屏幕測量
概 要
隨著移動電子設備的快速發展，各種新技術層出不窮，手機等移動電子設備成為了人們生活中不可缺少的一部分。隨著智能設備市場不斷擴大，以手機OLED屏幕和顯示器LCD屏幕為主的產品出貨量也不斷增加，對各類屏幕進行質量檢測和測試的需求也越來越旺盛，因此催生了各類屏幕測量設備。基于光譜法的測量設備，在能達到相同甚至更高精度的同時，體積更小，更便捷，適用于更多的檢測場景。
本文以荷蘭Avantes公司的微型光纖光譜儀AvaSpec-VRS2048CL-EVO為例，介紹微型光譜儀在屏幕測量方面的應用。AvaSpec-VRS2048CL-EVO光譜儀非常適合在線長時間測量應用，而且由于探測器具有30微秒的電子快門功能，因此具有動態范圍大，測量速度快等優點。
1.1 儀器原理
荷蘭Avantes公司的AvaSpec-VRS2048CL-EVO光纖光譜儀，采用對稱式光路設計，焦距75mm，包括光纖接頭（標準SMA接口）、準直鏡、衍射光柵、聚焦鏡和2048像素線陣CMOS探測器，波長范圍190-1100nm，分辨率可達0.06nm，提供USB3.0接口、高速網口和I/O外觸發同步接口。
圖1 AvaSpec-ULS2048CL光譜儀的光學平臺
2.1 性能介紹
2.1.1 多屏幕同時檢測
AvaSpec-VRS2048CL光譜儀可以與光纖多路復用器連用，光纖多路復用器是一種能夠把一個輸入通道耦合到16個不同輸出通道或16個輸入對一個輸出的裝置。這個復用器是由一個準確控制的步進馬達和旋轉滑輪組成。光路之間通過多個COL-UV/VIS準直透鏡耦合。 光纖多路復用器是通過軟件控制的，與計算機之間是通過USB2.0連接的。通過軟件可以控制全部參數如切換順序、切換時間和延遲時間等。多路復用器也有2路輸入-8路輸出或4路輸入-4路輸出的型號，它可以用于工業過程控制中，如在多個位置需要用多個探頭進行測量，而只用一臺光譜儀和/或光源。整臺光譜儀采用主從通道控制，各通道間可實現真正意義上的同步數據采集。
圖2 FOM光纖多路復用器
2.1.2 強大的歷史通道功能
在AvaSoft-FULL軟件中的歷史通道功能，使我們可以很方便的監視L*a*b值、XYZ值、色差Δu、Δv、ΔE色差等參數隨時間的變化情況，甚至我們還可以自定義一些參量，并觀察它們隨時間的變化，軟件也可以同時監測多個參數隨時間的變化。
圖3 實時監測各參數變化
2.2 測量方法
屏幕測量是光譜儀比較簡單的一項應用。使用時只要按照如下步驟即可：
1．安裝軟件AvaSoft-FULL
2．使用USB線或網線將光譜儀與計算機連接。
3．使用光纖將待測光信號耦合進光譜儀，運行軟件就可以得到光譜數據。如下圖所示：
圖4 屏幕測量示意圖
2.3 測量項目
LCD和OLED屏幕測量有很特別的應用需求，Avantes在顯示屏幕領域研究多年，公司在配置系統和應用方面有豐富的經驗，可以幫助客戶配置適合其應用的系統。主要測量項目：
1. 顯示屏的亮度、色度、光譜；
2. RGB色度及CIE1931、CIE1976、色域；
3. 亮度均勻性和色度不均性、
4. 色差Δu、Δv、ΔE等；
3．結論
AvaSpec-VRS2048CL-EVO光纖光譜儀有很高的可靠性，較上一代進行了大幅度升級，在數據傳輸速度及安全性上有了質的飛躍，同時采用新的生產工藝，大幅度降低了環境溫度對光譜儀的影響：環境溫度每變化1℃僅漂移0.1個像元；良好的溫度穩定性確保了長時間測量的準確性和可重復性，完全適應工業測試環境；
經典配置為:
光譜儀AvaSpec-VRS2048CL-EVO;
通光狹縫25或50微米；
測量范圍360-1000nm；
分辨率（FWHM）為1.4-2.4nm；
2米長專業測量光纖（FC-UVIR200-2-ME），光纖的測量端配有直徑3.9mm的余弦校正器（CC-UV/VIS）。
整個系統用NIST可溯源標準光源在特定的波長范圍做特定的輻射定標（μW/cm2/nm），定標后的系統可用AvaSoft-IRRAD軟件來測量并得到以下參數：X, Y, Z, x, y, z, u, v, CRI、色溫、主波長、補色主波長、半高寬、峰值波長、色差ΔE等。此外，原始數據和色坐標也可以顯示。客戶可用Avantes提供的動態鏈接庫（DLL）可通過C#、C++及其他的編譯環境進行二次開發。