CN101814264B - 一种ccd式的光学品质测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CCD式的光学品质测量装置，该装置以一数字式的视觉装置将影像讯号传送至计算机，经特性化系数的转换，将影像的像素读值转换成具光度单位的辉度读值与CIE1931的x与y读值。本发明经一特性化的比对系数修正后即可与任一辉度、色度计进行数据比对，为一白光平面发光源的辉度、色度与均匀性的光学品质是否符合标准的测量装置，适合应用在研发单位的产品开发实验室与生产在线，快速的检出全画面光学性能与品质程度，缩短产品设计周期与降低随机性与批次性不良的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学品质测量装置，具体的涉及一种CCD式的光学品质测量装置。
背景技术
LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)由BLU(Back Light Unit，背光模块)作为发光源并以LCM(Liquid Crystal Module，液晶模块)显像，发光源的光学品质(例如：辉度、色度，均匀度，MURA)直接影响LCD的性能。一般的辉度、色度计仅能单点量测，或是搭配X-Y table逐点量测，此种量测方式需花费时间且不符合量产效益更无法全面的对发光源进行品质管控。
LCD的各零组件的材料及结构决定了该LCD的辉度、色度及均匀性的表现，有效率且全面性的检出LCD的光学品质，及时发现问题并解决，对制造商与使用者兼具有双赢的优势。以LCD内的BLU发光源为例，目前多半使用单点量测的辉度、色度计并搭配一X-Y table作为光学品质的检测装置，经人工操作定位后并依VESA(Video Electronics Standards Association，视讯电子标准协会)规范的量测点数与位置对该BLU进行逐点量测，此种检测方式费时且因需经人工定位而有被测点重复性与再现性是否一致的疑虑。由于检测时间长，且无法对整个发光源做整面性的量测，虽然可以进行随机抽样但仍会出现有问题的区域不落在VESA量测点位置的风险，无法真正有效率对品质把关并降低批量性或随机性不良的风险。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种CCD式的光学品质测量装置，该装置可快速的检测出数字取像子系统视角内的平面光源的光学品质。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种CCD式的光学品质测量装置，包括有一可更换镜头的数字取像子系统，所述数字取像子系统包含一CCD(Charge Couple Device，电荷耦合组件)camera，所述CCD camera上设有多组成像镜头，所述数字取像子系统与一计算机的数字讯号接口形成一单向的数据传送路径。
进一步的，所述计算机的硬盘中含有一辉度运算子系统、色度运算子系统与均匀性运算子系统，此三项子系统由一人机接口管理并做为一白光平面光源的光学品质测量装置的操作平台。
进一步的，所述数字取像子系统安装在一可调整高度的支架上，所述支架安装在一可承载大小为1”-27”的平面发光源的基座上。
优选的，所述支架可根据所述基座上平面光源机构的厚度，来调整所述成像镜头的前缘与待测物表面的相对距离为30或65厘米。
进一步的，所述辉度运算子系统以一白光平面光源为参考并选择较均匀的区域建立像素与辉度的特性化转换系数，转换结果由人机接口立即显示。
进一步的，所述色度运算子系统将数字取像子系统的RGB读值经一特性化矩阵转换成CIE1931的x与y，转换结果由人机接口立即显示。
进一步的，所述均匀性运算子系统以一彩色图形显示均匀性分布，依VESA定义的均匀性表示式由人机接口做定量显示。
进一步的，所述人机接口管理平台供使用者依其量测需求在此接口设定量测参数与品质的允收范围，比较的结果若落在品质的允收范围内则为良品，反之为NG品。
本发明以一数字式的视觉装置将影像讯号传送至计算机，经特性化系数的转换，将影像的像素读值(digital count)转换成具光度(photometry)单位的辉度读值(nits)与CIE(International Commission on Illumination，国际照明委员会)1931的x与y读值。本发明经一特性化的比对系数修正后即可与任一辉度、色度计进行数据比对，为一平面发光源的辉度(Luminance)、色度(Chromatic)与均匀性(Uniformity)的光学品质是否符合标准的测量装置，适合应用在研发单位的产品开发实验室与生产在线，快速的检出全画面光学性能与品质程度，缩短产品设计周期与降低随机性与批次性不良的风险。
本发明的装置的人机接口定性的提供彩色图形显示均匀性分布，亦定量的显示光学性能的数值，当待测物的光学性能超出品质规范的设定——即为品质不良(NG)，当NG数超过厂内规范则立即停线进行异常排除程序，降低厂内损失与防堵NG产品流至客户端。
本发明的CCD式光学品质测量装置具低成本与操作简易的优点，以更换镜头的方式并不需搭配X-Y table即可检出大小为1”-32”的平面光源，量测前不需经人工方式进行选点与定位，通过数字取像子系统的智能处理即可以自动或半自动模式定义出量测点的分布。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是本发明的一种CCD式的光学品质测量装置的结构示意图。
图2是本发明的辉度运算子系统示意图。
图3是本发明的色度运算子系统示意图。
图4是本发明的均匀性运算子系统示意图。
图5是VESA定义的5点、9点、13点与25点的量测位置与位置定义规则之示意图。
图6是本发明的人机界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的介绍。
