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分析CCD和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量性的差異

發(fā)布日期：2019-11-22 來(lái)源：作者：瀏覽次數(shù)：

【導(dǎo)讀】：金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的每個(gè)像素都有一個(gè)放大器。結(jié)果是CMOS像素沒有足夠的光敏區(qū)域來(lái)收集光子，并且滿足金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的許多光子可能不會(huì)到達(dá)每個(gè)流量計(jì)像素內(nèi)的光敏區(qū)域......

成像系統(tǒng)是用于顯示鑒定和測(cè)量的高效視覺檢查解決方案。圖像通過(guò)比較顯示器整個(gè)區(qū)域的顏色，亮度和更多特征的視覺變化，提供了顯示器的上下文評(píng)估，以發(fā)現(xiàn)缺陷。

將光轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入以生成圖像的方法并不完全一對(duì)一，因?yàn)楫?dāng)將光的值轉(zhuǎn)換為電子數(shù)據(jù)時(shí)，電子信號(hào)會(huì)發(fā)生不一致。

不同類型的成像流量計(jì)（CMOS和CCD）以各種方式執(zhí)行此轉(zhuǎn)換方法，每種方法都有其特定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

根據(jù)成像系統(tǒng)的流量計(jì)（以及其他系統(tǒng)規(guī)格），在將光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像的過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)不一致性，這可能會(huì)或多或少變得明顯，對(duì)成像系統(tǒng)的性能產(chǎn)生負(fù)面影響或受益。

了解成像系統(tǒng)規(guī)格和流量計(jì)功能的影響對(duì)于選擇增強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)可重復(fù)性和準(zhǔn)確性的系統(tǒng)至關(guān)重要。

在評(píng)估一個(gè)不同的顯示像素的非常有限的數(shù)據(jù)采樣區(qū)域時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要，這是當(dāng)今發(fā)射的高分辨率顯示器中質(zhì)量的重要指標(biāo)。

顯示趨勢(shì)：更多像素

2017年，在信息顯示學(xué)會(huì)（SID）顯示周上，主題演講人Clay Bavor（Google虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)副總裁）明確提出了要求：“ 我們需要更多像素。方式，方式更多像素。” 1

顯示器創(chuàng)新是不斷追求像素密度的提高和在離眼睛更近的顯示器中獲得更高分辨率的追求。

若要?jiǎng)?chuàng)建與現(xiàn)實(shí)生活相似的，具有更大色彩深度和對(duì)比度的視覺效果，必須改善視覺元素的清晰度，并且必須在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境（以及其他目標(biāo)）中消除屏幕門效果。這就需要增加給定顯示區(qū)域中的像素?cái)?shù)量，并提高像素填充因子。

作為用于傳達(dá)現(xiàn)實(shí)的虛擬媒體，顯示器必須將虛擬體驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合而不能中斷，顯示器中看到的所有內(nèi)容都應(yīng)以相同（或更大）的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)。

這種準(zhǔn)確性確保了顯示器具有作為可視化設(shè)備的價(jià)值。在可穿戴設(shè)備和智能設(shè)備中，顯示器已經(jīng)變得越來(lái)越小，以增加集成靈活性和移動(dòng)性。

這些小尺寸顯示器只能在有限的距離內(nèi)感知，因此必須在較小的空間中包含更多像素，才能獲得消費(fèi)者想要的無(wú)縫視覺功能。這意味著，顯示不僅包括“ 多個(gè)像素 ”，而且像素也越來(lái)越小。

像素級(jí)測(cè)量的重要性

顯示像素的性能傳達(dá)了顯示器的視覺質(zhì)量。制造商可能會(huì)調(diào)查顯示器中與像素有關(guān)的多個(gè)缺陷，以確保質(zhì)量。在像素測(cè)量的非常簡(jiǎn)單級(jí)別上，成像系統(tǒng)會(huì)注意到像素不活動(dòng)或“卡住”。

通過(guò)分析整個(gè)顯示測(cè)試圖像的像素級(jí)亮度值，可以輕松發(fā)現(xiàn)這些缺陷。

隨著市場(chǎng)關(guān)注建立在OLED，microLED和LED技術(shù)上的發(fā)光顯示器，已經(jīng)發(fā)布了更復(fù)雜的測(cè)量參數(shù)，用于檢測(cè)像素和亞像素的不均勻性。

