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ELDIM快速视角测试仪
时间:2022-11-28 09:32:17 点击次数:101

  1. 视角测试

    视角测试是LCD显示器件一个传统的测试项目,1979年卡尔斯鲁厄大学开始使用机械转角的方式测试出第一套LCD的视角图:

    转角仪.png

    初代视角图.png

    最原始的转角仪(上)以及测试的视角图(下)


    从那以后,这种使用极坐标theta&Phi的视角图就一直沿用至今

    EZCom.png


  2. 基于傅里叶光学的快速视角测试仪

    传统的机械转角测试方式最大的问题是测试时间长、对于高倾斜角难以测量、角度分辨率低等。

    针对上述问题,ELDIM公司1993推了基于傅里叶光学的快速视角测量仪EZContrast系列产品:

    初代EZ.png

    它不需要转动样品或者光学仪器,直接将镜头对准样品,几分钟内即可完成最高到88度倾斜角,0~360度方位角,而且分辨率达到0.3度的全视角光学数据。

    2.1基本的光学原理


    单透镜方案.png

    通过一个透镜,将样品表面向空间各个方向发出的光最终成像在一个平面上,反过来说,这个平面上每一点对应一个观察角度。只需要在这个平面上放一个CCD传感器就可以完成所有角度的测试。

    但是单一透镜的光收集效率会随着视角的变大而变小,当倾斜角大于60度后几乎很难进行有效的测试。


    收集产率1.png

    单一透镜的透过率-视角曲线


    有一种提高大视角透过率的办法是通过透镜组,将视角变化与成像面的距离变化转变成线性关系


    多透镜方案.png


    这种情况下,大视角的透过率得到了很好的提升


    收集效率2.png

    但是这还不足以进行极大视角的测试,可以看到在70度以后的透过率极低,不可以进行光学测试。

    ELDIM在此基础上研发了一套专利光路设计,在传感器前还有一个视场光阑,它是显示器件的复共轭平面。通过它可能使得测试区域的面积独立于测试的角度。


    ELDIM方案.png

    结果就是,测试的光斑大小会随着角度的变化而变化,我们称这种光斑随角度变化的技术为“余弦补偿”。

    收集效率3.png

    这种独特的特性使得整个光路的透过率在88度时仍然大于60%

    这种专利设计使得ELDIM的快速视角测试仪能够测试平板显示器件高达88度的视角图。

    2.2 工作距离

    通过一个简单的三角关系,我们可以知道EZContrast测试时距离样品是非常近的。


    工作距离.png


    实际上,EZContrastXL88的测试距离为1mm,虽然这个距离很小,但是却不必担心如何精确控制的问题,因为它对距离的要求并不是绝对的严格。



    如上图(左)所示,当样品处于最佳工作距离时,所有的测试角度的取样位置具有相同的中心点。当样品不在最佳工作距离时(上图(右)),大角度的测度取样位置会偏移中心位置,但在一定范围内样品的均匀性造成的影响是非常小的,经验上看结果是可以接受的。

    2.3 测试光斑

    由于LCD等平板显示器件是由RGB子像素构成的,对其取样进行光学测量时,原则上是取样面积包含越多的像素越好,否则可能会出现测试重复性以及再现性的问题。

    MSR定义.png

    在使用EZContrast系列产品测试时,我们要求光斑直径与像素尺寸的比值(我们称这个比值为MSR)最小要达到6,否则就会出现测试重复性的问题

    1669601444197636.png

    目前,EZContrast系列产品中最大可以提供6mm直径的测试光斑,1080*1920率计算,可以测试最大约80英寸的产品。

    MSR与样品尺寸.png


    2.4亮度以及颜色的测量

    在光线进入CCD之前,我们增加相应的光学滤镜来实现亮度、颜色等参数的测量。

    根据CIE的XYZ三刺激光谱响应曲线,只需要制作3种对应的滤镜来匹配CIE曲线,最后再经过校准即可获得相对准确的亮度以及颜色数据


    CIE curve.png

    为了提高滤镜的CIE曲线匹配度,ELDIM制作了5片滤镜(不是3片):2片X(因为X有2个峰);2片Y(因为Y光谱跨度大);1片Z。

    match.png

    EZContrast系列的规格如下:

sepcs.png




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