積分法測量--色度計(jì)存在光譜失配問題

積分法的典型測量設(shè)備為亮度計(jì)/色度計(jì)，色度計(jì)一般具有三或四個(gè)光電探測器，或者在光電探測器前具有可切換的三或四個(gè)修正濾色片，以匹配圖4中的CIE三刺激值曲線。探測器接收到入射光后直接進(jìn)行積分測量，得到三刺激值X、Y、Z，測量原理如圖5所示。

實(shí)際上，探測器的相對光譜靈敏度并不能與V(λ)，曲線完美匹配，總會(huì)存在一定的偏差，一般以f1'表示光度探頭的失匹配程度。

其中，為A光源相對光譜功率分布， 為被測光度探頭的光譜靈敏度曲線。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JJG245-2005，標(biāo)準(zhǔn)級光度探頭的V(λ)f1'需在3.5%以內(nèi)。CIE/ISO TC-40的最新統(tǒng)計(jì)表明，世界上僅5家公司能提供f1'<3%的光度探頭，遠(yuǎn)方光電也在列其中。而對于色度計(jì)來說，一般采用在光電器件前加多個(gè)濾色片匹配三刺激值曲線，匹配難度更高，失匹配誤差更大。CIE用f1,x'、f1,y'、f1,z'來表示色度探頭的光譜失匹配，算法與f1'相類似。而另一方面，色度探頭的失匹配對彩色光的測量誤差影響非常大。

本文模擬了fx1', fy1'和fz1'為3%的兩種高精度色度探頭，對應(yīng)的失匹配情況如圖6所示。利用這兩種探頭測量典型的紅綠藍(lán)基色光，對應(yīng)光譜的峰值波長分別為630nm、530nm、450nm（帶寬為20nm），模擬計(jì)算得到的相應(yīng)基色光的色品坐標(biāo)誤差和亮度誤差如表1所示?？梢娂词故枪庾V失匹配如此低的情況下，測量得到的色品坐標(biāo)誤差高達(dá)0.01，亮度誤差近20%，色域覆蓋率誤差達(dá)到了4%。

而一般商用色度計(jì)（彩色亮度計(jì)）的fx1', fy1'和fz1'遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3%，大到有些儀器制造商根本不標(biāo)示光譜失匹配系數(shù)的值，這樣的儀器極大地影響了顯示屏品質(zhì)的正確測量評估。雖然也有廠家針對彩色亮度計(jì)提出了一些修正方法，如圖7所示，通過一組標(biāo)準(zhǔn)色和測量值計(jì)算得到修正系數(shù)Kx、Ky、Kz，并以此來修正色度計(jì)的測量結(jié)果。但修正系數(shù)使用有限，測量顏色與標(biāo)準(zhǔn)色往往有差異，需要使用不同的修正系數(shù)，且每個(gè)顯示屏的三基色不可能完全相同，這就要求每次改變測量對象時(shí)都必須重新獲得修正系數(shù)，實(shí)際操作復(fù)雜，效率低下。