由于這些發(fā)光顯示器中的每個(gè)像素都會(huì)產(chǎn)生光，而背光無(wú)法提供大范圍的均勻性，因此每個(gè)像素的亮度會(huì)非常困難，尤其是在顯示器的亮度或“明亮狀態(tài)”變化的水平上。

除了測(cè)試每個(gè)不同的像素外，還可能需要在顯示器的子像素度上執(zhí)行顯示測(cè)量。

每個(gè)子像素的輸出亮度（通常創(chuàng)建紅色，綠色和藍(lán)色）表示每個(gè)顯示像素的總顏色。例如，將RGB子像素值平均組合會(huì)生成白色的像素。

如果子像素生成不同的紅色，綠色和藍(lán)色值，則在顯示子像素集時(shí)，混色將產(chǎn)生各種各樣的白色值。當(dāng)被消費(fèi)者看到時(shí)，這種不一致會(huì)產(chǎn)生明顯的不均勻區(qū)域（也稱為mura）。

測(cè)量目標(biāo)

為了正確評(píng)估當(dāng)今像素密度越來(lái)越高的高分辨率顯示器的視覺質(zhì)量，測(cè)量系統(tǒng)必須獲得正確的像素和亞像素級(jí)別的測(cè)量結(jié)果，以增強(qiáng)每個(gè)發(fā)光元件的性能。

二維光度測(cè)量系統(tǒng)（例如，成像光度計(jì)或色度計(jì)）對(duì)于顯示缺陷的分析特別有用。

利用高分辨率圖像流量計(jì)，這些系統(tǒng)可用于研究像素和子像素級(jí)別的顯示，并量化每個(gè)元素之間的亮度差異。

在諸如OLED，microLED和LED的發(fā)光顯示器中，光度成像系統(tǒng)使制造商能夠確定每個(gè)像素的校正量，以在顯示器內(nèi)產(chǎn)生整體均勻性。

隨著像素在整個(gè)顯示器中的分布越來(lái)越密集且越來(lái)越小，評(píng)估顯示質(zhì)量的局限性變得越來(lái)越復(fù)雜。

足夠的顯示資格要求測(cè)量系統(tǒng)獲取每個(gè)像素的足夠的外觀細(xì)節(jié)，以確定其獨(dú)特的功能和光度值，并提供像素之間可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。

需要高成像分辨率（成像系統(tǒng)流量計(jì)的分辨率）才能為每個(gè)顯示像素獲得更多的測(cè)量像素。這也意味著減少記錄在每個(gè)測(cè)量像素中的不良圖像噪聲，以確保在此規(guī)模下的評(píng)估是可重復(fù)的。

足夠的顯示資格意味著測(cè)量系統(tǒng)必須記錄每個(gè)像素的足夠的外觀細(xì)節(jié)，以確定其獨(dú)特的功能和光度值，并提供像素之間可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。

成像系統(tǒng)規(guī)格

成像系統(tǒng)非常適合分析顯示，因?yàn)轭愃朴谌搜郏上衿鲿?huì)同時(shí)捕獲所有明顯的細(xì)節(jié)，以便在整個(gè)顯示空間范圍內(nèi)提供上下文分析。

成像器將顯示特征（例如mura（或顯示器中的亮或暗質(zhì)量）），顯示器內(nèi)部的不均勻性以及不同的視覺特征（例如顏色，對(duì)比度和亮度）分類。

數(shù)碼相機(jī)拍攝圖像時(shí)，光子會(huì)映射到相機(jī)流量計(jì)的像素。流量計(jì)包含的像素越多（分辨率越高），可以將更多的光子映射到特定的空間位置，并且可以在捕獲的圖像中查看的細(xì)節(jié)越多。

通過(guò)將光轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，不可避免的電子“噪聲”也記錄在相機(jī)流量計(jì)的每個(gè)像素中。這種噪聲會(huì)降低所拍攝圖像中細(xì)節(jié)的精度。

成像性能可能會(huì)對(duì)成像系統(tǒng)以一致和精確的方式從顯示器收集和轉(zhuǎn)換光度數(shù)據(jù)的能力產(chǎn)生重大影響。

選擇用于顯示測(cè)量的成像系統(tǒng)應(yīng)為所需的測(cè)量提供理想的規(guī)格。

隨著顯示器像素密度的擴(kuò)展，顯示測(cè)試過(guò)程需要越來(lái)越精確的成像系統(tǒng)性能，這主要是流量計(jì)分辨率，光學(xué)質(zhì)量和電子噪聲的結(jié)果，以驗(yàn)證系統(tǒng)確定像素處正確光值的能力和亞像素級(jí)別。

