Fu Xiong Chang 2011/07/11
研究的工作內容 本系統的功能驗証 結論 研究的背景與目的
輝度 (Luminance) 色度 (Color) 均勻性 (Uniformity) 1. 平面顯示器的主要品管檢測項目: 2. 平面顯示器之輝度與色度均勻性量測相關標準組織 VESA FPDM ISO (International Organization for Standardization) TCO (The Swedish Confederation for Professional Employees) SPWG (The Standard Panels Working Group) 3. 輝度和色度測量儀器 - 空間量測形式 單點式量測技術 全面式量測技術
VESA FPDM 標準 : Non-Uniformity % = 100% x [1- (L min / L max )] 定義:不均勻性 ISO 標準 : Uniformity = (Lmax / Lmin) 定義:視角觀賞點角度 評估均勻性 TCO 標準: 定義:輝度變異 Luminance Variation = Lmax/Lmin SPWG 標準 : 定義:不均勻性 Non-Uniformity % = 100% x [1- (L min / L max )]
BM-7A 單點式量測技術: 將待測發光面分成九個等 分,再逐一量測其輝度值 及色度值 BM-7A : colorimeters 單點式量測技術 CCD Photometer / Colorimeter 全面式量測技術 全面式量測技術: 由面型 CCD 將待測發光面,進行 一次擷取,量測其輝度值及色度 值。量測點數由 CCD 的解析度決 定。
步進馬達速度 移動平台對位誤差 量測點數 符合 CIE 三原色濾鏡 高解析度 CCD 面型 CCD 的校正 軟硬體整合程式 使用一般的面型彩色攝影機, 搭配影像擷取卡 配合 LabVIEW 軟體,數據擷取處理及硬體溝通 完成 CCD 攝影機的系統校正
待測模組 類比式彩色 3CCD (Sony DXC-390) 光源擷取 類比影像擷取卡 (NI PCI-1410) LabVIEW 輝度 ( Luminance ) 色度 ( Color ) 均勻性 ( Uniformity ) 檢測項目
擷取
base line
= 最小平方法做轉換矩陣最小誤差近似:
E3= cos 4 α *E1 均勻面光強度,經透鏡成像後,在 CCD 上造成不均勻照度分佈 dA0 dA2 dA1 dA3 α Ω0Ω0 Ω1Ω1 E1 E3 物平面 像平面
Sony DXC CCD camera 擷取面光源 校正前影像與灰階變化曲線 滿足物像關係的物距
Sony DXC CCD camera 三刺激值 灰階值
CCD 上任取五個像素,其灰階值與刺激值間的轉換關 係 相同刺激值情況,灰階值強度不同
G i,j = α i,j L +σ i,j L :光源三刺激值,每一像素上的值皆為定值 G i,j :擷取到的灰階值 α i,j 、 σ i,j :線性方程式的係數。 線性方程式建立: 最小平方法 (least square method) 對線性方程式係數 (α i,j 、 σ i,j ) 進行誤差評估,找出每一像素的校正係數。 G i,j - α i,j L -σ i,j = 曲線擬合 (curve fitting) 找出每一像素的線性方程式
中間像素位置作為基準,用最小平方法建構其轉換 函式,將其它像素的轉換函式乘上一個校正係數, 最後所有像素的轉換曲線都將和中間像素轉換函式 一樣 G i,j = α q L +σ q Before calibrationAfter calibration
完成平場校正後,任選 5 個像素的灰階值與三刺激值的對應關係 相同刺激值情況,修正使灰階值強度相同
平場校正前:灰階值分布 平場校正前:誤差分析
平場校正後:灰階值分布 平場校正後:誤差分析
L = α i,j G i,j +σ i,j L :色度三刺激值 G i,j :擷取到的灰階值 α i,j , σ i,j :線性轉換方程式係數 線性方程式建立: 最小平方法 (least square method) 對線性方程式係數 (α i,j 、 σ i,j ) 進行誤 差評估,找出每一像素灰階值與色度值的關係
Sony DXC CCD camera Distance =500mm 輝度值 ( nits ) 三刺激值灰階值
量測的環境背景參數: 待測光源: A 光源 量測距離: 500mm 鏡頭光圈值: F5.6 CCD 曝光時間: 1/10000sec
次數 BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZXYZ %1.5%1.8% %0.5%1.0% %0.6%-3.0% %0.4%-1.5% %-1.1%-3.0% %0.1%-2.3% % -2.3% % -1.4% %-0.2%-1.4% %1.0%0.2%
外界入射光能量 (Luminance) – 變數 (1) 量測距離 (Working distance) (2) 光學鏡頭焦距 (Focal length) (3) 鏡頭光圈大小 (Aperture) (4) CCD 三原色濾鏡的頻譜響應 (5) CCD 內部的電子光圈 (CCD shutter) (6) 造成灰階值變化因素曲線
量測系統 9 點的輝度分布均勻性誤差分析
BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZXYZ %1.5%1.8%
BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %11%-5%
BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %-9%3%
BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %-6%11%
BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %31%37%
=
CCD 校正流程: 1.3CCD 式攝影機的濾鏡頻譜校正 2.CCD 平場校正 ( Flat-Field correction ) 3. 色度值 ( XYZ ) 與灰階值 ( XYZ ) 的轉換 完成 CCD 平場校正後,此系統可作為輝度及均勻度檢測: - 均勻性: 98% 完成色度校正後: - 在 A 光源的環境下,輝度與色度的量測誤差均小於 3%
非 A 光源的其他色光源進行色度擷取,即和 A 光源光頻 譜差異越大 - 準確性誤差越大 造成原因:攝影機的三原色濾鏡經數學模組轉換後,依然 很難和 CIE XYZ 頻譜分布吻合。