
成像式亮度色度计是一种基于
二维成像技术的光学测量仪器,核心是将
亮度 / 色度检测与
图像采集相结合,能够同时获取被测目标的
空间分布信息和
光度 / 色度参数,相比传统单点式亮度计、色度计,其优势在于可快速实现面状区域的可视化测量。
成像式亮度色度计的硬件结构主要包括光学镜头、滤光片组、图像传感器、信号处理单元和数据计算软件,工作流程可分为四个步骤:
- 光学成像与滤光矫正被测光源或显示器件发出的光,经光学镜头聚焦后进入仪器内部。首先会通过标准色度滤光片组(通常为三刺激值滤光片,匹配人眼的明视觉光谱光视效率函数 \(V(\lambda)\)),对不同波长的光进行选择性透过,模拟人眼对红、绿、蓝三色光的感知特性,确保测量结果符合人眼视觉标准。
- 光电转换与信号采集经过滤光矫正的光信号,投射到高灵敏度图像传感器上(常见为 CCD 或 CMOS 传感器)。传感器的每个像素点会将接收到的光通量转换为电信号,电信号的强度与像素区域接收到的亮度值成正比。传感器会输出二维像素阵列的电信号数据,对应被测目标的空间图像。
- 信号处理与参数计算信号处理单元对传感器输出的电信号进行放大、降噪、A/D 转换,将模拟信号转为数字信号。随后通过内置算法,基于 CIE(国际照明委员会)标准色度系统,计算每个像素点的亮度(Luminance,单位 cd/㎡) 、色度坐标(x,y 或 u',v') 、相关色温(CCT) 、色域覆盖率等参数。
- 数据可视化与分析计算得到的像素级亮度、色度数据,会通过软件生成分色伪彩图、亮度分布图、色度均匀性曲线等可视化结果,同时支持数据导出、统计分析(如最大 / 最小亮度、均匀性偏差)。
- 面阵式测量:可一次性获取整个被测面的亮度、色度分布,无需逐点扫描,测量效率大幅提升。
- 高空间分辨率:传感器的像素数量决定空间分辨率,常见产品像素从百万级到数千万级,能精准捕捉微小区域的参数差异。
- 符合人眼视觉特性:通过色度滤光片和校准算法,测量结果严格匹配 CIE 明视觉标准,与人类主观视觉感受一致。
- 多参数同步测量:同一测量过程可同时输出亮度、色度坐标、色温、对比度、色域等多项参数。
成像式亮度色度计的应用核心是需要分析面状光源 / 显示器件的亮度、色度均匀性和空间分布的场景,主要包括以下行业:
- 显示行业
- 液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、Mini/Micro LED 屏幕检测:测量屏幕的亮度均匀性、色度均匀性、色域覆盖率、对比度、坏点检测,是显示屏生产线上的核心质检设备。
- 投影仪、激光电视检测:测试投影画面的亮度分布、色彩还原度、边缘亮度衰减情况。
- 照明行业
- LED 灯具、面板灯、车灯检测:测量灯具发光面的亮度均匀性,汽车前大灯、尾灯的配光性能、光斑形状与亮度分布,确保符合照明安全标准。
- 背光模组检测:针对液晶背光模组,分析背光的亮度一致性,避免出现 “亮斑”“暗区”。
- 汽车电子行业
- 车载显示屏、仪表盘、中控面板检测:在车载环境下(高低温、振动)测试显示器件的亮度、色度稳定性,保障驾驶视觉安全。
- 车内氛围灯检测:测量氛围灯的色彩均匀性、亮度调节范围,匹配内饰设计需求。
- 航空航天与科研领域
- 航天器照明系统检测:太空舱内照明设备的亮度、色度均匀性测试,满足航天员视觉舒适度要求。
- 光学实验研究:如光源光谱分布分析、光学器件的透光率均匀性测试等。
- 医疗与安防领域
- 医疗显示器检测:手术用显示器、超声诊断显示器的亮度和色度精准度检测,确保医疗图像的准确还原。
- 安防监控摄像头检测:测试摄像头在不同光照下的成像亮度均匀性、色彩还原能力。