Ipari kamerák használata a következő műveletek elvégzésére pixelenkénti fényerő- és színkoordináta-kalibrálás a 4K COB LED-kijelzők sokkal összetettebb, mint a hagyományos SMD-kalibrálás.
A kihívást két technológia egyidejű átfedése okozza:
Ezek együttesen az optikai képalkotást, a mozgásvezérlést és a kalibrálási algoritmusokat is határig terhelik.
Ellentétben a hagyományos SMD-kijelzőkkel, a COB-panelek nem úgy viselkednek, mint elkülönült pontszerű fényforrások. Inkább folyamatos felületi sugárzókként működnek optikai diffúziós rétegekkel. Amint a mérnökök ezt összekombinálják a P1,25-ös vagy kisebb pixel-távolsággal, a szokásos LED-kalibrálási módszerek már nem működnek megbízhatóan.
Az alábbiakban a modern, nagyfokú minőségű COB-kalibráló rendszerekben alkalmazott teljes mérnöki munkafolyamat látható.
Az ipari kamera az egész kalibrációs rendszer központi eleme.
Egy 4K COB-kijelző milliókra számítható sűrűn elhelyezett képpontot tartalmaz, ezért a kamerának rendkívül finom fényerő- és színváltozásokat kell nagy pontossággal rögzítenie.
| Paraméter | 4K COB-kalibrációs követelmény | Ajánlott műszaki adat |
|---|---|---|
| Felbontás | Finom modulszintű részletek rögzítése szükséges | ≥12 MP |
| Érzékelőtípus | Magas érzékenység alacsony szürkeségi szintek rögzítéséhez | ≥1 hüvelykes érzékelő |
| Dinamikus tartomány | Alacsony szürkeségi szintű részletek megőrzése | ≥12 bites (14 bites ajánlott) |
| Spektrális válasz | Az emberi látásérzékeléshez igazítva | CIE 1931 XYZ kalibrációs támogatás |
| Adatátviteli interfész | Nagy mennyiségű valós idejű adat feldolgozása | 10 GigE / Camera Link / CoaXPress |
| Lencstype | Torzítás minimalizálása | Telecentrikus vagy extrém alacsony torzítású objektív |
Tipikus nagyvégű érzékelők például:
kb. 4096×3000 felbontással.
Egy 4K COB-kijelző gyakran pixel-pitch-ot használ, amely kisebb, mint P1,25.
Például egyetlen, 320×180 mm méretű modulban már több mint 25 000 pixel is lehet.
Pontos kalibráció eléréséhez az mérnökök általában a következőket igénylik:
Minden LED-kibocsátási területnek legalább 3×3 kamerapixelt kell elfoglalnia.
Ez követi a Nyquist-mintavételezési elveket, és lehetővé teszi a rendszer számára, hogy megfelelően észlelje:
A megfelelő optikai mintavételezési sűrűség hiányában a kalibráció pontossága drasztikusan csökken.
Egyetlen kamera általában nem képes elegendő pontossággal rögzíteni az egész 4K kijelzőt.
Ezért a kalibrációs rendszerek precíziós mozgatási platformokra támaszkodnak.
Tipikus konfigurációk:
Ezeknek a rendszereknek ±5 μm-nél jobb ismételhetőséget kell biztosítaniuk.
Nagy kijelzők pásztázásakor a rendszer több egymást átfedő képterületet rögzít, majd ezeket később számítógéppel összeilleszti.
A megbízható összeillesztés érdekében:
A COB alacsony szürkeárnyalatos kalibráció rendkívül érzékeny a környező fényre.
Ezért a kalibráció általában egy szabályozott sötét szobában történik, amely a következő feltételekkel rendelkezik:
Még a legkisebb szórt visszaverődések is torzíthatják az alacsony fényerősségű méréseket.
Ez a legnagyobb különbség.
| A tulajdonságok | SMD LED | COB LED |
|---|---|---|
| Kibocsátás típusa | Pontszerű fényforrás | Felületi fényforrást |
| Képpont határa | Éles és tiszta | Lágy és szórt |
| Optikai viselkedés | Közel-lambertian | A gyanta görbülete miatt érintett |
| Alacsony szürkeárnyalatú megjelenés | Látható pontok | Simított felületi sugárzás |
A hagyományos SMD kalibrációs algoritmusok erősen támaszkodnak az egyes LED-csomagok középpontjának meghatározásához.
Ez a módszer nem működik COB esetén.
Mivel a COB folyamatos foszfor- és burkolórétegeket használ, a fény szomszédos területekre terjed. A képpont-határok elmosódottak lesznek, nem éles határvonalakkal.
A középpont-detektálás helyett a COB kalibrációs rendszerek a következőket használják:
Ezek a módszerek pontosabban becslik meg minden képpont hatékony optikai középpontját.
Emellett a foszforréteg egyenetlen vastagsága belső fényerő-gradienseket eredményezhet egyetlen képpont területén belül.
Ezért az algoritmusok gyakran súlyozott régió-átlagokat számítanak ki, nem pedig egyetlen pontmérésre támaszkodnak.
A COB kontrasztminőség erősen függ a nyomtatott áramkör (PCB) felületének feketeségétől.
