Qu’est-ce qu’un colorimètre imageur ? Applications et caractéristiques

Introduction

Qu’est-ce qu’un colorimètre d’imagerie ?

En ce qui concerne le principe du colorimètre à imagerie, un colorimètre à imagerie, tel que le colorimètre à imagerie UPRtek, est un appareil optique spécialisé qui associe une caméra haute résolution à des filtres photométriques de précision (filtre XYZ) afin de mesurer les distributions spatiales de luminance et de couleur sur l’ensemble d’une image en fonction de chaque pixel du capteur de la caméra. L’appareil capture des données détaillées pour chaque pixel, ce qui le rend idéal pour évaluer l’uniformité, la luminosité et la cohérence des couleurs des écrans, des LED et des systèmes d’éclairage.

Quelle est la précision d’un colorimètre d’imagerie ?

En recourant à un étalonnage multipoint à l’aide d’un spectroradiomètre, un colorimètre d’imagerie permet de résoudre les problèmes liés au champ de vision de la caméra et d’améliorer l’uniformité du champ plat afin d’atteindre une précision équivalente à celle d’un spectroradiomètre en matière de distribution spatiale de la luminance et de la couleur.

1. Qu’est-ce qu’un colorimètre d’imagerie ?
2. Quelle est la précision d’un colorimètre d’imagerie ?
3. À quoi sert un colorimètre d’imagerie ?
4. Comment utiliser un colorimètre à imagerie ?
5. Quelle est la différence entre un colorimètre d’imagerie et un spectroradiomètre ?
6. Caractéristiques du colorimètre d’imagerie d’UPRtek
7. Foire aux questions sur un colorimètre d’imagerie
8. Les défis liés au colorimètre d’imagerie

À quoi sert un colorimètre d’imagerie ?

Il mesure plusieurs points simultanément, ce qui le rend particulièrement adapté à l’évaluation de l’uniformité, des défauts et de la cohérence des couleurs sur les écrans ou les grands systèmes d’éclairage. Un colorimètre à imagerie offre de meilleures performances en termes d’efficacité et de rapidité de mesure.

Les colorimètres d’imagerie sont largement utilisés dans :

Tests d’affichage:

Pour les technologies telles que les écrans LCD, OLED, miniLED et microLED, évaluation de la luminance, de l’uniformité et de la cohérence des couleurs.

Systèmes d’éclairage:

Évaluation de la luminosité et de la répartition des couleurs des LED, de l’éclairage automobile et de l’affichage numérique.

Contrôle qualité:

Garantir l’uniformité et détecter les défauts sur les chaînes de production.

Inspection optique:

Analyse des systèmes d’imagerie virtuelle (par exemple, les lunettes de réalité augmentée) et des dispositifs de petite taille tels que les écrans microLED.

Écrans automobiles et cockpit connecté :

Essais d’uniformité, MURA et BlackMura pour la mesure optique des écrans automobiles.

Quelle est la différence entre un colorimètre d’imagerie et un spectroradiomètre ?

Spectroradiomètre

Mesure la lumière en un point donné avec une grande précision spectrale ; convient à la recherche et à l’étalonnage.

Colorimètre d’imagerie

Il mesure les propriétés spatiales sur l’ensemble des images, ce qui le rend plus efficace pour évaluer l’uniformité, les défauts et les grandes surfaces.

Les colorimètres à imagerie de la série MA d’UPRtek incarnent une technologie de pointe en matière de colorimétrie par imagerie, offrant un équilibre entre rapidité, précision et polyvalence, spécialement adapté aux environnements de production et de recherche.

Caractéristiques du colorimètre d’imagerie d’UPRtek

1. Algorithmes avancés:
   Nous utilisons des méthodes de calcul pour analyser les données issues de la détection optique, offrant des fonctionnalités telles que la mise au point automatique, l’analyse MURA (non-uniformité) et les mesures de zones d’intérêt (ROI).
2. Mesure spatiale de la lumière et de la couleur:
   Les colorimètres d’imagerie capturent les données de chaque pixel d’une image, ce qui permet une analyse détaillée de la luminance, de l’uniformité des couleurs et de la répartition de la luminosité.
3. Étalonnage de haute précision:
   Fait référence aux spectroradiomètres en tant qu’outils de référence permettant d’étalonner les filtres photométriques et de garantir la précision des mesures. Nous utilisons également notre algorithme pour intégrer des techniques de traitement du signal afin d’améliorer la précision des mesures.
4. Plage de luminosité dynamique:
   Équipés de filtres à densité neutre (ND), les colorimètres d’imagerie peuvent prendre en charge une large gamme de niveaux de luminosité, allant des intensités faibles aux intensités extrêmement élevées. La spécification 65MP prend en charge jusqu’à 100 millions de cd/m² pour les microLED et d’autres mesures de luminosité ultra-élevée.
5. Une analyse rapide et efficace:
   Nous développons des algorithmes et des technologies de détection visant à réduire la durée des mesures et le temps de traitement des données. Par rapport aux autres colorimètres à imagerie, le temps de mesure du colorimètre à imagerie d’UPRtek est de 1 à 2 secondes, ce qui le rend particulièrement adapté aux environnements de production à haut débit.

