Teollisuuskameroiden käyttö pikseli-pikseliltä tehtävään kirkkaus- ja värikyvykkyyden kalibrointiin päällä 4K COB LED-näytöissä on huomattavasti monimutkaisempaa kuin perinteinen SMD-kalibrointi.
Haaste johtuu kahdesta teknologiasta, jotka päällekkäin vaikuttavat samanaikaisesti:
Yhdessä ne saavuttavat optisen kuvantamisen, liikkeen ohjauksen ja kalibrointialgoritmien rajat.
Toisin kuin perinteiset SMD-näytöt, COB-paneelit eivät toimi eristettyinä pistemäisinä valolähteinä. Sen sijaan ne toimivat enemmän jatkuvina pinnallisina säteilijöinä optisten hajautuskerrosten kanssa. Kun insinöörit yhdistävät tämän P1,25 tai pienempiin pikselitiukkuuksiin, standardit LED-kalibrointimenetelmät eivät enää toimi luotettavasti.
Alla on täydellinen insinöörityön työnkulku, jota käytetään nykyaikaisten korkealuokkaisten COB-kalibrointijärjestelmien suunnittelussa.
Teollisuuskamera on koko kalibrointijärjestelmän ydinosa.
4K COB-näyttö sisältää miljoonia tiukasti pakattuja pikseleitä, joten kameran on kyettävä tallentamaan erinomaisen tarkasti hyvin hienoja kirkkaus- ja värimuutoksia.
| Parametrit | 4K COB -kalibrointivaatimukset | Suositeltu määrittely |
|---|---|---|
| Resoluutio | On tallennettava hienojakoista moduulitasoista yksityiskohtaa | ≥12 MP |
| Anturityyppi | Korkea herkkyys alhaisen harmaasävyn tallentamiseen | ≥1-tuumainen sensori |
| Dynaaminen alue | Säilytetään alhaisen harmaasävyn yksityiskohdat | ≥12-bittinen (14-bittinen suositeltava) |
| Spektrivaste | Vastaa ihmisen visuaalista havaintokykyä | CIE 1931 XYZ -kalibrointituki |
| Data-liittymä | Käsittelee valtavia määriä reaaliaikaista dataa | 10GigE / Camera Link / CoaXPress |
| Linssityyppi | Minimoitu vääristymä | Telekeskityksellinen tai erinomaisen alhainen vääristymä -linssi |
Tyypillisiä korkealuokkaisia antureita ovat:
resoluutiolla noin 4096×3000.
4K COB -näyttö käyttää usein pikselivälejä, jotka ovat pienempiä kuin P1,25.
Esimerkiksi yksittäinen 320×180 mm:n kokoinen moduuli voi jo sisältää yli 25 000 pikseliä.
Tarkan kalibroinnin saavuttamiseksi insinöörit vaativat yleensä:
Jokaisen LED:n säteilyalueen on kattava vähintään 3×3 kamerapikseliä.
Tämä noudattaa Nyquistin näytteenottoperiaatetta ja mahdollistaa järjestelmän oikeanlainen havaitseminen:
Ilman riittävää optista näytteenottotiukkuutta kalibrointitarkkuus laskee dramaattisesti.
Yksi kamera ei yleensä pysty tallentamaan koko 4K-näyttöä riittävällä tarkkuudella.
Kalibrointijärjestelmät perustuvat siksi tarkkuusliikkeiden mahdollistaviin liikkeenalustoihin.
Tyypillisiä konfiguraatioita ovat:
Näissä järjestelmissä vaaditaan toistettavuutta parempaa kuin ±5 μm.
Suurten näyttöjen skannaamisen yhteydessä järjestelmä tallentaa useita päällekkäisiä kuvialueita ja yhdistää ne myöhemmin laskennallisesti.
Luotettavan yhdistämisen varmistamiseksi:
COB:n alhaisen harmaasävyn kalibrointi on erittäin herkkä ympäristövalolle.
Kalibrointi suoritetaan siksi yleensä ohjatussa tummassa huoneessa, jossa:
Jopa pienimmätkin sivuheittoheijastukset voivat vääristää alhaisen kirkkauden mittauksia.
Tämä on suurin yksittäinen ero.
| Ominaisuus | SMD LED | COB LED |
|---|---|---|
| Emissiotyyppi | Pistevalolähde | Pintavalolähdettä |
| Pikselin rajat | Terävä ja selkeä | Pehmeytä ja hajaantunutta |
| Optinen käyttäytyminen | Lähes Lambertinomainen | Vaikutettu harmaan muovikerroksen kaarevuudella |
| Alhainen harmaasävyinen ulkonäkö | Näkyvät pisteet | Sileä pinnan emissio |
Perinteiset SMD-kalibrointialgoritmit perustuvat voimakkaasti LED-paketin keskipisteen paikantamiseen.
Tämä menetelmä ei toimi COB:n kanssa.
Koska COB käyttää jatkuvaa fosfori- ja kotelointikerrosta, valo leviää naapurialueille. Pikselien rajat hämärtyvät eivätkä ole terävästi määriteltyjä.
Keskipisteen tunnistamisen sijasta COB-kalibrointijärjestelmät käyttävät:
Nämä menetelmät arvioivat kunkin pikselin tehollista optista keskustaa tarkemmin.
Lisäksi epätasainen fosforikerroksen paksuus voi aiheuttaa sisäisiä kirkkausgradientteja yhden pikselin alueella.
Siksi algoritmit usein laskevat painotettuja alueellisia keskiarvoja sen sijaan, että ne luottaisivat yksittäisiin mittauksiin.
COB-kontrastisuorituskyky riippuu voimakkaasti PCB:n pinnan mustuudesta.
