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響應(yīng)時(shí)間測(cè)試儀及應(yīng)用

來源:蘇州弗士達(dá)科學(xué)儀器有限公司   2023年04月17日 10:12  

在VESA和IDMS中,附錄中均對(duì)光學(xué)測(cè)量?jī)x器(light measurement devices)的類型進(jìn)行了介紹,其中一種類型為測(cè)量時(shí)間分辨(time-resolved measurements)。


下面我們對(duì)該儀器的幾個(gè)應(yīng)用方向進(jìn)行一個(gè)介紹:

1. 響應(yīng)時(shí)間測(cè)量

響應(yīng)時(shí)間通常是以毫秒ms為單位,指的是顯示器件對(duì)輸入信號(hào)的反應(yīng)速度,即畫面由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的時(shí)間,為“上升時(shí)間”和“下降時(shí)間”兩部份。為了采樣和分析的方便,通常以亮畫面作為100%,暗畫面作為0%,對(duì)10%~90%的區(qū)間進(jìn)行時(shí)間分析。總響應(yīng)時(shí)間是對(duì)顯示器響應(yīng)時(shí)間的經(jīng)典測(cè)量,即顯示器從黑屏切換到白屏的時(shí)間、白屏切換到黑屏的時(shí)間之和。

對(duì)于許多顯示器件來講,灰階之間的響應(yīng)時(shí)間可能比黑白之間的響應(yīng)時(shí)間慢一些,所以,現(xiàn)在更多使用灰階響應(yīng)時(shí)間來表達(dá)顯示器件的響應(yīng)時(shí)間。

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上升時(shí)間和下降時(shí)間


2. Flicker測(cè)量

Flicker現(xiàn)象就是當(dāng)你看液晶顯示器畫面時(shí),畫面會(huì)有閃爍的感覺。它并不是故意讓顯示畫面一亮一滅來做出閃爍的視覺效果,而是因?yàn)轱@示的畫面在每次刷新畫面時(shí),亮度會(huì)有些細(xì)微的變動(dòng),讓人眼感受到畫面在閃爍。

目前常使用兩種定量法來作為測(cè)量方法:對(duì)比法(FMA)和 Jeita法。

2.1

FAM

單位 %

通過亮度的交流分量與直流分量比值,來對(duì)閃爍的程度進(jìn)行表征。

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FMA示意圖

FMA =ACcomponent/DCcomponent

= (Vmax-Vmin)/{ (Vmax+Vmin)/2}*100%



2.2

Jeita

單位 hz&db

人眼對(duì)Flicker的感受,從20Hz開始下降,當(dāng)頻率超過60Hz時(shí),人眼對(duì)Flicker的感受,會(huì)大幅度的下降也就無法感受到Flicker的存在。

原始亮度波形經(jīng)過傅里葉變換后,加上不同頻率下的權(quán)重,即得到Jeita法結(jié)果。

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圖片


3. Flicker-free

ISO13406的附錄中,提出了另一種閃爍判定的方式。人們能否察覺一個(gè)均勻照明的顯示顯得閃爍,是通過顯示器在一定的時(shí)間頻率下的能量總和來決定的,因此,該方法需要找出在時(shí)間頻率下的能量總和,Eobsn(在不同頻率上的能量可以通過亮度-時(shí)間函數(shù)的傅里葉變換得到)。然后與人們察覺到閃爍的極限Epredn進(jìn)行比較。

不同觀察時(shí)間,不同頻率,人眼察覺的閃爍極限能量不同。下圖為不同觀看角度的顯示器件人眼察覺閃爍極限Eobs 。

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如果在每個(gè)頻率上Eobs < Epred,那么人們就看不到閃爍,該顯示器件為Flicker-free顯示器件。

如果在任一個(gè)頻率上Eobs > Epred,人們就可以看到閃爍。


4. 移動(dòng)邊緣模糊(Moving-edge blur)

當(dāng)眼睛跟蹤一個(gè)移動(dòng)的圖像,顯示器渲染一個(gè)單一的幀,持續(xù)了一幀或更長的時(shí)間,甚至更長的時(shí)間,就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊。因此,在該幀的持續(xù)時(shí)間內(nèi),圖像在視網(wǎng)膜上是模糊的。

圖片

顯示器的時(shí)間階躍響應(yīng)(TSR)擬合移動(dòng)邊緣的時(shí)間輪廓(METP)的方法為:移動(dòng)邊緣時(shí)間分布(METP)可以直接作為寬度等于保持時(shí)間(通常為一個(gè)幀)和時(shí)間階躍響應(yīng)(TSR,如圖2所示)的卷積。

移動(dòng)邊緣時(shí)間輪廓(METP)的公式為

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其中R是移動(dòng)邊緣時(shí)間輪廓(METP),S(f)是時(shí)間階躍響應(yīng)(TSR),Π(f)是單位脈沖函數(shù), f是以幀為單位的時(shí)間。

下圖顯示了TSR轉(zhuǎn)換為METP的直觀表達(dá)。

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對(duì)于該款儀器,IMDS提出了幾點(diǎn)要求:

 僅檢測(cè)可見光(屏蔽紅外)。

優(yōu)良的檢測(cè)儀器的亮度線性。

儀器的噪聲和漂移較小。

目標(biāo)太大會(huì)導(dǎo)致SFR(時(shí)間躍遷函數(shù))異常,需要較小的采樣光斑。

儀器的響應(yīng)速度至少要大于變化時(shí)間的1/10。


弗士達(dá)公司開發(fā)的新一代響應(yīng)時(shí)間測(cè)量的光學(xué)儀器FS-GRT,采用集成型的設(shè)計(jì),穩(wěn)定且便攜,可單獨(dú)使用,也可搭配運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

儀器設(shè)計(jì)上完*滿足IDMS的要求:


內(nèi)置的光電感應(yīng)探頭采用的是高靈敏度的濱松光電倍增管模組,內(nèi)置Y濾片,與人眼視覺函數(shù)曲線匹配,具備優(yōu)良的亮度線性;

使用1MS/s的數(shù)據(jù)采集卡采集的光電變化數(shù)據(jù),*低采樣時(shí)間可至1μs;

內(nèi)置ND濾鏡及增益控制,*低亮度極限可達(dá):0.01cd/㎡;

分辨率:16位;

優(yōu)良的設(shè)計(jì)保證了*高的重復(fù)性,重復(fù)性為2%;

標(biāo)準(zhǔn)款提供1°光闌。

  升級(jí)款同時(shí)提供五種光闌孔徑0.1°,0.2°,0.5°,1°,2°,滿足更大的亮度范圍需求,同時(shí)較小的光闌孔徑也對(duì)小尺寸產(chǎn)品測(cè)試有了更好的支持。

  光纖款使用光纖鏡頭接入,可應(yīng)用于高低溫環(huán)境及小作業(yè)空間。


儀器可應(yīng)用于以下產(chǎn)品:

模組產(chǎn)品:OLED, QLED, LCD, Micro-LED

成品:手機(jī),平板,電視等

AR/VR等近眼顯示


搭配測(cè)量軟件,可直接進(jìn)行以下項(xiàng)目的測(cè)量:

● 響應(yīng)時(shí)間

● 過沖OverShoot

● Flicker

● Flicker-free

● 移動(dòng)邊緣模糊。



配套軟件界面如下:

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自動(dòng)測(cè)量


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分析


以下為FS-GRT軟件的部分細(xì)節(jié)展示:


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Flicker


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Flicker-free


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運(yùn)動(dòng)邊緣模糊測(cè)試





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