屏幕亮度測量

輻射度學（radiology）是一門以整個電磁波段的電磁輻射能測量為研究對象的科學。輻射度量是用能力單位描述輻射能的客觀物理量。光度量是光輻射能為平均人眼接受所引起的視覺刺激大小的度量。

輻射測量可以用于測量發(fā)光光源，也可以用于測量反射光。

1.輻射光譜原理

所有的電磁輻射都是光，可見光是光譜中人眼能看到的唯一部分。通常，人眼可以檢測到380~700nm的可見光波長。在人的一生中，我們的眼睛一直依賴于這一窄波段的電磁輻射來收集關(guān)于世界的信息。

• 輻射量

輻射度就是輻射強度描述的能量照射到物體表面上的能量，因為輻射強度沒有變化, 會隨著照射的面積的變化而變化。

輻射通量是指單位時間內(nèi)釋放、反射、透射或接受的能量，有時也稱為“輻射功率”。

輻照度是是每(垂直/投影)單位面積入射到一個表面上一點的輻射通量，即入射到單位接收表面積上的輻射功率。

輻射亮度是指擴散源在某方向上單位投影面積和單位立體角內(nèi)發(fā)射的輻射功率，可以認為是一束光子沿著某個方向運動。

• 光度量

輻射度量是用能量單位描述輻射能的客觀物理量。光度量是光輻射能為平均人眼接受所引起的視覺刺激大小的度量。

光照度是指光源照射到物體表面一個面元上的光通量除以該面元的面積，即單位面積上所接收的光通量大小。

光亮度又稱發(fā)光率，是指一個表面的明亮程度， 即從一個表面反射出來的光通量?；蛘哒f是指在某方向上單位投影面積的面光源沿該方向的發(fā)光強度。

光通量、光強、照度、亮度之間的關(guān)系示意圖

• 色度學

物理學里面，研究的是光的客觀屬性及其規(guī)律，色度學里面，研究的是人眼感知的主觀屬性及其規(guī)律，所以色度學是建立在人眼的基礎(chǔ)之上的。人類有三種錐細胞，紅色光刺激紅細胞，藍色光刺激藍細胞，綠色光刺激綠細胞，而黃色光既可以刺激綠細胞，也可以刺激紅細胞。

色光三原色

顏色是外來的光刺激作用于人的視覺器官而產(chǎn)生的主觀感覺。因而物體的顏色不僅取決于物體本身，還與光源、周圍環(huán)境的顏色，以及觀察者的視覺系統(tǒng)有關(guān)系。一般來說可見光譜上的各種顏色隨光強度的增加而有所變化(向紅色或藍色變化)。

如果被測定的有色物質(zhì)的每個三刺激值被三個總和除，則每種原色在總刺激部分中所占的比例就極易得到，因為它們的總數(shù)為1，0000。兩個系數(shù)就足可說明色性了。這種比例數(shù)值就叫色性坐標，或色性系數(shù)，也叫三色系數(shù)。

CIE 1931光譜三刺激值曲線                              色度圖

2.輻射光譜測量方案

• 積分球光采集

光源在內(nèi)：

測試原理圖

為保證參考光譜的穩(wěn)定性，所使用的照明光源必須穩(wěn)定且在測量過程開始前就已經(jīng)穩(wěn)定輸出。同時在一次測量中，必須保證各接口的相對位置保持不變。

光源在內(nèi)：

測試原理圖

通常可用于燈具等較大的發(fā)光物體，積分球在成理想條件下，能將待測光源輻射出來的光散射成積分球內(nèi)壁單位面積照度一致，且創(chuàng)造一個暗室環(huán)境，避免雜散光的影響。

• 余弦探頭光采集

利用余弦探頭進行光信號采集，進行待測光源輻照度測量。針對不同的光源可采用不同直徑的余弦探頭。

采集示意圖

• 鏡頭光采集

利用鏡頭進行光信號采集，進行待測光源的輻射亮度，光譜輻射亮度，發(fā)光強度，光亮度等與接收角度有關(guān)的輻射參數(shù)測量。

采集示意圖

3.實驗

3.1實驗目的

測量手機屏幕在三種亮度下的亮度值

3.2實驗儀器列表

3.3實驗內(nèi)容

測量手機在三種亮度下的亮度值

測試樣品樣品：

反射率實驗光路設(shè)計如下圖所示：

圖1 屏幕測量光路示意圖

按圖1示意圖搭建光路，在暗室的條件下，測量手機亮度值。實驗過程中每隔5分鐘保存一次數(shù)據(jù)，保存原始數(shù)據(jù)并繪制亮度曲線，測試圖片如下圖所示

圖2  實驗測量過程圖

圖3 實驗測量過程圖

4.4實驗結(jié)果

實驗測量均在距離手機1cm，最高亮度、中等亮度和低亮度三種亮度下進行測量，每隔5分鐘保存一次數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)曲線圖如下：

最高亮度下亮度測量結(jié)果：

每組數(shù)據(jù)的亮度值如下表：

中等亮度下亮度測量結(jié)果

每組數(shù)據(jù)的亮度值如下表：

低亮度下亮度測量結(jié)果

每組數(shù)據(jù)的亮度值如下表：