Foire aux questions sur un colorimètre d’imagerie

1. Que peut mesurer un colorimètre d’imagerie ?

• Luminance (luminosité)
• Chromaticité (coordonnées chromatiques, généralement dans les espaces colorimétriques de la CIE)
• Rapport de contraste
• Courbes gamma
• Uniformité de l’affichage
• Défauts MURA (non-uniformité des écrans)

2. Un colorimètre à imagerie peut-il détecter le phénomène MURA ?

Oui, les colorimètres d’imagerie sont couramment utilisés pour l’analyse des défauts MURA sur les écrans. Ils permettent d’identifier et de quantifier des défauts tels que les taches sombres, les variations de luminosité ou les irrégularités de couleur.

3. Peut-on l’utiliser pour les écrans et l’éclairage automobiles ?

Tout à fait ! Les colorimètres d’imagerie sont souvent utilisés pour évaluer les écrans de tableau de bord, les HUD (affichages tête haute) et l’éclairage d’ambiance dans les véhicules.

4. Quels sont les critères à prendre en compte lors de l’achat d’un colorimètre d’imagerie ?

• Précision et rapidité des mesures
• Résolution du capteur
• Types d’écrans pris en charge, y compris la capacité à gérer les problèmes de gradation
• Fonctionnalités logicielles et compatibilité avec l’automatisation
• Coût et assistance du fabricant

Les défis liés au colorimètre d’imagerie

Les colorimètres d’imagerie s’appuient sur des caméras équipées de filtres photométriques pour capturer des données de luminance et de couleur sur une zone spatiale donnée, mais ils présentent des difficultés inhérentes qui nécessitent un étalonnage à l’aide d’un spectroradiomètre. Voici une analyse technique détaillée expliquant pourquoi cet étalonnage est essentiel :

1. Étalonnage du champ plat et uniformité

• Défi:
  Les colorimètres d’imagerie mesurent l’intensité lumineuse et la couleur sur l’ensemble du capteur d’image (par exemple, un capteur CMOS ou CCD). Ces capteurs peuvent présenter une sensibilité non uniforme sur l’ensemble de leur surface, ce qui entraîne des imprécisions telles que des gradients de luminosité et de couleur dans les données mesurées.
• Solution:
  L’étalonnage à l’aide d’un spectroradiomètre garantit que le colorimètre d’imagerie compense les variations de sensibilité d’un pixel à l’autre, produisant ainsi une réponse « à champ plat ». Cette correction garantit une mesure homogène sur l’ensemble du champ de vision (FOV).

source des données : techtarget

2. Dépendance par rapport à l’angle de vision et aberrations optiques

• Défi:
  Les colorimètres d’imagerie sont sujets à des erreurs d’angle de vision pour les raisons suivantes :
  • Les éléments optiques de l’appareil photo (objectifs) peuvent entraîner des distorsions spatiales, des aberrations chromatiques et des effets de vignettage (les bords apparaissant plus sombres).
  • La lumière qui pénètre dans l’objectif sous des angles obliques peut ne pas traverser les filtres et les lentilles de manière uniforme, ce qui peut entraîner des imprécisions au niveau des couleurs et de la luminance.
• Solution:
  Un spectroradiomètre permet d’effectuer une mesure ponctuelle précise à un angle de référence, généralement perpendiculaire à la surface mesurée. En comparant ces résultats aux mesures du colorimètre d’imagerie, il est possible d’appliquer des corrections afin de tenir compte des dépendances liées à l’angle de vision et des distorsions optiques.

3. Incompatibilité spectrale des filtres

• Défi:
  Les colorimètres d’imagerie utilisent des filtres RVB ou XYZ pour reproduire la réponse de l’œil humain (norme CIE 1931). Cependant :
  • Ces filtres constituent des approximations et peuvent ne pas correspondre parfaitement aux fonctions de correspondance des couleurs de la CIE.
  • Tout écart (incohérence spectrale) entraîne des erreurs dans les mesures de couleur, en particulier lors de la mesure de sources lumineuses présentant des spectres complexes, comme les OLED ou les microLED.
• Solution:
  Un spectroradiomètre mesure directement la distribution spectrale de puissance de la source lumineuse. Ces données servent à calibrer les filtres du colorimètre, afin de compenser les écarts et de garantir la précision des valeurs colorimétriques (par exemple, CIE XYZ, u’v’, CCT).

