在光學(xué)測量領(lǐng)域，精度與靈敏度決定著科研與工業(yè)的邊界。

在現(xiàn)代光學(xué)測量領(lǐng)域，日本大塚電子（OTSUKA Electronics）的高靈敏度光譜輻射計(jì)代表了光譜測量技術(shù)的頂尖水平。其中HS-1000型號(hào)作為核心產(chǎn)品，集成了多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從極低亮度到高亮度的精確測量。

這款儀器通過衍射光柵分光和熱電冷卻線性陣列傳感器技術(shù)，能夠在355nm至835nm的波長范圍內(nèi)，測量低0.005 cd/m2的亮度，最高可達(dá)400，000 cd/m2，幾乎覆蓋了所有常見的光源和顯示設(shè)備的測量需求。

01 技術(shù)原理與設(shè)計(jì)理念

OTSUKA高靈敏度光譜輻射計(jì)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(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光譜儀的性能指標(biāo)。

其核心分光元件采用衍射光柵，能夠?qū)⑷肷涞膹?fù)合光按波長精確分解成光譜。這種設(shè)計(jì)避免了傳統(tǒng)棱鏡分光帶來的色散不均勻問題，為高精度測量奠定了基礎(chǔ)。

在傳感器方面，該設(shè)備采用了熱電冷卻的線性陣列傳感器，這種冷卻技術(shù)能顯著降低傳感器本身的噪聲。

這對(duì)于測量微弱光信號(hào)至關(guān)重要，是實(shí)現(xiàn)高靈敏度的關(guān)鍵因素，尤其在對(duì)低輝度光源如熒光、電漿發(fā)光的測量中表現(xiàn)突出。

大塚電子的技術(shù)（CN100494924C）還采用了二維檢測表面設(shè)計(jì)，通過從譜光照射區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度中減去非照射區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度，有效消除了設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的漫射光以及在傳感器表面因反射和衍射產(chǎn)生的雜散光影響。

02 核心性能參數(shù)

HS-1000光譜輻射計(jì)的性能參數(shù)體現(xiàn)了其在光學(xué)測量領(lǐng)域的地位：

• 波長范圍：355nm～835nm（可擴(kuò)展至330nm～1100nm），覆蓋CIE推薦的寬波長范圍

• 亮度測量范圍：0.005 cd/m2～400，000 cd/m2，跨度高達(dá)8個(gè)數(shù)量級(jí)

• 測量角度：支持0.1°、0.2°、1°、2°多種測量角，適應(yīng)不同大小樣品的測量需求

• 測量距離：從物鏡前端起240mm至無限遠(yuǎn)

• 亮度精度：±2%，色度精度：±0.002以下，保證測量結(jié)果的可靠性

• 偏振誤差：<1%，即使對(duì)LCD這樣具有明顯偏振特性的樣品也能保持高精度測量

• 測量速度：包括通信時(shí)間在內(nèi)最短1秒完成測量，連續(xù)測量時(shí)最快可達(dá)約20毫秒/次

03 關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)

高靈敏度與寬動(dòng)態(tài)范圍

HS-1000的靈敏度使其能夠檢測到0.005 cd/m2的超低亮度信號(hào)。

這一性能來自于其獨(dú)特的光學(xué)設(shè)計(jì)和信號(hào)處理電路，在寬亮度和波長范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了低噪聲、高精度測量。

同時(shí)，儀器支持寬廣的亮度范圍而無需更改測量角度，在視野角2°時(shí)，測量范圍從0.005 cd/m2至4，000 cd/m2。

這種寬動(dòng)態(tài)范圍意味著用戶無需頻繁調(diào)整儀器設(shè)置即可應(yīng)對(duì)不同亮度的測量對(duì)象，大大提升了測量效率。

低偏振誤差與精確色彩還原

該設(shè)備采用特殊光學(xué)系統(tǒng)，能將偏振誤差控制在1%以下。

這一特性使得即使測量像LCD屏幕這樣具有明顯偏振特性的光源，也能保證很高的精度，解決了顯示設(shè)備測量中的一大難題。

儀器支持多種顏色標(biāo)準(zhǔn)，包括CIE1931 xy色度坐標(biāo)、CIE1976 U‘V’色度坐標(biāo)，還可以按照CIECAM02標(biāo)準(zhǔn)輸出（一種顏色外觀模型），以及按照“CIE200：2011標(biāo)準(zhǔn)" 進(jìn)行輸出，該標(biāo)準(zhǔn)考慮了中間視覺（浦肯野現(xiàn)象）。

高速測量與頻率照明適配

HS-1000具備高速測量能力，包括通信時(shí)間在內(nèi)最短1秒即可完成測量。

在連續(xù)測量模式下，速度更可提升至約20毫秒/次，甚至更快。這一特性使其能夠適應(yīng)生產(chǎn)線上的高速檢測需求。

針對(duì)頻率照明光源，儀器提供了高精度穩(wěn)定測量的解決方案。

通過輸入照明頻率，曝光時(shí)間會(huì)自動(dòng)設(shè)置為照明周期的整數(shù)倍，有效消除了因頻率波動(dòng)導(dǎo)致的測量誤差。

