在顯示技術(shù)研發(fā)、照明工程及光學(xué)計量領(lǐng)域，精確測量光源的亮度、色度與光譜特性是產(chǎn)品質(zhì)量控制與科學(xué)研究的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。隨著OLED、micro-LED等新型顯示技術(shù)的快速發(fā)展，以及照明產(chǎn)品對色彩準(zhǔn)確性的嚴(yán)苛要求，傳統(tǒng)測量設(shè)備在極低亮度或高偏振特性光源面前常常力不從心。日本大塚電子（OTSUKA Electronics）推出的HS-1000高靈敏度光譜輻射計，以其8個數(shù)量級的寬動態(tài)范圍、低于1%的偏振誤差和CIE標(biāo)準(zhǔn)全兼容的測量能力，成為光學(xué)測量領(lǐng)域的性產(chǎn)品。

一、產(chǎn)品定位與技術(shù)原理

HS-1000是大塚電子光譜輻射計系列的核心型號，專為高精度、高靈敏度光學(xué)測量而設(shè)計。產(chǎn)品定位為“從極低亮度到超高亮度均可精確測量的光譜輻射亮度計”，適用于顯示器件評估、照明光源檢測及作為各類光學(xué)儀器的標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)備。

核心技術(shù)原理

HS-1000的核心工作原理基于分光光度法，通過精密的光學(xué)系統(tǒng)與信號處理技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光譜儀的性能指標(biāo)：

1. 分光系統(tǒng)：采用衍射光柵（Diffraction Grating）作為核心分光元件，將入射的復(fù)合光按波長精確分解成光譜。相比傳統(tǒng)棱鏡分光，衍射光柵具有更均勻的色散特性，為高精度測量奠定基礎(chǔ)

2. 光電檢測：配備熱電冷卻線性陣列傳感器（Thermoelectrically Cooled Linear Array Sensor）。冷卻技術(shù)能顯著降低傳感器本身的暗電流噪聲，這對于測量微弱光信號至關(guān)重要，是實現(xiàn)0.005 cd/m2超低亮度檢測能力的關(guān)鍵

3. 雜散光抑制：采用大塚電子的技術(shù)，通過二維檢測表面設(shè)計，從譜光照射區(qū)域的信號強(qiáng)度中減去非照射區(qū)域的信號強(qiáng)度，有效消除設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的漫射光及傳感器表面的反射和衍射雜散光，獲得更純凈的光譜信號

二、核心硬件配置

1. 分光系統(tǒng)與檢測器

HS-1000采用分光方式進(jìn)行顏色測量，核心配置如下：

2. 測量光學(xué)系統(tǒng)

HS-1000配備多種測量角度，適應(yīng)不同尺寸樣品的測量需求：

測量距離：從物鏡前端起240 mm至無限遠(yuǎn)，滿足從近距離微觀測量到遠(yuǎn)距離大屏幕評估的多樣化需求。

3. 獨特的光學(xué)設(shè)計

HS-1000采用特殊光學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)?span style="font-weight: 600;">偏振誤差控制在1%以下。這一特性使其在測量LCD等具有明顯偏振特性的顯示器件時，依然能夠保持高的測量精度，解決了顯示設(shè)備測量中的一大技術(shù)難題。

4. 物理規(guī)格

三、技術(shù)參數(shù)一覽

四、核心功能與測量項目

1. 基礎(chǔ)測量項目

HS-1000能夠輸出豐富的光學(xué)參數(shù)，滿足不同應(yīng)用場景的測量需求：

輻射與光度參數(shù)：

• 輻射率（W/sr/m2）

• 亮度（cd/m2）

• 三刺激值XYZ

色度參數(shù)：

• 色度坐標(biāo)xy（符合CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)）

• 色度坐標(biāo)U‘V’（符合CIE 1976標(biāo)準(zhǔn)）

• 相關(guān)色溫（CCT）

• 偏差（Duv）

光譜分析功能：

• 光譜數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算（四則運(yùn)算）

• 光譜數(shù)據(jù)的功能處理

2. 高級測量功能

色域測量（選配）：

• NTSC色域比率自動測量

• 配合信號發(fā)生器實現(xiàn)顯示設(shè)備色域自動評估

響應(yīng)速度測量（HS-1000RT選配）：

• 動態(tài)畫面反應(yīng)時間（MPRT）測量

• 可根據(jù)響應(yīng)速度測量結(jié)果模擬視頻響應(yīng)