4. Étalonnage temporel et spatial

• Défi:
  Les colorimètres d’imagerie peuvent présenter une dérive au fil du temps en raison du vieillissement des capteurs, des conditions environnementales ou de facteurs mécaniques. Par ailleurs, des non-linéarités spatiales (par exemple, des différences de réponse à travers le champ de vision) peuvent apparaître au cours de la production.
• Solution:
  Un réétalonnage périodique à l’aide d’un spectroradiomètre garantit que le colorimètre d’imagerie reste traçable par rapport à un étalon, ce qui permet de maintenir sa précision au fil du temps. Cela implique également de corriger les erreurs de linéarité en fonction des niveaux de luminosité.

Résumé des raisons pour lesquelles l’étalonnage est indispensable

Les colorimètres d’imagerie exploitent des données spatiales couvrant des milliers, voire des millions de pixels, tandis que les spectroradiomètres excellent dans les mesures ponctuelles offrant une grande fidélité spectrale. En se référant aux données du spectroradiomètre :

• Étalonnage du champ plat permet de corriger les irrégularités sur le capteur d’image.
• Corrections de l’angle de vue atténuent les erreurs liées à l’optique de la caméra.
• Étalonnage spectral permet de compenser les décalages entre les filtres.
• Traçabilité et précision sont préservées dans le temps, garantissant ainsi la fiabilité dans diverses applications.

Cette complémentarité permet aux colorimètres d’imagerie de fournir des mesures rapides et à résolution spatiale, tout en conservant la grande précision propre aux spectroradiomètres.

Conclusion

Le colorimètre UPRtek Imaging est un instrument extrêmement polyvalent, largement utilisé dans le contrôle qualité, les tests d’affichage et les environnements de production. Ses fonctionnalités avancées en font le choix incontournable pour les professionnels qui ont besoin d’évaluer efficacement et rapidement des systèmes visuels et d’éclairage complexes. Contrairement aux outils de mesure ponctuels, les colorimètres par imagerie analysent des surfaces entières en une seule prise de vue, ce qui en fait la solution la plus efficace pour les évaluations à haut débit.

Nous avons mis au point des méthodes de calcul permettant d’analyser les données issues de la détection optique, ce qui implique le recours à des techniques de traitement du signal visant à améliorer la précision des mesures.

Les colorimètres d’imagerie d’UPRtek proposent une gamme de solutions adaptées à différentes résolutions, notamment les modèles MA120S/MA120C (12 MP), MA310S (31 MP) et MA650S (65 MP), afin de répondre à divers besoins de mesure dans différentes applications. Le colorimètre d’imagerie le plus performant jamais conçu.

Des pixels à la perfection :
La mesure des couleurs redéfinie par le colorimètre UPRtek Imaging

Références

1. Wuyi Ming, Shengfei Zhang, Xuewen Liu, Kun Liu, Jie Yuan, Zhuobin Xie, Peiyan Sun, Xudong Guo (2021). Étude sur la détection des défauts de type « mura » dans les écrans à cristaux liquides à l’aide de la vision artificielle. Numéro spécial : Les cristaux liquides en Chine
   https://www.mdpi.com/2073-4352/11/12/1444?utm_source=chatgpt.com
2. Rahul Awati (2022). champ de vision (FOV).
   https://www.techtarget.com/whatis/definition/field-of-view-FOV
3. Li-Te Fang,¹ Hsin-Chia Chen,¹ I-Chieh Yin,¹ Sheng-Jyh Wang,¹ Chao-Hua Wen,² Cheng-Hang Kuo³ (2006) Système de détection automatique des défauts « mura » pour les écrans à cristaux liquides
   1Université nationale Chiao Tung (Taïwan) / 2Association taïwanaise des écrans TFT-LCD (Taïwan) / 3Institut de recherche en technologie industrielle (Taïwan) https://opticalengineering.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/6070/60700G/Système-de-détection-automatique-des-irrégularités-pour-les-écrans-à-cristaux-liquides/10.1117/12.650686.short?utm_source=chatgpt.com
4. Xie, Bin ; Hu, Run ; Chen, Qi ; Yu, Xingjian ; Wu, Dan ; Wang, Kai ; Luo, Xiaobing. (2015). Conception d’une lentille de forme libre adaptative à film d’amélioration de la luminosité visant à optimiser les performances globales d’un rétroéclairage à diodes électroluminescentes à éclairage direct. Applied Optics. 54. 5542. 10.1364/AO.54.005542. https://www.researchgate.net/figure/Spatial-luminance-distribution-of-the-backlight-system-including-a-diffuser-sheet_fig11_279210355
5. BenQ (2024) L’importance de l’uniformité pour afficher des images précises à l’écran.
   https://www.benq.com/en-us/knowledge-center/knowledge/screen-uniformity.html
   
6. Mark Williamson. (2018). Optique pour la vision industrielle de haute précision
   https://www.qualitymag.com/articles/94676-optics-for-high-accuracy-machine-vision

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