色度計(jì)與光譜儀異同點(diǎn)

在顯示行業(yè)，目前最火的當(dāng)屬OLED與LCD的霸主之爭(zhēng)，由于OLED在光學(xué)上的諸多優(yōu)勢(shì)，其被認(rèn)為是顯示屏的次世代技術(shù)，后續(xù)會(huì)逐漸取代LCD稱(chēng)為顯示屏的主流，OLED在光學(xué)上的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：色域更高，顏色更鮮艷；視角更好，大視角無(wú)明顯色偏；響應(yīng)時(shí)間更快，觀看動(dòng)態(tài)畫(huà)面無(wú)拖尾現(xiàn)象;自發(fā)光，暗態(tài)更暗，無(wú)漏光，理論上可以做到0，對(duì)比度會(huì)更高等。以上光學(xué)參數(shù)研發(fā)部門(mén)需要使用光學(xué)儀器進(jìn)行測(cè)量以及調(diào)節(jié)，模組廠出貨前也會(huì)進(jìn)行抽檢，以便進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)控，同樣客戶也會(huì)抽查確保產(chǎn)品光學(xué)達(dá)標(biāo)，光學(xué)測(cè)量檢測(cè)是顯示行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分。對(duì)于單個(gè)點(diǎn)的光學(xué)測(cè)量檢測(cè)基本上會(huì)使用兩類(lèi)光學(xué)儀器，即色度計(jì)與光譜儀（光譜輻照度計(jì)），本文重點(diǎn)介紹下這兩種儀器的功能原理的相同點(diǎn)及差異。

一、相同點(diǎn)

無(wú)論是色度計(jì)還是光譜儀（光譜輻照度計(jì)），它們都可以測(cè)量顯示屏的三刺激值XYZ，其中Y是亮度，然后根據(jù)公式x=X/（X+Y+Z），y=Y/（X+Y+Z）算出色度x，y，從而可以得出顯示屏顯示顏色在CIE1931 色品圖上的坐標(biāo)。

有了Yxy數(shù)值以后，同樣可以通過(guò)公式得到在其它CIE光學(xué)系統(tǒng)中的數(shù)值，例如L a*b*，Lu*v*等。

同樣的道理，知道Yxy以后還可以計(jì)算出此顏色的主波長(zhǎng)，色純度，相關(guān)色溫等。

簡(jiǎn)單地總結(jié)下色度計(jì)和光譜儀（光譜輻照度計(jì)）的相同點(diǎn)在于都可以測(cè)量顯示屏的亮度，色度，然后以此計(jì)算出其它的參數(shù)，例如主波長(zhǎng)，相關(guān)色溫，色純度等，當(dāng)然，根據(jù)亮度色度還可以進(jìn)一步計(jì)算出穿透率，對(duì)比度，視角色偏等等。

二、不同點(diǎn)

1.首先介紹下光譜儀（光譜輻照度計(jì)）的功能原理：顧名思義，光譜儀自然是能夠測(cè)量光譜的儀器，這也是它和色度計(jì)最大的區(qū)別，色度計(jì)是無(wú)法測(cè)量光譜的。我們知道光是一種電磁波，想要詳細(xì)了解光的特性，就需要知道其光譜，光是由不同強(qiáng)度不同波長(zhǎng)的電磁波組成的，平時(shí)用的最多的光譜儀一般有三個(gè)波段，按照波長(zhǎng)從小到大依次是紫外線，可見(jiàn)光，紅外線，其中對(duì)顯示屏來(lái)說(shuō)，我們主要關(guān)注其在可見(jiàn)光范圍（380nm-780nm）的光譜。

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光譜儀（光譜輻照度計(jì)）的基本原理是：利用光柵將一個(gè)混合光分解成不同波長(zhǎng)的光，而不同波長(zhǎng)的光會(huì)被不同的探測(cè)器測(cè)量出其強(qiáng)度，從而得到被測(cè)量光的光譜。

得到光的光譜以后，我們就可以根據(jù)光譜得到亮度，色度，峰值波長(zhǎng)，顯色指數(shù)（CRI）等，其實(shí)有了光譜，就可以得到此刻光的一切參數(shù)，光譜才是王道！如下圖是一些常見(jiàn)光源的光譜：