高級色度標(biāo)準(zhǔn)支持：

• CIECAM02標(biāo)準(zhǔn)輸出：支持人眼可視顏色外觀模型，輸出明度（J）、亮度（Q）、飽和度（s）、色度（C）、色彩（M）等參數(shù)

• CIE 200:2011標(biāo)準(zhǔn)輸出：考慮人眼中視視覺（浦肯野現(xiàn)象），輸出等效亮度值，更準(zhǔn)確反映暗視覺條件下的視覺感知

3. 頻率照明光源穩(wěn)定測量

HS-1000具備針對頻率照明光源的高精度穩(wěn)定測量功能。用戶輸入照明頻率后，儀器自動將曝光時間設(shè)置為照明周期的整數(shù)倍，有效消除因頻率波動導(dǎo)致的測量誤差，確保熒光燈、LED驅(qū)動電源等脈動光源測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

4. 軟件功能

HS-1000配備功能*的測量軟件，提供兩種操作模式：

• 簡易模式：一鍵式測量，自動調(diào)光、暗測量、計算結(jié)果顯示，適合常規(guī)操作

• 進(jìn)階模式：可任意改變測量條件，滿足專業(yè)研究人員的深度分析需求

軟件支持測量值、光譜波長、解析圖表、色度坐標(biāo)等單一視窗顯示，評估結(jié)果一目了然。

五、核心技術(shù)優(yōu)勢

1. 超高靈敏度與寬動態(tài)范圍

HS-1000能夠檢測到0.005 cd/m2的超低亮度信號，同時支持高達(dá)400,000 cd/m2的高亮度測量，動態(tài)范圍跨度達(dá)8個數(shù)量級。

這一性能源自其獨特的光學(xué)設(shè)計和高靈敏度熱電冷卻傳感器。在實際應(yīng)用中，這意味著：

• 可在不更換測量角度的前提下，完成從暗室環(huán)境到高亮顯示的連續(xù)測量

• 在2°測量角時，亮度范圍覆蓋0.005～4,000 cd/m2，無需頻繁調(diào)整儀器設(shè)置

2. 低偏振誤差

通過特殊光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，HS-1000將偏振誤差控制在1%以下。這一特性使其在測量LCD、OLED等具有偏振特性的顯示器件時，依然能夠保持高的測量精度，是顯示行業(yè)測量設(shè)備的核心競爭力。

3. 高速測量能力

HS-1000具備出色的測量速度：

• 單次測量（含通信時間）最短1秒完成

• 連續(xù)測量模式下，速度可提升至約20毫秒/次

這一特性使其能夠適應(yīng)生產(chǎn)線上的高速檢測需求，捕捉動態(tài)變化的光學(xué)信號。

4. 精確色彩還原

HS-1000支持多種國際顏色標(biāo)準(zhǔn)，確保測量結(jié)果與國際規(guī)范接軌：

• CIE 1931 xy色度坐標(biāo)

• CIE 1976 U‘V’色度坐標(biāo)

• CIECAM02顏色外觀模型

• CIE 200:2011中間視覺標(biāo)準(zhǔn)

5. 非接觸式測量

HS-1000支持非接觸式物體顏色測量，測量距離從240 mm至無限遠(yuǎn)。這一特性使其在需要無損檢測的領(lǐng)域，如文物保護(hù)、產(chǎn)品質(zhì)量控制、高溫物體測量等方面具有獨特優(yōu)勢。

六、應(yīng)用場景

1. 顯示器件評估（核心應(yīng)用）

HS-1000廣泛應(yīng)用于各類顯示器件的光學(xué)性能評估：

2. 照明光源測量

適用于各類照明產(chǎn)品的光譜、亮度、色度及相關(guān)色溫測量：

• LED照明產(chǎn)品（燈泡、燈管、燈具）

• OLED照明面板

• 熒光燈、白熾燈、鹵素?zé)?/p>

• 汽車照明（前照燈、尾燈、氛圍燈）

• 特殊照明（舞臺燈光、醫(yī)療照明）

頻率照明適配功能確保脈動光源測量的準(zhǔn)確性。

3. 標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)備

由于HS-1000具有高精度和高穩(wěn)定性，常被用作：

• 各種亮度/色度測量儀器的標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)備

• 光學(xué)計量實驗室的校準(zhǔn)基準(zhǔn)

