(780380780380780380òòò＝＝＝KmKmKm↑↑做為關數值內藏（等色含數值不會有偏差）380～780nm的光源的分光放射輝度進行量測、內建等色函數值做出三刺激值演算機能來算出X,Y,Z等值。可以做高精度的量測！測定測色測光機器的基本原理濾片方式（刺激值直讀方式）BMseries視感度補正濾片τ(λ)光電素子s(λ)fllldP)()(780380òKm輸出後所得P(λ)為不明近似等色含數理論x2yz直接將積分結果用三刺激值X,Y,Z表示輸出。※因為是近似等色含數的關係、會有機差的問題。絕對值管理與相對值管理❑要求絕對精度的量測型錄、論文等對外發表產品之量測檢證光源特性之量測❑不太要求絕對精度量測良品的該非判定面光源等的顏色均一性量測依觀測方向做顏色均一性量測做試料溫度色度變化絕對值管理與相對值管理需要絕對值管理分光方式：◎祇做相對值管理分光方式：○濾片方式：◎濾片方式：△（但是、如果使用色補正係數的話○）輝度計的基本構造輝度計的結構圖AMP固定焦距視感度補正濾片光電素子被測定面開角ＣＰＵ中間掩膜reticule接眼鏡片接力鏡片輸出對物鏡片鏡片孔徑鏡片接眼鏡片內的觀看方法視野測定目標Ａ/Ｄ輝度計的原理測定角Θ対物レンズ固定絞り被測定面開き角測定距離Ｓ測定範囲の直径Ｄアパーチャミラー視感度補正フィルタ光電素子Ｄ≒ＳｔａｎΘ●距離遠的情況

量測面積Ａ大

開角Ω

小●距離近的情況

量測面積Ａ’小

開角Ω’

大ＡΩ＝Ａ’Ω’面積Ａ開角

Ω開角

Ω’面積Ａ’雖然不論輝度計的焦點在怎麼改變量測值還是會相同.但是,因為沒有不帶任何指向性及發光不均一的面板,所以此理論無法成立.Point.

輝度計是反應開角內的平均輝度PointTOPCONTECHNOHOUSE的輝度計種類輝度計類的陣容0.005～300,000cd/m2輝度精度：±2％色度精度：±0.002分光放射計SR-3A：0.5～300,000cd/m2SR-3A-L1：0.1～300,000cd/m2輝度精度：±2％色度精度：±0.002基準機0.005～1,200,000cd/m2輝度精度：±4％色度精度：±0.031～12,000,000cd/m2輝度精度：±2％(5cd/m2以上)

±4％(1～5cd/m2)色度精度：±0.03高速量測0.1～300,000cd/m2輝度精度：±2％(1cd/m2以上)

±3％(0.1～1cd/m2)色度精度：±0.005簡單的高精度量測從點量測到整面量測80μs高速反應時間量測輝度差0.04cd/m2程度のS/Nの微小閃爍光也能量測2s/1次的低輝度領域高速量測0.5s/1次的高速量測1～12,000,000cd/m2輝度精度：±4％輝度量測專用機色彩輝度計BM-7A：色彩輝度計BM-5AS：輝度計BM-9：分光色彩計SC-777：輝度色度整面量測裝置UA-1000：0.005～100,000cd/m2輝度精度：±3％色度精度：±0.005超低輝度分光放射計SR-UL1反應時間量測裝置RD-80S：各種設備的光學量測市場環境ＦＰＤ廠家→高畫質、高配置化特別是以高對比為中心,各家大廠相繼發表高畫質TV很多高對比是以設計值發表這個現狀是因為被強迫去評價黑輝度緣故應該具體化做成真黑亮度的定量化,所以才開發出超低輝度的量測裝置。超低輝度量測器■ＦＰＤ業界的需要