解析度

成像系統(tǒng)的分辨率對(duì)于捕獲顯示測(cè)量中的細(xì)節(jié)至關(guān)重要。在沒有足夠的流量計(jì)分辨率（例如顯示子像素和像素）的情況下，隔離小興趣點(diǎn)以獲取顯示器的每個(gè)發(fā)光部分的離散測(cè)量數(shù)據(jù)變得非常具有挑戰(zhàn)性。

圖10中的數(shù)據(jù)顯示了智能手機(jī)顯示屏上像素的基于圖像的測(cè)量結(jié)果。該成像系統(tǒng)已記錄了整個(gè)3x3流量計(jì)像素中的每個(gè)顯示像素。

在左側(cè)的測(cè)量圖像中，每個(gè)顯示像素看到的細(xì)節(jié)量非常差。

右側(cè)的橫截面顯示了整個(gè)顯示區(qū)域中具有非常大亮度百分比的成像數(shù)據(jù)（以毫米為單位）。每個(gè)像素之間的對(duì)比度非常低，顯示在通過(guò)其照明區(qū)域定義每個(gè)像素時(shí)缺乏準(zhǔn)確性（與相鄰像素的串?dāng)_增加）。

由于分辨率受到限制，成像系統(tǒng)無(wú)法收集足夠的細(xì)節(jié)，無(wú)法分辨出暗顯示區(qū)域和亮顯示區(qū)域（每個(gè)像素之間的區(qū)域）之間的準(zhǔn)確對(duì)比度。

在噪聲更大的圖像中，每個(gè)顯示像素的亮度值甚至?xí)痪_。高分辨率成像系統(tǒng)可以收集有關(guān)每個(gè)像素的更精確的細(xì)節(jié)，即使在存在圖像噪聲的情況下，也可以提高數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。

在圖11中，使用針對(duì)單個(gè)顯示像素獲得6x6流量計(jì)像素的系統(tǒng)研究了與圖10相同的智能手機(jī)像素。

與圖10左側(cè)的圖像相比，在圖11的左側(cè)測(cè)量圖像中可以看到更多細(xì)節(jié)。

在圖11所示的橫截面中，像素之間的對(duì)比度更大，從而減少了串?dāng)_，并大大提高了每個(gè)顯示像素的亮度值精度。

信噪比

信號(hào)是有效解釋的光輸入量，而噪聲是電子不可避免的但不希望的活動(dòng)。信噪比（SNR）提供了一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)比較成像系統(tǒng)的性能。

更高的SNR有利于成像系統(tǒng)從像素到像素以及從顯示器的測(cè)量到測(cè)量的可重復(fù)性（系統(tǒng)不斷收集精確數(shù)據(jù)的能力）。

數(shù)據(jù)不一致是由較低的SNR引起的，因?yàn)閷⒃肼晫?shí)例轉(zhuǎn)換為測(cè)量中的重要變化，而不是由于電子活動(dòng)導(dǎo)致的隨機(jī)波動(dòng)。

高信噪比（SNR）在顯示器上更精確的空間位置上創(chuàng)建具有精確光測(cè)量數(shù)據(jù)的圖像，這在采用成像系統(tǒng)進(jìn)行像素級(jí)評(píng)估和測(cè)量時(shí)至關(guān)重要。

在較小的測(cè)量區(qū)域（例如單個(gè)顯示像素的區(qū)域）中，可以使用有限數(shù)量的圖像流量計(jì)像素來(lái)加深對(duì)顯示像素的正確光值（顏色，亮度等）的理解。

如果成像器的流量計(jì)為每個(gè)測(cè)量像素收集了大量的噪聲，則限制了解顯示像素的窗口可能會(huì)變得更加困難，并且可能會(huì)導(dǎo)致像素之間的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)生變化（可重復(fù)性低）。

成像SNR中的6西格瑪規(guī)則

在將重要信號(hào)與不良噪聲分離時(shí)，具有高重復(fù)性的成像系統(tǒng)需要具有較低的故障率。通常，成像系統(tǒng)應(yīng)采用六西格瑪（6σ）的理論來(lái)設(shè)置SNR性能的容差。