Ugyanakkor különböző PCB-kötegek gyakran jelentős színeltérést mutatnak.
Egyes alapanyagok meghaladhatják a következő értéket:
δE > 3
még a megvilágítás megkezdése előtt.
Ezért a modern kalibrációs rendszerek a következőket is rögzítik:
Az algoritmus ezután nemcsak az emitált fényre, hanem a háttér felületi visszaverődésére is korrigál.
Ez különösen fontossá válik a nagy kontrasztú HDR-alkalmazásokban.
Egy teljes 4K COB-kijelző közvetlen, egyszeri kalibrációja általában gyakorlatilag lehetetlen.
Ehelyett a mérnökök hierarchikus munkafolyamatot alkalmaznak.
A kamera közelről rögzíti az egyes modulokat.
Tipikus távolság:
Ezen a szakaszon a rendszer a következőket állítja elő:
A kamera hátrébb mozog, és egyszerre több szekrényt is rögzít.
Tipikus távolság:
Ez a szakasz a következőket korrigálja:
Végül egy nagyszögű rendszer rögzíti a teljes kijelzőt.
Tipikus távolság:
Ez a fázis kiegyenlíti a következőket:
Néha még a nagy felbontású kamerák sem képesek teljesen feloldani a kis COB pixeleket.
Ezekben az esetekben a mérnökök számítógéppel támogatott szuperfelbontásos technikákat alkalmaznak.
A módszerek közé tartoznak:
A kamera fizikailag eltolódik egy-egy pixel tört részével az expozíciók között.
A szoftver ezután számítógéppel újraépíti a magasabb felbontású fényességeloszlást.
Ez jelentősen javítja a pontosságot anélkül, hogy rendkívül drága érzékelőkre lenne szükség.
A rendszer először képpontról-képpontra leképezést hoz létre a következők között:
A mérnökök általában sakktáblaszerű kalibrációs céltárgyakat és torzításkorrekciót alkalmaznak.
A COB elmosódott optikai szélei esetén a rendszer a következőket alkalmazza:
a képpont-tartományok pontos azonosításához.
Minden LED-képpontra a rendszer rögzíti:
HDR többexpozíciós képfelvétellel, amely lefedi:
Ez megőrzi a kiemelt és az árnyékolt részek információit is.
Az ipari kamerák nem adják közvetlenül a valódi színképességi értékeket.
Ezért a mérnökök a kamera válaszát a következők szerint kalibrálják:
Ez az érzékelő RGB-adatokat CIE XYZ színrendszerbe alakítja át.
A rendszer minden képpont számára kalibrációs keresőtáblázatokat generál.
Az algoritmus általában minden képpontot a legelsötétíthető elfogadható referenciaponthoz viszonyítva normalizál.
A rendszer az RGB-erősítéseket úgy állítja be, hogy a képpontok illeszkedjenek a célfehér pont és a szín-hőmérséklet szabványaihoz.
Mivel a COB burkolási rétegek folytonosak, a szomszédos képpontok optikailag befolyásolják egymást.
Ez optikai kereszthatás kialakulását eredményezi.
A korrekciójához fejlett rendszerek alkalmazzák:
a fedő fényhozzájárulások elkülönítésére.
Ez a lépés kritikus fontosságú az ultrafinom léptékű kijelzőknél.
A korrekciós együtthatók létrehozása után a rendszer feltölti őket a következőbe:
Ezután a kijelző ellenőrző teszten megy keresztül.
Tipikus teljesítménycélkitűzések:
| A metrikus | Cél |
|---|---|
| Fényerő egyenletessége | ≥95% |
| Színkoordináta-egyezés | δE ≤ 1,5 |
| Alacsony szürkeárnyalatos lineáris viselkedés | Nem látható lépcsőzés 32 szürkeárnyalat alatt |
Összehasonlításként a kalibrálatlan kijelzők gyakran csak 70–80%-os fényerő-egyenletességet mutatnak.
| Kihívás | Gyökérok | Mérnöki megoldás |
|---|---|---|
| Alacsony szürkeárnyalatos villogás | Gyenge alacsony áramú konzisztencia | A megvilágítás szinkronizálása a frissítési ciklusokkal |
| Nézőszögfüggő színeltolódás | Műgyanta-törési hatások | Több szögből való LUT-kiegyenlítés |
| Hőmérsékleti elterjedés | Kalibrálás közbeni hőmérséklet-emelkedés | 30 perces hőmérséklet-stabilizáció |
| Moiré minták | Érzékelő rács interferenciája | Enyhe kameradőlés vagy optikai LPF |
| Hatalmas 4K adatmennyiség | Nagyon nagy pixelenkénti LUT-méret | Veszteségmentes tömörítés és valós idejű dekompresszió |
A hagyományos SMD kalibráció főként diszkrét pontforrás-korrekcióra összpontosít.
A COB kalibrációnak továbbá kezelnie kell:
Amikor a mérnökök ezeket a tényezőket összekombinálják a 4K kijelző millió pixelével, a kalibráció egy többdiszciplináris rendszerré válik, amely magában foglalja:
Ezért a nagyvégű COB kalibrációs rendszerek ma is az LED-kijelző-ipar egyik legtechnikailag igényesebb területe maradtak.
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
