成像式亮度色度计产品原理及应用介绍

成像式亮度色度计工作原理：

成像式亮度色度计是一种基于成像原理来进行测光和测色的测量仪器，基本结构是由视觉（或色觉）匹配的探测器（CCD或CMOS）、光学系统以及与亮度（或三刺激值XYZ）成比例的信号输出处理系统所组成。

 

 

单点亮度计测试系统	成像式亮度色度计测试系统

 

亮度测试原理：

根据图利用光度学和几何光学的原理可以推出:

 

 

公式（1）

式中：E-成像面上的照度;

L-发光面上的亮度;

 

 

τ-光学系统的透射比（透过率）;

 

 

f-透镜焦距;

 

 

l-透镜与发光面的距离（称为测量距离）;

fm系统相对孔径数，fm=f/D，其中D为孔径直径。

当系统的设计能使f/l可以忽略不计时（在某误差范围内）(1-f/l)2 近似等于公式（1）可以化为：

 

 

公式（2）

 

 

公式（2）为设计成像式亮度计的基本公式。

色度测试原理：

光源的色度用色品坐标x，y表示，与光源的相对光谱功率分布有关；如果一个光源的相对功率分布函数用P（λ）来表示，（λ）、（λ）、（λ）代表CIE1931标准光谱三刺激值，如下图所示，则此光源的三刺激值可用如下公式来表示：

滤光片式彩色亮度计的色度测量功能的实现，是通过使用合适的滤光片模拟人眼对光的响应，从而使加滤光片以后的探测器的相对光谱响应度与上图所示的CIE 1931 标准色度观察者色匹配函数（ CIE 2°标准观察者）相接近。

成像式亮度色度计的应用方向

显示屏幕色度亮度、白平衡测试、 Gamma、 Flicker

 

 

Micro-LED/OLED/LCD API/Demura

 

 

AR／VR 投影显示

 

 

光谱测试/透过率测试

 

 

发光键盘KB、仪表指示灯

 

 

BLU背光亮度色度及均匀性、缺陷检测

 

 

汽车行业（照明、车内显示、抬头显示HUD、发光指示等）

 

 

照明车行业（照明、车内显示、抬头显示HUD、发光指示等）

 

 

此文主要介绍AR／VR 投影显示和汽车氛围灯测试这两种应用。

AR/VR测试应用

在科技日新月异的今天,增强现实(AR)与虚拟现实(VR)技术正以前所未有的速度重塑我们的视觉体验世界。从沉浸式游戏到远程教育,从工业设计到医疗培训,AR/VR的应用场景日益丰富,对显示质量的要求也达到了前所未有的高度。在这一背景下,如何确保虚拟世界的色彩还原度、亮度均匀性及视觉舒适度成为行业亟待解决的关键问题。上海昊量光电设备有限公司,凭借其自主研发的“Aunion Tech（简称AUT）”成像亮度色度计,携手“机器视觉+AI”前沿技术,为AR/VR虚拟显示领域带来了革命性的光学测试解决方案。

 

 

NED近眼显示测试-Eye Box

• Eye Box指的是近眼显示光学模组与眼球之间的一块锥形区域， 也是显示内容最清晰的区域。

 

 

• 如果接收眼与输出区域的中心对齐，则将获得完美的图像。当眼睛向侧面或上下移动时，在每个方向上的某个点处， 图像将变差，直到无法接受为止。超出该区域的范围可能会呈现图像扭曲、显色错误， 甚至不显示内容等问题。将所有这些点串在一起会形成一个称为“Eye Box”的形状。

VR

 

 

近眼显示——光学耦合

AR 、VR等NED近眼显示的Eye-box眼盒观测区域即 出瞳，为了保证测试仪器测到的图像或数据与人 眼看AR/VR的效果一致，就必须要保证AR/VR近眼 显示的Eye-Box出瞳（Exit-Pupil）和测试仪器的入 瞳（Entrance Pupil）位置进行光学耦合，包括 Eye-Box尺寸和Eye Relief距离两个指标的耦合，否 则会出现以下问题：

 视野遮挡，导致FOV被限制

 

 

 杂散光干扰严重，导致图像对比度下降

 

 

 光学分辨率下降，图像模糊不清晰

 

 