隨著ＦＰＤ的高對比化需求、需要能夠量測証明可

行的量測裝置。伴隨高畫質化黑輝度的定量化量測是有必須的。■滿足需求的開發條件

高畫質ＦＰＤ量測

→

分光量測

ISO､VESA､JEITA規範

光學系

一致

高再現性

高對比量測→受光感度100倍加強

CR比、γ特性評價

→

直線性､安定性■要滿足開發條件的功課

要減低Dark躁音量、採用高S/N實現傳感器。另外使用冷卻型傳感器來處裡散熱效率化

主要仕樣■量測範圍

測定角2°0.005cd/㎡～

測定角1°0.02

cd/㎡～

■精度

輝度±2％、色度x,y±0.002■重返精度（2σ）

輝度：0.4%（0.005～0.5cd/㎡未滿）

0.3%（0.5以上）

超低輝度量測器■ＦＰＤ業界的需求

ＦＰＤ面板整面一次量測時。或者,也想進行低輝度管理低輝度、殘像光等級的低S/N輝度面的檢測等。

並且希望有一台簡單誰都能操作的機器。

■滿足需求的開發條件

ＦＰＤ、一次量測→使用ＣＣＤ２Ｄ量測儀器的開發

高對比量測→需要動態範圍

全面管理→

再現性、直線性

高分解能■要滿足開發條件的功課

・減低Dark躁音量、使用高S/N實現的傳感器。・開發一顆有效率的低輝度量測可以的光學系全廣域鏡片・能實現演算動態範圍・開發操作簡單軟件主要仕樣

■量測範圍

0.005cd/㎡~100,000cd/㎡■受光器

140萬畫素

黑白冷卻型ＣＣＤ■分解能

16bit（65,535階）■精度

輝度：±3%

色度xy±0.005

■利用標準鏡片,9型～到大畫面量測UA-1000概要點量測的色彩輝度計或分光放射計一次只能量測一點輝度及色度。

UA-1000可以一次整面(多點)量測。測定面全部的輝度・色度可以量測及數值化。

色彩輝度計/分光放射計UA-1000軟件範例圖標/tab群擬似顏色等高線分割位置數據表鼠標點位置可表示輝度・色度右點擊操作UA-1000量測例確認條狀均一性確認面板內面的均一性確認CCFL的發光均一性LCDのpixel量測(需近接鏡片)實際量測時之注意事項點滅光源的量測(時間的變化)100ms（積分時間）通常輝度計是、100msec.的中間平均值來做表示40Ｈｚ25ms8次10次≒12次≒24次50Ｈｚ20ms60Ｈｚ16.7ms120Ｈｚ8.3ms點面光源的量測(時間的變化)PWM(PulseWidthModulation)驅動光源Time1周期1周期1周期①②③④⑤⑥依周期的動態測定數據會不安定讓動態驅動的螢光表示館或FPD等的點滅光源安定量測的方法點面光源的量測(時間的變化)安定量測方法的機種類別（機能）BM-7A：SLOW

MEDO下能安定量測BM-5A：Integrationtime機能ON

Integrationtime進行設定SR-3A/SR-UL1R：IntegDelay機能ON

IntegDelayTime進行設定依量測位置、量測距離會有很大變化依量測方向也會有很大變化指向性Ｌ１＞Ｌ２輝度：Ｌ１輝度：Ｌ２輝度：Ｌ３輝度：Ｌ４Ｌ４＞Ｌ３ＦＰＤ面板量測Ｐｏｉｎｔ.在有指向性、發光不均一ＦＰＤ,依計測器的開角、測定面積

之測定值會有依存性的產生。

開角依存性＝被測定物的指向性

測定面積不同

＝被測定物的發光不均一

Point.

要注意量測範圍內之畫素是否足夠ＦＰＤ面板量測溫度・濕度環境溫度・濕度的安定化（被測定物不要直接對風吹）測定環境的主要迷光牆壁、地板、天花板所造成的反射身旁等周圍機才造成反射與表示部的光被測定物（測定範圍以外在發光光源的反射）人員（量測環境內裡人員造成的反射）計測器本體造成的反射與表示部的光量測環境黑輝度（低階調）量測時的迷光對策

高對比ＦＰＤ的黑輝度量測時、正確量測的最大阻礙要因為、“量測環境內的迷光”。迷光會影響量測值的再現性、安定性、直直線性等、最終無法忠實評價ＦＰＤ面板。理想的量測環境（對策）牆壁需設置反射防止窗簾、從被測物的距離儘可能取大。地板可用地毯等的低反射材料。天花版也塗黑色最為理想、特別是螢光燈罩也要塗黑。身邊周圍的機器身儘可能用暗幕遮光。量測人員及同環境人員儘可能穿著反光衣類、量測中不隨便走動。黑輝度（低階調）量測CCFL無風狀態周圍反射光影響燈管表面風的影響振動量測環境溫度燈管姿