Photo Research系列光譜光度輻射度計技術原理及介紹

簡介

美國Photo Researc公司成立于1941年，現地點位于紐約州羅徹斯特的North Syracuse（北錫拉丘茲），是一家專門致力于光度、色度、輻射度測量儀器研究、生產的著名公司；同時，PR也是全qiu第yi家生產光譜式亮度計的廠家，擁有13個自己獨立的光學校準實驗室，溯源NIST（美國國家計量局）標定標準；

Aunion昊量光電作為Photo Research公司在國內的一級代理商，總部位于上海，在西安、成都分別建立辦事處，為國內客戶提供快捷的本地校準及維修服務。

一、理論介紹

PR-6系列和PR-7系列是真正意義上的的光譜輻射度計；通過物鏡或者其他光學配件有效收集光學輻射信號(光信號)。光信號通過反射鏡上的孔徑光闌(洞)到達衍射光柵(參見圖2)。光柵把光按波長展開，就像棱鏡把白色的光轉換成彩虹一樣。一個寬帶光，例如太陽光是由很多不同波長的光組成的。當衍射光柵暴露在這種類型的光下，它將從多角度反射光線產生了一個分散的光譜就像一道彩虹。類似地，如果光柵接觸了一種單一光源，比如一束激光，那么只有激光的特定波長的光會被反射。

圖1 PR-788光譜測量范圍

對于PR-655、PR-670和PR-788測量波長范圍是380納米(nm)(紫色)到780nm(深紅色)-即電磁波的可見光譜段 (參見圖1)。

衍射光譜到達ccd探測器；PR-655探測器是128位的線性探測器，PR-670探測器是256位的線性探測器，PR-788探測器是512位的線性探測器；每個探測器單元均代表不同的顏色。

測量時，輻射光通過自適應靈敏度算法在某個特定的時間內被取樣測量，自動適配感應器自動會根據光信號的強弱確定合適曝光時間。光測量后，探測器用同樣積分時間再次測量探測器的暗電流，然后從每個探測器單元的光測量結果中減去暗電流的光信號貢獻值。

圖2 簡化方框圖

圖3  PR系列亮度計光路圖

儀器出廠時已通過相應的校準系數校準光譜數據，校正系數包括波長精確度修正、光譜分布修正和光度修正。波長校準采用的是具有特征光譜的氦燈光源，線光源提供了已知的光譜發射譜線通過光柵分光后投射到多探測器上再通過軟件顯示；用于波長校準的氦譜線包括388.6nm，447.1 nm，471.3 nm，587.6 nm，667.8 nm，706.5 nm和728.13 nm；

接下來，可用光譜校準系數校準這些數據；這些校準系數確保被測目標光譜能量分布(SPD)和由此計算出的數據比如CIE色度值經過了正確的溯源。最后，校準系數(光度系數)確保光度測試結果的準確性，如亮度或照度。

重要參數計算公式

校正后的光譜數據用來計算光度和色度值包括亮度，CIE 1931 x，y和1976 u’, v’的色坐標、相關色溫（CCT）和主波長。以下是一些基本的光度色度參數計算公式：

圖4  CIE 1931 三刺激值函數

CIE XYZ三刺激值和光度

X,Y,和Z是CIE的三刺激值。X表示紅色，Y是綠色，Z是藍色。

Y還可表示光度值-在使用標準的MS-75鏡頭時，Y給出的是cd /m²-國際亮度單位。footlamberts(英制亮度單位)可以用cd / m²值乘0.2919 得到fc 單位數值。

683是可將流明轉換成瓦的一個常數。對于亮場環境(白天)，555nm處683流明等同于1瓦的功率。

= 校正的光譜數據,  是CIE三刺激值函數曲線，是光譜增量 ，對于PR-655的增量是4nm，PR-670的增量

是2nm，PR-788的增量是1nm。

得出這三個三刺激值表達后，有用的色度值比如CIE 1931 x,y和1976 u,v”可以通過下面的公式計算：

光譜式亮度計：速度相對緩慢但是精度高，適合LCD\OLED\Mini-LED\Micro-LED\硅基OLED研發等領域；

濾片式亮度計：速度快，但是精度差，適合背光模組，產線上Flicker以及響應時間測試。

二、 Spectroradiometer 分光輻射度計

SpectraScan®分光輻射度計是測量輻射度的專業儀器. 具有專li的Pritchard觀景器。它們易于使用，高準確性和可靠性，使這一系列產品guang泛應用于光的量測。

 PR-655 :多功能,極gao性價比,配件豐富

 PR-670 :自動多光闌和自動快門,微區測量

 PR-680(L) :集光譜式與濾光片式一體,一機多用

 PR-740/745: 制冷型線陣探測器,超低亮度與超短時間內（最短200ms）測量,同類產品中最敏感。PR-745光譜范圍擴展到380-1080nm

R-788寬動態范圍的分光亮度計，是基于超靈敏PR74X系列光譜測試系統而研制的，當前應用于R&D、QC、QA以及工廠生產；

具有業界領xian的1000000：1 的動態范圍 ，它提供了在不必增加外部衰減或改變幾何光學（例如測量場地尺寸）的情況下，即可從黑到全白測試設備輸出的解決方案，這是在市場上可得到的最高速度；

特別地，針對OLED屏幕測試 PR-788滿足暗態和超高靈敏度的需求！

較寬的動態范圍：

測試顯示/背光不需要添加外部過濾或者改變光闌；

可變的光譜帶寬：

光譜分辨率能夠滿足LCD甚至激光投影儀的顯示技術；

極暗態下亮度測試：

0.000,034-6,850,000 cd/㎡

高速循環時間：

測試/校準顯示產品的總時間急劇減少；

USB、RS232，藍牙接口：

易于集成到自動測試環境（ATE）

PR-730/740/735/745技術規格

PR-788 Specifications

光闌&對應光斑尺寸

PR-788亮度范圍

三． 應用

光譜式亮度計在面板顯示和照明行業有著廣泛的應用。重要可以測量亮度，色度，亮度均勻性，色度均勻性，Gamma值以及某些光學材料的透過率和反射率等應用。還可以做為標準，來校正機差，以及校正成像亮度計參數。不僅是科研，也是工廠中亮度，色度測量解決方案的首xuan。

四、Photo Research 亮度計系列產品概述：

PR-655  CCD探測器 128位線性TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬：8nm  亮度范圍：0.68-102,774nits

PR-670  CCD探測器 256位線性TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬：8nm  亮度范圍：0.034-8,565,000nits

PR-680  CCD/PMT雙路探測器 256位線性TEC制冷/光電倍增管  波段：380-780nm  亮度范圍：0.003-17,000,000nits

PR-788  CCD探測器 512位線性TEC制冷  波段：380-780nm  帶寬：5nm  亮度范圍：0.000034-6,850,000nits

PR-730/740  CCD探測器 512位線性TEC制冷  波段：380-780nm 帶寬：2,5或8nm  亮度范圍(PR-730)：0.00034-19,000,000nits；亮度范圍(PR-740):0.000034-680,000nits

PR-735/745  CCD探測器 512位線性TEC制冷 波段：380-1080nm 帶寬：14nm

關于昊量光電：

上海昊量光電設備有限公司是光電產品專業代理商，產品包括各類激光器、光電調制器、光學測量設備、光學元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發，軟件開發，系統集成等服務。