那么如何根據(jù)光譜得到光的亮度色度？根據(jù)CIE1931XYZ系統(tǒng)計(jì)算三刺激值的公式：三刺激值可以由光譜乘以CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線積分得到。對(duì)于顯示屏等發(fā)光體來(lái)說(shuō)，光譜可以直接使用，對(duì)于反射光來(lái)說(shuō)，其光譜等于光源光譜乘以物體的反射特性光譜。光譜是一個(gè)絕對(duì)的物理量，而亮度，色度是人主觀感知的物理量，和人的生理特性有關(guān)，這里面涉及到人眼中三種感光細(xì)胞對(duì)不同波長(zhǎng)光的敏感特性曲線，科學(xué)家經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了人類(lèi)平均的三種感光細(xì)胞對(duì)不同波長(zhǎng)的敏感特性曲線，即CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線。

光譜儀（光譜輻照度計(jì)）需要把光分解為不同波長(zhǎng)的光，然后分別測(cè)量其強(qiáng)度，這就導(dǎo)致其測(cè)量速度相對(duì)較慢，對(duì)于需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的參數(shù)，例如，LCD屏幕的flicker及液晶響應(yīng)時(shí)間，這兩個(gè)參數(shù)行業(yè)內(nèi)一般使用色度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

2.下面重點(diǎn)介紹下色度計(jì)的原理功能，和光譜儀（光譜輻照度計(jì)）相比，色度計(jì)沒(méi)有光柵，它無(wú)法分光，也無(wú)法測(cè)量出光的光譜，但是色度計(jì)有特殊的濾鏡，即XYZ filter，來(lái)模擬CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線，光經(jīng)過(guò)filter以后才被探測(cè)器探測(cè)到，之后經(jīng)過(guò)一些特殊電路進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)變，最后得到的是整體光的積分值，類(lèi)似于上述CIE1931XYZ系統(tǒng)計(jì)算三刺激值的計(jì)算方法，只不過(guò)其是通過(guò)物理硬件完成的。

由于無(wú)需分光，色度計(jì)測(cè)量速度非?？欤贿^(guò)目前世界上最好的XYZ filter與CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線依然有大約2%的差異，故使用色度計(jì)測(cè)量到的亮度色度會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤差，而誤差大小由色度計(jì)本身以及被測(cè)量屏的光譜特性決定，為了得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，針對(duì)不同批次屏幕，需要對(duì)色度計(jì)進(jìn)行矯正，并把不同批次的矯正數(shù)據(jù)保存在不同的矯正通道中。一般使用光譜儀（光譜輻照度計(jì)）測(cè)量得到的數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)校正后，色度計(jì)和光譜儀（光譜輻照度計(jì)）測(cè)量的數(shù)據(jù)就基本一致，同時(shí)保持了較快測(cè)量速度的優(yōu)勢(shì)，而光譜儀只是在出廠前使用標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行矯正，出廠后針對(duì)不同的樣品，無(wú)需進(jìn)行矯正，測(cè)量值即為標(biāo)準(zhǔn)值。

由于色度計(jì)的測(cè)量速度很快，其可以在短時(shí)間內(nèi)測(cè)出大量的數(shù)據(jù)，可以看出亮度隨著時(shí)間的變化，而測(cè)量屏幕的一些特殊的畫(huà)面，根據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)的亮度變化即可以算出屏幕的flicker和液晶響應(yīng)時(shí)間，這是色度計(jì)相對(duì)光譜儀（光譜輻照度計(jì)）來(lái)說(shuō)比較獨(dú)特的功能。

三．總結(jié)

1.色度計(jì)和光譜儀（光譜輻照度計(jì)）都測(cè)量亮度，色度以及由此可以計(jì)算得到色溫，主波長(zhǎng)，色純度等。

2.色度計(jì)測(cè)量速度快，可以測(cè)量flicker和液晶響應(yīng)時(shí)間，光譜儀（光譜輻照度計(jì)）不行，而光譜儀可以測(cè)量光譜以及由此計(jì)算出顯色指數(shù)，峰值波長(zhǎng)等，色度計(jì)不行。

3.光譜儀（光譜輻照度計(jì)）出廠后無(wú)需矯正，而色度計(jì)針對(duì)不同批次的屏幕需要矯正才能得到準(zhǔn)確的值。光譜儀速度較慢，測(cè)量更準(zhǔn)確且昂貴些，高?？蒲袡C(jī)構(gòu)和公司研發(fā)部門(mén)應(yīng)用多一些，而色度計(jì)速度較快，相對(duì)便宜，工廠產(chǎn)線應(yīng)用較多些。