為了檢測(cè)缺陷并以可重復(fù)的方式減少誤報(bào)，每個(gè)顯示像素獲得的缺陷對(duì)比度應(yīng)超出流量計(jì)的圖像噪聲水平六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差（6σ）。

在分析包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)像素的顯示器時(shí)，將SNR非常大化至此標(biāo)準(zhǔn)公差可以減少測(cè)量“故障”或每個(gè)像素的不準(zhǔn)確率。

與背景相比，顯示器中非常小的缺陷（例如，與相鄰像素的對(duì)比度僅稍有變化的像素缺陷）提供的信號(hào)相對(duì)較低。6σ的差異將有助于系統(tǒng)以可靠的方式始終有效地檢測(cè)到此缺陷像素。

當(dāng)缺陷對(duì)比度降至六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差以下時(shí)，缺陷將更容易與流量計(jì)的噪聲混合，并且故障率更加普遍。

更大像素的爭(zhēng)論

流量計(jì)上的像素可以是各種大小。較小的像素具有較小的光子容量（其“阱容量”），而較大的像素具有較大的阱容量。由于像素可以包含更多的光子，因此像素更大的流量計(jì)對(duì)光值的變化更具反應(yīng)性，并提供更準(zhǔn)確，可重復(fù)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

如上所述，所有相機(jī)在每個(gè)流量計(jì)像素的多個(gè)電子處記錄具有一致且固有的電子噪聲量的圖像。能夠獲取更多光子的較大流量計(jì)像素會(huì)非常大化真實(shí)輸入（產(chǎn)生圖像的光子）與錯(cuò)誤輸入（電子噪聲）的比率。

一旦飽和（達(dá)到流量計(jì)像素的阱容量時(shí)），與不希望的電子噪聲相比，更大的流量計(jì)像素將提供更大比例的良好信號(hào)。

與較大的流量計(jì)像素（每個(gè)噪聲收集更多的光子）相比，圖14中的插圖演示了記錄在較小流量計(jì)像素（每個(gè)噪聲收集較少的光子，從而導(dǎo)致較低的SNR）中的特定數(shù)量的電子噪聲的影響。，提高SNR）。

流量計(jì)分辨率與流量計(jì)尺寸

圖像的分辨率由流量計(jì)物理區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)確定。流量計(jì)可以在保持非常大分辨率的同時(shí)保持相同的物理尺寸，例如8兆像素的流量計(jì)可以與29兆像素的流量計(jì)具有相同的物理尺寸。

變化是像素大小。為了優(yōu)化特定物理尺寸的流量計(jì)上的像素?cái)?shù)量，流量計(jì)像素必須變小。利用較小的流量計(jì)像素意味著每個(gè)像素中光子的阱容量受到更大的限制，從而導(dǎo)致較低的SNR。

盡管異常高分辨率的流量計(jì)會(huì)提示圖像質(zhì)量更高，但是如果減小像素的尺寸，則會(huì)增加每個(gè)像素內(nèi)圖像噪聲與良好信號(hào)的比率。

其結(jié)果是具有大量不一致像素的高分辨率成像系統(tǒng)。這種成像系統(tǒng)拍攝的圖像將包含更多細(xì)節(jié)，但是這些細(xì)節(jié)可能不會(huì)呈現(xiàn)可重復(fù)的信息。

當(dāng)分析幾個(gè)非常小的關(guān)注區(qū)域（例如顯示器上的像素）時(shí)，這可能會(huì)產(chǎn)生重要的不同。

達(dá)到更高分辨率的邏輯答案將是簡(jiǎn)單地增加成像系統(tǒng)內(nèi)流量計(jì)的物理尺寸，以便獲得更大數(shù)量的較大流量計(jì)像素。

增加流量計(jì)分辨率并保持像素大小需要相應(yīng)增加流量計(jì)的物理尺寸。較大的流量計(jì)又意味著需要更大的相機(jī)組件。

由于圍繞成像系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)硬件大小的限制，這是一個(gè)問(wèn)題。為了使流量計(jì)適合標(biāo)準(zhǔn)35毫米鏡頭記錄的成像區(qū)域，還必須限制流量計(jì)像素的大小。