请参考图1所示，为本发明的一种CCD式的光学品质测量装置的结构示意图，本发明的一种CCD式的光学品质测量装置包括有一可更换镜头的数字取像子系统，所述数字取像子系统包含一CCD camera 13，所述CCD camer13上设有多组成像镜头14(图标仅以一镜头图标标示)，所述数字取像子系统与一计算机15的数字讯号接口形成一单向的数据传送路径。
图2为本发明的辉度运算子系统，其储存于所述计算机15的硬盘(未标示于图中)内，该子系统由一白光平面光源为参考，经Gamma数学函数修正CCDcamera 13的线性度后并选择发光源较均匀的区域建立像素与辉度的特性化转换系数(未标示于图中)，此系数亦同时修正CCD camera 13经成像镜头14成像后的中间亮旁边暗21的现象，如均匀的面(不均匀性＜4％)22所示。
图3为本发明的色度运算子系统，其储存于所述计算机15的硬盘(未标示于图中)内，由一特性化转换矩阵32(图中矩阵的维度仅为参考)将CCDcamera 13的RGB读值33转换成辉、色度计的x与y读值31(此特性化转换矩阵的系数依CCD camera13与成像镜头14的特性不同而不同)。
图4为本发明的均匀性运算子系统，其依VESA定义的均匀性计算方式以一彩色图形显示其均匀性分布，其中VESA定义的5点、9点、13点与25点的量测位置分别如图5的51、52、53、54所示，点数若不在此范围(例如：36点、49点或100点)则依VESA的量测点位置定义规则类推。
图6为本发明的人机界面示意图，其为一执行文件并以窗口方式显示，储存于所述计算机15的硬盘(未标示于图中)，图6(a)包含有一影像显示组件61、一均匀性图形显示组件62、一辉度、色度与均匀性数值显示组件63、一CIE 1931色度图形组件64、一直方图显示组件65与一品质判定组件66和MURA显示组件67。其中影像显示组件61，显示数字取像子系统镜头视角范围内的影像，经由自动或半自动的选点方式定义出量测位置；均匀性图形显示组件62，以一彩色图形显示影像显示组件61之发光区域内的辉度分布；辉度、色度与均匀性数值显示组件63，定量的显示辉度运算子系统、色度运算子系统、与均匀性运算子系统的结果，由一对话窗口(未标示于图中)输入一特性化的比对系数修正后即可与任一辉度、色度计进行数据比对；CIE 1931色度图形组件64，辅助使用者了解待测的平面光源的色度坐标落在何种颜色区间；直方图显示组件65，辅助数字取像子系统决定适当的曝光时间，防止太亮或太暗的现象发生；品质判断组件66，当辉度、色度与均匀性数值显示组件63的数值不落在使用者设定的品质允收区间，即以红色方块警示为NG，反之则以绿色方块表示Pass；图6(b)为选择量测点对话框组件，使用者可根据需求选择VESA 5点、9点、13点、25点或是自行定义点数。只要是白光平面发光源即可运用本创作之品质测量装置予以评断品质的程度并分类Pass或是NG。
当使用本发明对一平面发光源进行品质评估时，只要待测光源置于所述数字取像子系统的视角范围内即可，若待测光源的平面尺寸为1”-5”，使用适合的成像镜头14并调整支架12高度，使成像镜头14前缘与待测光源表面之相对距离为30厘米，若待测光源的平面尺寸为6”-22”或10”-32”，使用适合的成像镜头14并调整支架12高度，使成像镜头14前缘与待测光源表面之相对距离为65厘米。
目前本发明所提出的CCD式的光学品质测量装置，以多次取像降低随机误差并以特性化系数的方式修正系统误差，透过窗口化的人机接口，其操作参数均可经由该计算机15加以设定，使用者能够轻易的使用并快速的了解待测物品的光学品质，表1为该种白光平面发光源的光学品质测量装置规格表。
| 项目 | 尺寸 | 范围 | 表示单位 | 准确度 | 重复性 |
| 辉度 | 1”-32” | 100-10,000 | nits(cd/m2) | ±4％ | ±1％ |
| 色度 | 1”-32” | x：0.26-0.4y：0.26-0.4 | CIE1931x & y | ±0.02 | ±1％ |
| 均匀性 | 1”-32” | 以01表示 |
表1
*6”以上的待测物的设定距离为65厘米，6”以下为30厘米；
*辉度准确性依镜头不同而不同，经修正系数修正后的准确度为±4％；
*色度准确性依发光体特性不同而不同，经修正系数修正后的准确度为±0.02；
综上所述，本发明的CCD式的光学品质测量装置具有以下特点：(1)全画面灰度/色度/均匀性量测；(2)具低成本与简易且快速的操作优势；(3)检测点数支持VESA standard且依该规范进行点数扩充；(4)适于品管、研发、实验室及生在线实时检测。
以上对本发明实施例所提供的CCD式的光学品质测量装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，因此凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种CCD式的光学品质测量装置，其特征在于：包括一可更换镜头的数字取像子系统；所述数字取像子系统包含一CCD照相机，所述CCD照相机上设有多组成像镜头；所述数字取像子系统安装在一可调整高度的支架上；所述支架安装在一可承载大小为1”-27”的平面发光源的基座上；所述数字取像子系统与一计算机连接；所述计算机的硬盘中含有一辉度运算子系统、一色度运算子系统与一均匀性运算子系统，此三项子系统由一人机接口管理并做为一白光平面光源的光学品质测量装置的操作平台；所述辉度运算子系统以一白光平面光源为参考并选择较均匀的区域建立像素与辉度的特性化转换系数，转换结果由人机接口立即显示；所述色度运算子系统将数字取像子系统的RGB读值经一特性化矩阵转换成CIE1931的x与y，转换结果由人机接口立即显示；所述均匀性运算子系统以一彩色图形显示均匀性分布，依VESA定义的均匀性表示式由人机接口做定量显示。
2.根据权利要求1所述的CCD式的光学品质测量装置，其特征在于：所述人机接口管理平台供使用者依其量测需求在此接口设定量测参数与品质的允收范围，比较的结果若落在品质的允收范围内则为良品，反之为NG品。
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