04 主要測量項(xiàng)目

OTSUKA高靈敏度光譜輻射計(jì)能夠進(jìn)行多項(xiàng)光學(xué)參數(shù)測量，主要包括：

• 輻射率 (W/sr/m2) 和 亮度 (cd/m2) 測量

• 色度坐標(biāo) xy [符合JIS Z8724] 和 U’V‘ [符合JIS Z8781-5]

• 相關(guān)色溫 與 三刺激值 XYZ

• CIE顏色系統(tǒng) 2°/10° 與 偏差 分析

• 色域（NTSC比例）測量（選配功能）

• 響應(yīng)速度 測量（使用HS-1000RT時(shí)）

• 光譜數(shù)據(jù)的四種算術(shù)運(yùn)算 與 功能處理

此外，選配的HS-1000RT功能還可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)畫面反應(yīng)時(shí)間(MPRT) 測量，特別適用于顯示設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能評(píng)估。

05 應(yīng)用領(lǐng)域

顯示設(shè)備測量

HS-1000廣泛用于LCD、PDP、有機(jī)EL、大型LED視覺等顯示器件的光譜數(shù)據(jù)、亮度、色度及相關(guān)色溫測量。

其低于1%的偏振誤差特性使它在LCD顯示器測量中表現(xiàn)。

對(duì)于新興的顯示技術(shù)，如OLED和micro-LED，其高靈敏度和精確色彩還原能力同樣能夠提供準(zhǔn)確的性能評(píng)估。

光源與照明測量

該儀器適用于各種光源的光譜數(shù)據(jù)、亮度、色度、相關(guān)色溫測量。

無論是傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈，還是LED和OLED照明產(chǎn)品，HS-1000都能提供全面的光學(xué)參數(shù)測量。

標(biāo)準(zhǔn)參考與非接觸顏色測量

由于其高精度和穩(wěn)定性，HS-1000常被用作各種亮度和色度測量儀器的標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)備。

同時(shí)，它的非接觸式物體顏色測量能力，使其在需要無損檢測的領(lǐng)域，如文物保護(hù)、產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面也有廣泛應(yīng)用。

06 軟件功能與系統(tǒng)集成

HS-1000配備了功能強(qiáng)大的測量軟件，提供簡易模式和進(jìn)階模式兩種操作界面。

用戶可根據(jù)使用習(xí)慣和測量復(fù)雜度自由切換，大大提升了操作靈活性。

軟件提供測量值、光譜波長、解析圖表、色度坐標(biāo)等單一視窗顯示功能，使評(píng)估結(jié)果一目了然。

標(biāo)準(zhǔn)軟件還具備波長間的四則運(yùn)算、波長與常數(shù)間的四則運(yùn)算，以及波長與函數(shù)間的處理功能，滿足專業(yè)用戶的深度分析需求。

在系統(tǒng)集成方面，HS-1000可搭配動(dòng)態(tài)畫面反應(yīng)時(shí)間測量功能(HS-1000RT)，擴(kuò)展其在顯示設(shè)備動(dòng)態(tài)性能評(píng)估方面的能力。

07 產(chǎn)品系列與定位

除了HS-1000高靈敏度光譜輻射計(jì)，大塚電子還提供了完整的光學(xué)測量解決方案，包括：

• MCPD系列多通道光譜儀：采用多通道并行檢測技術(shù)，能夠在5毫秒內(nèi)完成一次從紫外到近紅外波段的光譜測量，高動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)1，000，000：1以上

• 總光譜光通量測量系統(tǒng)HM/FM系列：可處理高達(dá)2400mm的直管光學(xué)總光通量測量，系統(tǒng)符合IESNA的LM-79和LM-80標(biāo)準(zhǔn)

• 分光配光測量系統(tǒng)GP series：支持長達(dá)2400毫米的LED照明燈具的光分布測量，還可用于有機(jī)EL和大型顯示器的光分布測量

這些產(chǎn)品與HS-1000共同構(gòu)成了大塚電子在光學(xué)測量領(lǐng)域的完整產(chǎn)品線，滿足從基礎(chǔ)研究到工業(yè)生產(chǎn)的多層次需求。

大塚電子的光譜測量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于全球多家半導(dǎo)體工廠、研究機(jī)構(gòu)。

其每5毫秒捕獲一次全光譜數(shù)據(jù)的能力，使生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)100%在線質(zhì)量檢測，避免了傳統(tǒng)抽樣檢查的盲區(qū)。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造的深度融合，這種高速、高精度的光譜儀不再是實(shí)驗(yàn)室的專屬工具，而正成為智能工廠的“光學(xué)傳感器"。