在不減少像素?cái)?shù)量的情況下增加像素大小會(huì)使流量計(jì)大小超出標(biāo)準(zhǔn)35毫米鏡頭的成像范圍。

這意味著流量計(jì)區(qū)域的某些部分將不使用，即使流量計(jì)具有更多像素，較大流量計(jì)捕獲的圖像實(shí)際上也不會(huì)達(dá)到全分辨率。

超出基本成像組件來(lái)調(diào)整硬件大小可能會(huì)導(dǎo)致開發(fā)成本和測(cè)量系統(tǒng)困難的問(wèn)題。

優(yōu)化成像性能的目的是在當(dāng)今可用成像系統(tǒng)的常見尺寸限制內(nèi)，達(dá)到流量計(jì)功能的正確平衡，以優(yōu)化流量計(jì)的光敏區(qū)域。

這需要了解可用的流量計(jì)類型的功能，并需要比較每個(gè)流量計(jì)以較小的像素（高分辨率）保持光敏性（大阱容量）的能力。

CCD與CMOS成像

成像流量計(jì)主要有兩種類型：電荷耦合器件或CCD，以及互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，也稱為金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)。CMOS和CCD流量計(jì)的像素均具有光敏元件。

這些流量計(jì)之間的關(guān)鍵差異在于每個(gè)流量計(jì)像素的結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)將光轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的元素。CCD像素是模擬像素，并在到達(dá)像素陣列邊緣的輸出放大器之前，將電荷從一個(gè)像素調(diào)整到下一個(gè)像素。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的每個(gè)像素都有一個(gè)放大器。結(jié)果是CMOS像素沒有足夠的光敏區(qū)域來(lái)收集光子，并且滿足金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的許多光子可能不會(huì)到達(dá)每個(gè)流量計(jì)像素內(nèi)的光敏區(qū)域。

如所描述的，光子感測(cè)區(qū)域的大小限制了每個(gè)像素的阱容量。較小的阱容量可以提高每個(gè)像素的圖像噪聲比率（降低SNR），從而使像素級(jí)缺陷更加難以檢測(cè)。

創(chuàng)建CCD是為了擴(kuò)展每個(gè)像素的光敏區(qū)域，并在保持流量計(jì)的阱容量的同時(shí)，每個(gè)流量計(jì)每個(gè)區(qū)域可以包含更多像素（當(dāng)應(yīng)用微透鏡陣列時(shí)，有效的填充系數(shù)對(duì)于CMOS可能更好）。

這意味著CCD通常比相同分辨率的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)具有更高的SNR和更高的可重復(fù)性。

所有流量計(jì)都擅長(zhǎng)檢測(cè)非常明顯的缺陷（例如，顯示器中的死像素很亮），但是CCD擅長(zhǎng)識(shí)別對(duì)比度很低的缺陷，例如像素不均勻，即使在整個(gè)明亮狀態(tài)下分析的顯示器中（暗色）亮）。

因此，CCD流量計(jì)主要用于需要高精度，科學(xué)成像并具有出色光敏性的應(yīng)用中。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)傾向于對(duì)噪聲更敏感，但是CMOS技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。與CCD相比，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)可以更快地讀取數(shù)據(jù)。

它們的功耗也很低，功耗比CCD低100倍。

由于它們基本上可以在任何傳統(tǒng)的硅生產(chǎn)線上制造，因此金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的制造成本也更低，從而降低了基于CMOS的成像系統(tǒng)的成本。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)歷來(lái)提供較低的靈敏度和分辨率，但仍是在缺陷更容易發(fā)現(xiàn)，并且相對(duì)于其他元件而言需要成像速度以優(yōu)化自動(dòng)化視覺檢查應(yīng)用程序（例如用于機(jī)器視覺的高速機(jī)器視覺應(yīng)用程序）的應(yīng)用程序仍是首選。繁忙的生產(chǎn)線上的質(zhì)量控制）。

創(chuàng)建CCD是為了優(yōu)化每個(gè)像素的光敏區(qū)域，并且在保持良好容量的同時(shí)，每個(gè)流量計(jì)區(qū)域可以包含更多像素。

光子傳遞曲線

當(dāng)今基于CMOS和CCD的成像系統(tǒng)非常基本，非常明確的比較是對(duì)光子傳輸曲線2或PTC的研究。

圖21中顯示的測(cè)量結(jié)果表明，隨著流量計(jì)像素變得被光子飽和（以及達(dá)到容量時(shí)），每種成像系統(tǒng)的SNR如何調(diào)整。