Erityisesti eri PCB-erät voivat kuitenkin olla huomattavasti erivärisiä.
Jotkin alustat saattavat ylittää:
δE > 3
jo ennen valaistuksen käynnistymistä.
Siksi nykyaikaiset kalibrointijärjestelmät tallentavat myös:
Algoritmi korjaa sitten ei ainoastaan emissioiden valoa, vaan myös taustapinnan heijastusta.
Tämä on erityisen tärkeää korkean kontrastisuuden HDR-sovelluksissa.
Koko 4K COB-näytön suora yksittäinen kalibrointi on yleensä epäkäytännöllistä.
Sen sijaan insinöörit käyttävät hierarkkista työnkulkuja.
Kamera kuvaa yksittäisiä moduuleja lähietäisyydestä.
Tyypillinen etäisyys:
Tällä vaiheella järjestelmä tuottaa:
Kamera siirtyy kauemmas ja kuvaa useita kabinetteja samanaikaisesti.
Tyypillinen etäisyys:
Tässä vaiheessa korjataan:
Lopuksi laajakulmaisen järjestelmän avulla kuvataan koko näyttö.
Tyypillinen etäisyys:
Tässä vaiheessa kompensoidaan:
Joskus jopa korkearesoluutioiset kamerat eivät pysty erottelemaan täysin pieniä COB-pikseleitä.
Näissä tapauksissa insinöörit käyttävät laskennallisia yliselkeytysmenetelmiä.
Menetelmät ovat muun muassa:
Kamera siirtyy fyysisesti murto-osan pikselistä välillä kuvienottojen välillä.
Ohjelmisto palauttaa sitten laskennallisesti korkearesoluutioisemmat kirkkausjakaumat.
Tämä parantaa merkittävästi tarkkuutta ilman, että vaaditaan liian kalliita antureita.
Järjestelmä määrittää ensin pikseli-pikseli-kuvauksen välille:
Insinöörit käyttävät yleensä shakkilautakalibrointitavoitteita yhdessä vääntymäkorjauksen kanssa.
COB:n sumeiden optisten reunojen käsittelyyn järjestelmä käyttää:
tunnistaa pikselialueet tarkasti.
Jokaista LED-pikseliä kohti järjestelmä tallentaa:
Käyttäen HDR-moniesityskuvantamista, joka kattaa:
Tämä säilyttää sekä korkean valoisuuden että varjotiedot.
Teollisuuskamerat eivät tuota suoraan todellisia värisävyarvoja.
Siksi insinöörit kalibroivat kameran vastauksen käyttäen:
Tämä muuntaa anturin RGB-tiedot CIE XYZ-väriavaruuteen.
Järjestelmä luo kalibrointihakutaulukot jokaiselle pikselille.
Algoritmi normalisoi yleensä kaikki pikselit suhteessa himmeimpään hyväksyttävään viitepisteeseen.
Järjestelmä säätää RGB-kertoimia, jotta pikselit ovat linjassa kohdevalkopisteen ja värilämpötilan kanssa.
Koska COB-kapselointikerrokset ovat jatkuvia, vierekkäiset pikselit vaikuttavat toisiinsa optisesti.
Tämä aiheuttaa optisen häiriön.
Sen korjaamiseksi edistyneet järjestelmät käyttävät:
erottamaan päällekkäiset valokomponentit.
Tämä vaihe on ratkaisevan tärkeä erinomaisen pienipisteikköisille näytöille.
Korjauskertoimien luomisen jälkeen järjestelmä lataa ne seuraaviin:
Näyttöä testataan sen jälkeen varmennustestauksella.
Tyypillisiä suorituskyvyn tavoitteita ovat:
| Metrinen | Kohde |
|---|---|
| Kirkkauden tasaisuus | ≥95% |
| Värisävyjen yhdenmukaisuus | δE ≤ 1,5 |
| Alhainen harmaasävylineaarisuus | Näkyvää askellusta ei esiinny alle 32 harmaasävyllä |
Vertailua varten kalibroimattomat näytöt näyttävät usein vain 70–80 %:n kirkkauden tasaisuutta.
| Haasteet | Perimmäinen syy | Tekninen ratkaisu |
|---|---|---|
| Vähäinen harmaasävyinen vilkunta | Heikko alavirtatason yhtenäisyys | Sovita valaistuksen ajoitus näytön päivityssykliin |
| Katselukulmasta riippuva värisiirtyminen | Harppausaineen taittumisilmiöt | Monikulmaisen LUT-korjauksen käyttö |
| Lämpötilahajoaminen | Lämpötilan nousu kalibroinnin aikana | 30 minuutin lämpötilan vakautuminen |
| Moiré-kuvioiksi | Anturiverkon häiriö | Pieni kameran kallistus tai optinen alapäästösuodatin (LPF) |
| Valtava 4K-datan määrä | Erittäin suuri LUT-koko pikseliä kohden | Tappioton pakkaus ja reaaliaikainen purku |
Perinteinen SMD-kalibrointi keskittyy pääasiassa diskreettien pistelähteiden korjaamiseen.
COB-kalibroinnin on hallittava lisäksi:
Kun insinöörit yhdistävät nämä tekijät miljooniin pikseleihin 4K-näytössä, kalibrointi muodostuu monitieteiseksi järjestelmäksi, johon liittyy:
Siksi korkealuokkaisten COB-kalibrointijärjestelmien kehittäminen on edelleen yksi LED-näyttöjen alalla teknisesti vaativimmista aloista tänä päivänä.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
SR
UK
VI
ET
HU
TH
TR
FA
AF
MS
GA
HY
AZ
MN
UZ