• 企業(yè)內(nèi)部光學(xué)測量能力的比對標(biāo)準(zhǔn)

大塚電子的光計測實驗室已獲得JCSS（日本校正事業(yè)者協(xié)會）認(rèn)證，能夠提供符合國際MRA（相互承認(rèn)協(xié)議）的可追溯校準(zhǔn)服務(wù)，確保測量數(shù)據(jù)的和國際認(rèn)可度。

4. 非接觸式顏色測量

在需要避免接觸樣品的場景中，HS-1000的非接觸測量能力優(yōu)勢明顯：

• 文物保護(hù)：古畫、文物表面顏色無損測量

• 食品工業(yè)：食品色澤質(zhì)量控制

• 化妝品：口紅、粉底等產(chǎn)品顏色評估

• 高溫物體：熔融材料、高溫表面顏色測量

• 微小樣品：微量樣本、微小區(qū)域顏色分析

5. 研究與開發(fā)

在高校、研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)研發(fā)部門，HS-1000可用于：

• 新型發(fā)光材料的光學(xué)特性表征

• 量子點、鈣鈦礦發(fā)光材料的光譜分析

• 顯示技術(shù)研發(fā)中的光學(xué)參數(shù)驗證

• 照明產(chǎn)品人因工程學(xué)研究

七、系列產(chǎn)品對比與選型建議

大塚電子提供多款光學(xué)測量產(chǎn)品，HS-1000與MCPD系列形成差異化定位：

選型建議：

• HS-1000：專注于顯示器件和照明光源的亮度、色度、光譜測量，尤其適合需要測量極低亮度（如OLED暗態(tài)）或高偏振特性（如LCD）的場景

• MCPD-9800：適合需要寬光譜范圍、超高速測量或特殊應(yīng)用（量子效率、等離子體監(jiān)控）的科研和工業(yè)場景

• MCPD-6800：適合常規(guī)分光檢測、基礎(chǔ)研發(fā)和教學(xué)實驗，性價比更高

八、使用注意事項

1. 校準(zhǔn)與維護(hù)

• HS-1000應(yīng)定期進(jìn)行校準(zhǔn)，建議使用可追溯至國家標(biāo)準(zhǔn)的光源進(jìn)行校準(zhǔn)

• 大塚電子提供JCSS認(rèn)證的校準(zhǔn)服務(wù)，確保測量數(shù)據(jù)

• 物鏡表面應(yīng)保持清潔，避免灰塵和污漬影響測量精度

2. 測量環(huán)境

• 測量應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境溫度下進(jìn)行，避免溫度劇烈變化影響傳感器性能

• 測量暗場亮度時，應(yīng)確保環(huán)境黑暗，避免雜散光干擾

• 測量距離應(yīng)以物鏡前端為基準(zhǔn)，確保在有效測量距離范圍內(nèi)

3. 偏振特性考慮

• 測量具有偏振特性的樣品（如LCD）時，HS-1000的偏振誤差已控制在1%以內(nèi)

• 如對測量精度有更高要求，建議保持樣品與儀器測量光軸的相對角度一致

4. 頻率照明測量

• 測量熒光燈、LED等頻率照明光源時，務(wù)必輸入正確的照明頻率

• 曝光時間自動設(shè)置為照明周期的整數(shù)倍，確保測量穩(wěn)定性

結(jié)語

大塚電子HS-1000高靈敏度光譜輻射計以其0.005～400,000 cd/m2的超寬動態(tài)范圍、<1%的低偏振誤差和CIE標(biāo)準(zhǔn)全兼容的測量能力，為顯示器件評估、照明光源檢測及光學(xué)計量領(lǐng)域提供了精確可靠的測量解決方案。從OLED的暗態(tài)亮度到超高亮度LED顯示屏，從LCD的偏振特性到頻率照明光源的穩(wěn)定測量，HS-1000都能以其的性能應(yīng)對挑戰(zhàn)。

對于追求色彩準(zhǔn)確性、需要測量極低亮度或高偏振特性光源的用戶而言，HS-1000不僅是一臺光譜輻射計，更是光學(xué)品質(zhì)的可靠工具。當(dāng)新型顯示技術(shù)和照明產(chǎn)品不斷突破極，HS-1000以其高靈敏度與高精度的測量能力，成為連接技術(shù)創(chuàng)新與質(zhì)量管控的關(guān)鍵橋梁。