當(dāng)每個(gè)流量計(jì)在其像素中接收更多光子時(shí)，SNR應(yīng)當(dāng)增加，與捕獲的剩余噪聲相比，捕獲的光子就更多了。從圖21中的數(shù)據(jù)可以明顯看出，對(duì)于CCD和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，飽和極限存在很大差異。

這是由于金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)中每個(gè)像素的光敏區(qū)域受到更多限制。CMOS像素由于其較小的光敏區(qū)域而不能存儲(chǔ)與CCD像素一樣多的光子，因此可以更快地獲得CMOS像素的全阱容量。

CCD可以在每個(gè)像素中存儲(chǔ)更多的光子，從而在滿阱容量下增強(qiáng)SNR。根據(jù)圖21中的數(shù)據(jù)，顯示CCD像素在總飽和度時(shí)幾乎達(dá)到非常好的SNR。

從圖21中的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步觀察到的是，CCD和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)之間的精度在較低的亮度水平下（即，在X軸的下部接收較少的光子）變化。

當(dāng)接收到較少的光子時(shí)（例如，在黑暗條件下評(píng)估顯示器時(shí)），金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示出較低的SNR。在這些低亮度下，CCD流量計(jì)具有接近非常好的SNR，這意味著CCD流量計(jì)可以更簡(jiǎn)單，更可靠地發(fā)現(xiàn)黑暗顯示中的缺陷。

由于CMOS像素的光感應(yīng)面積較小，因此它們無(wú)法存儲(chǔ)與CCD像素一樣多的光子，因此可以更快地獲得CMOS像素的全阱容量。CCD可以在每個(gè)像素中存儲(chǔ)更多的光子，從而在滿阱容量下增強(qiáng)SNR。

跨亮度級(jí)別的測(cè)量

評(píng)估顯示質(zhì)量通常需要在不同亮度或“明亮狀態(tài)”下進(jìn)行顯示測(cè)量。

顯示器中的特定像素在整個(gè)亮度級(jí)別上的輸出性能可能會(huì)發(fā)生顯著變化，因?yàn)樗鼈兪艿礁鞣N輸入級(jí)別的控制以生成所需的光量。

在發(fā)光顯示器（例如OLED，microLED和LED）中，變化尤為常見，其中每個(gè)像素均受到獨(dú)立控制以創(chuàng)建自己的特定亮度輸出。

圖22中的圖像顯示了具有相同分辨率的兩個(gè)CCD和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)之間的明顯變化，這些圖像用于在各種明亮狀態(tài)下對(duì)顯示器進(jìn)行成像。

這兩個(gè)成像系統(tǒng)獲得相同的顯示，顯示具有各種灰度值（從暗到亮）的測(cè)試圖像。當(dāng)評(píng)估較暗的灰度值時(shí)，成像系統(tǒng)接收到的光子更少，到達(dá)其流量計(jì)。

在顯示屏的較暗區(qū)域，CCD流量計(jì)比金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)投射的圖像噪聲要少。這將驗(yàn)證圖21中所示的PTC圖中顯示的數(shù)據(jù)。

CCD流量計(jì)不需要高飽和度即可獲得圖像精度，部分原因是與CMOS相比，其流量計(jì)像素的感光面積大。

CCD流量計(jì)可以比金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)獲得更高的SNR，同時(shí)繼續(xù)從較暗的顯示區(qū)域接收更少的光子，從而在所有顯示明亮狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)精度。

結(jié)論

基于CCD的成像系統(tǒng)可為非常小的，低對(duì)比度的缺陷（例如顯示器中的不均勻子像素或像素）提供非常精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。

CMOS技術(shù)在快速，廉價(jià)的目視檢查方面具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)；但是目前的CMOS技術(shù)的精度仍然不足以進(jìn)行可重復(fù)的像素級(jí)顯示測(cè)量。

隨著CMOS精度達(dá)到CCD SNR的性能水平，特別是在分析小型且人口稠密的關(guān)注點(diǎn)（例如當(dāng)今越來(lái)越小的發(fā)光像素）時(shí)，CMOS技術(shù)由于其在功耗方面的優(yōu)勢(shì)而可能成為理想的流量計(jì)類型和速度。

當(dāng)前，在CMOS達(dá)到CCD性能的狀態(tài)之前，需要進(jìn)行更多的開發(fā)以實(shí)現(xiàn)更高分辨率的可重復(fù)性。

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