 产生场曲、畸变、色差等图像变形

如图所示，左图耦合良好，右图耦合不佳。

 

 

NED测试的仿人眼设计方案

如下图说明，常见的镜头一般都是内置的光阑，比Eye Relief距离更远，无法达到近眼显示的出瞳与测量仪器的入瞳的光学耦合， 最常见的问题就是下图中存在图像的视野被遮挡；

 

 

 采用特殊的仿生人眼光阑前置光路设计，可以保证光学仪器测到的光学指标与人眼观察到的图像效果一致；

 

 

 光阑位置前置，模拟人眼瞳孔， 可以达到和人眼观察同样的Eye Relief位置；视野无遮挡，可以实现大视野；

 

 

 光阑大小可调整，模拟人眼瞳孔变化的效果；

 

 

 光阑大小设置成人眼瞳孔大小， 清晰度和像质更匹配人眼观察到的效果， 否则测量效果容易产生误判；

错误×

 

 

正确√

 

 

XR光学测试内容主要有：

投影显示

亮度、色度均匀性

FOV、虚像距

畸变、色差 

对比度

清晰度（MTF）

漏光/鬼影

双目融合/视差

材料

缺陷检测：脏污、刮伤、异物等

光谱透过率、反射率等

微型显示屏

亮度、色度均匀性

点、线、 mura缺陷

Demura均匀性校

 

 

测试项目——畸变

测试画面：点阵图或棋盘格画面（白色画面也可以）

•  整体畸变（横向畸变与纵向畸变值）

•  图像检测找到图像四个角点及边；

•  纵向畸变值计算方法

•  A=(A1+A2)/2；

•  Distortion=(B-A)/B*100%；

•  横向畸变值相同方法类推

•  局部畸变

•  根据客户需求进行局部区域的畸变计算

测试项目——对比度

测试画面：W255 、W0

•  静态对比度

•  分别测量W255和W0的亮度

•  计算对比度

•  动态对比度

•  棋盘格画面分别测试亮区和暗区对比度

•  需要进行特殊校正，以减少杂散光干扰导致的对比度指标失真

•  整体对比度与局部对比度

•  整体对比度测量中心点亮度对比度

•  局部对比度观察图像不同区域的亮度对比度差异

测试项目——MTF锐度

•  MTF锐度测试画面（可以使用分辨率线对画面）

•  锐度测量

•  采用SRF刀口法分析方法

•  也可以使用MTF线对分析方法

•  锐度分布

•  分别测量不同区域的MTF指标

虚像距VID测量仪

•  虚像距测量仪

•  高精度电机控制

•  预标定距离信息

•  XR眼镜显示测试图

•  电动对焦

•  精确计算VID虚像距

•  精度0.5% @ 1.5m

照明均匀性测试

 

【突破传统,精准测量】

 

 

传统亮度色度测量手段往往局限于单点或局部区域的检测,难以全面反映AR/VR显示屏的整体性能。而Aunion Tech成像式亮度色度计,凭借其高分辨率成像技术与先进的光谱分析能力,能够实现全屏范围内的亮度与色度分布快速扫描,精准捕捉每一个细微差异。这一技术突破,使得开发者能够更直观地了解显示屏在不同视角下的亮度均匀性、色彩饱和度及对比度,为优化AR/VR设备的视觉体验提供了坚实的数据支撑。

【智能分析,优化体验】

 

 

结合“机器视觉+AI”软件算法, Aunion Tech不仅能够自动识别并分析显示屏上的瑕疵与不均匀区域,还能预测用户在不同使用场景下的视觉感受。通过深度学习模型,该系统能进一步优化色彩管理策略,确保虚拟环境中的色彩表现更加真实自然,减少视觉疲劳,提升用户的沉浸感与舒适度。这一智能化解决方案,极大地缩短了AR/VR设备的研发周期,加速了产品迭代升级的步伐。

 

【助力创新,引领未来】

 

 

随着AR/VR技术的不断成熟,市场对高性能显示设备的需求日益增长。Aunion Tech成像式亮度色度计的出现,不仅满足了当前市场对高精度光学测试的需求,更为行业未来的技术创新提供了强大的技术支持。无论是追求极致画质的下一代头显设备,还是面向广泛消费市场的轻量化AR眼镜, Aunion Tech都能帮助制造商精准把控产品质量,推动AR/VR技术向更高层次迈进。

汽车氛围灯光学质量管理方案

汽车氛围灯的特点及挑战

 

 

随着汽车智能化的发展，汽车内饰氛围灯在智能座舱仪表中控、天窗、门板、门把手、马鞍等位置的应用逐步渗透，同时对产品视觉观感的要求不断提升。内饰灯产品在生产设计中常见的挑战如：光源不外露、DUT多为细长形状、亮度低、亮度均匀性较差、LED容易产生色偏等，因此，对氛围灯的亮度、色度和颜色均匀性检测是产品不可或缺的标准。

基于成像式及光谱型组合的氛围灯光学测量解决方案

对于氛围灯测量而言，传统的点式亮度计具备高性价比、便携使用的特点，可完成直线型氛围灯条的测量，测量精度也可圈可点，如色度计BM-7AC，Hyperion或Prometheus系列等，其亮度和色度测量能力堪比分光辐射亮度计。而对于产品研发阶段或对测量精度有更好要求的场合，分光型（光谱型）色彩亮度计则更值得信赖，分光型设备传感器精度高，低亮测量能力强，数据溯源定标。2D成像式设备因其可以同时捕获整个平面上所有点的亮度色度信息，测量速度优势明显，在产品量产阶段的应用广受好评。

昊量光电的技术团队推荐通过组合使用分光辐射度计SR-5AS和2D成像式色度计AU或AUT系列，可同时兼顾对产品的精度和效率的要求，利用具有高精度的分光式亮度计测出产品真实亮度值，通过2D成像式色度计的用户标定功能将数据写入，再用2D成像式设备测量产品，为氛围灯产品从研发、产线生产、质量管控等各环节提供高效的光学测量方案。

汽车显示屏

• 汽车仪表指示、按键背光

• 氛围灯

• HUD抬头显示

• CMS电子后视镜

• 汽车车标Logo

• 星空顶天窗

• 大灯、尾灯、行车灯

 

行车灯LED亮度与色度值

 

 

•分别取光源左侧最暗处、右侧最亮处、最右侧；Lv代表亮度，Cx 、Cy代表色度

 

 

车门把手灯带

•车门把手侧的灯带，照射到皮革件上

 

 

•按键的亮度色度

 

 

昊量光电自行研制生产的成像式亮度色度计产品主要有如下系列：

 

 

•  2000/2600/6000万/1.5亿像素

•  科学级半导体制冷保证低噪声

•  专业的校正保证精度

•  USB3.0 高速传输

•  集成中心光谱

AU系列是昊量光电推出的一款成像式色度计亮度计，在Bayer型芯片的基础上通过校正来实现影像式快速亮度色度分布信息，成像色度亮度计高像素为测试提供了高分辨率细节。

 

 

AU系列成像式色度计亮度计与AUT系列成像式色度亮度计相比，从滤色片精度上决定了AU系列与CIE XYZ的匹配度精度会低不少，但AU系列具有只需测试一次的快速的优点；成像色度计亮度计对于一些单一颜色样品的测试，通过校正，还是可以实现不错的亮度和色度精度。

 

 

AU系列成像式色度计亮度计可以应用于BLU背光/LCD显示/照明等的测试。

 

 

AU系列成像式色度计亮度计因其高性价比和快速的优点，较适合于生产线测试。

 

 

AUT系列成像式色度计亮度计是昊量光电推出的成像式色度亮度色度计，能通过影像的方式快速得到样品的亮度和色度的分布信息，2000万/6000万像素为测试提供了高分辨率细节。

AUT系列成像式色度计亮度计可以广泛应用于FPD显示/车载显示/发光键盘/照明等的测试。

 

 

AUT系列成像式色度计亮度计不仅适合要求高精度的实验室测试，其高性价比也适合于生产线测试。

 

 

AL系列成像式色度计亮度计是昊量光电推出的成像式亮度计，通过影像的方式快速得到样品的亮度分布信息，高像素为测试提供了高分辨率细节。

 

 

AL系列成像式色度计亮度计可以广泛应用于FPD显示/车载显示/发光键盘/照明等的测试。

 

 

AL系列成像式色度计亮度计不仅适合要求高精度的实验室测试，其高性价比也适合于生产线测试。

 

 

成像式色度计亮度计规格型号：