CN108955579B - 一种高精度光学膜吸收轴测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种高精度光学膜吸收轴测量装置，包括测量工作台、光源模块、退偏器、标准偏光模块、供放置待测光学膜的产品载台、光电探测器以及电性连接所述光电探测器的数据处理模块，使用时仅需将待测光学膜放置于产品载台中，光源模块发射的光依次经过所述退偏器、标准偏光模块、产品载台中的待测光学膜后入射到所述光电探测器，引起光电效应，所述数据处理模块根据所述光电探测器的光电效应获取待测光学膜的吸收轴角度，由于光源模块发射的光经退偏器后被过滤成非偏振光，因而不会对测量结果造成影响，测量精度高，本发明整体结构简单，易于安装使用和后期维护，制造和使用成本低，省时省力，工作效率高，应用前景广阔。

Description

一种高精度光学膜吸收轴测量装置

技术领域

本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种高精度光学膜吸收轴测量装置。

背景技术

光学膜是由薄的分层介质构成，通过界面传播光束的一类光学介质材料，通常是指被用作光学装置的构件等光学用途的膜，光学膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学膜已广泛应用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器，在图像显示装置等光学装置中使用各种光学膜，其代表例为用于液晶显示装置中的偏振板。偏振板通常为在偏振膜的至少一面上贴合有保护膜的层叠光学膜。另外，构成偏振板的偏振膜、保护膜也分别为光学膜。光学膜在制造完成后为成卷设置，成卷的光学膜再被裁切成一片片的片状光学膜，片状光学膜根据不同的使用功能用于不同的光学装置中。在裁切工序中，光学膜吸收轴角度是一个非常重要的参数，需要知道准确的吸收轴角度才能确定裁切方向。如果吸收轴角度测量不准，导致裁切方向错误，将会极大地影响光学膜的性能。例如，在液晶显示器行业，每个液晶显示器都需要使用上下两片偏光膜，下偏光片用于将背光源产生的光束转换为偏振光，上偏光片用于解析经液晶电调制后的偏振光，产生明暗对比，从而产生显示画面。如果这两片偏光膜的吸收轴角度测量不准，导致安装角度误差很大，轻则显示画面灰暗模糊，重则没有画面显示。因此，如何准确地测量光学膜吸收轴角度成为影响图像显示装置等光学产品性能的关键因素。

在传统测量方式中，光学膜吸收轴主要采用偏振偏光棱镜测量为主，这种测量方式主要存在以下几种缺陷：（1）偏振偏光棱镜本身产生线偏振光，该线偏振光的方向会影响测量结果，因而对偏振偏光棱镜要求很高，导致制造成本高；（2）偏振偏光棱镜的安装精度要求很高，稍微有点安装误差就会导致标定不准，影响测量精度；（3）测量过程需要耗费大量人力物力，人工成本高，费时费力，测量效率低，对操作人员要求较高。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种制造成本低、测量效率高、测量精度高、省时省力且操作简便的高精度光学膜吸收轴测量装置。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，包括：

测量工作台，供承载设置在其上的其它模块；

光源模块，为测量过程提供光照；

退偏器，设置在所述光源模块后端，用于对所述光源模块发射的光进行过滤，使之过滤成非偏振光；

标准偏光模块，设置在所述退偏器后端，为测量结果提供吸收轴角度基准；

产品载台，设置于所述标准偏光模块后端，供承载待测光学膜；

光电探测器，设置于所述产品载台后端，所述光源模块发射的光依次经过所述退偏器、标准偏光模块、产品载台中的待测光学膜后入射到所述光电探测器，引起光电效应；

数据处理模块，电性连接所述光电探测器，根据所述光电探测器的光电效应获取待测光学膜的吸收轴角度。

优选的，本发明中所述测量工作台上设有驱动电机，所述驱动电机电性连接所述标准偏光模块，所述标准偏光模块在所述驱动电机的驱动下进行旋转。由驱动电机带动标准偏光模块进行旋转，使光电探测器可以收到不断变化的信号，便于数据处理模块进行计算处理，操作简便，测量精度高，无需人工手动旋转，省时省力，工作效率高。

优选的，本发明中所述标准偏光模块为吸收轴角度已知的标准偏光片，本发明根据光电探测器收到的信号变化信息即可获知待测光学膜与标准偏光片的吸收轴角度关系，由于标准偏光片吸收轴角度已知，因而待测光学膜的吸收轴角度便可轻松获得，操作便利，测量结果精准。

优选的，本发明中所述光电探测器的信号最弱时，所述光学膜的吸收轴与所述标准偏光片的吸收轴相垂直，方便快捷的计算出待测光学膜的吸收轴角度。

优选的，本发明中所述光电探测器前端设有聚光透镜，所述聚光透镜将经待测光学膜之后的光进行汇聚至所述光电探测器，提高测量精度。

优选的，本发明中所述测量工作台上还设有显示模块，所述显示模块连接所述数据处理模组，用于显示测量结果，使本发明测量结果具有直观可见性，工作效率高。

优选的，本发明中所述光源模块为LED光纤光源，使用寿命长，提高本发明测量装置的工作稳定性。

优选的，本发明中所述光电探测器为光电二极管，探测灵敏，测量精度高。

本发明的有益效果是，由于本发明测量装置包括测量工作台、光源模块、退偏器、标准偏光模块、供放置待测光学膜的产品载台、光电探测器以及电性连接所述光电探测器的数据处理模块，使用时仅需将待测光学膜放置于产品载台中，光源模块发射的光依次经过所述退偏器、标准偏光模块、产品载台中的待测光学膜后入射到所述光电探测器，引起光电效应，所述数据处理模块根据所述光电探测器的光电效应获取待测光学膜的吸收轴角度，由于光源模块发射的光经退偏器后被过滤成非偏振光，因而不会对测量结果造成影响，测量精度高。本发明整体结构简单，易于安装使用和后期维护，制造和使用成本低。由于进一步设有驱动所述标准偏光模块进行旋转的驱动电机，标准偏光模块在旋转过程中光电探测器可以接收到不断变化着的信号，便于数据处理模块进行计算处理，操作简便，测量精度高，而且工作过程无需人工手动旋转，省时省力，工作效率高。

附图说明

图1、图2为本发明高精度光学膜吸收轴测量装置的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图，其中，图1为整体外观图，图2为内部结构示意图。

图3、图4为本发明优选实施例的工作原理示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1、图2示出了本发明高精度光学膜吸收轴测量装置的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。如图1、图2所示，本实施例所述的高精度光学膜吸收轴测量装置，包括：测量工作台10、光源模块20、退偏器30、标准偏光模块40、产品载台50、光电探测器60、数据处理模块（图中未示出），其中，所述测量工作台10供承载设置在其上的其它模块；所述光源模块20为测量过程提供光照；所述退偏器30设置在所述光源模块后端，用于对所述光源模块发射的光进行过滤，使之过滤成非偏振光，避免对测量结果造成影响，提高测量精度；所述标准偏光模块40设置在所述退偏器下端，为测量结果提供吸收轴角度基准；所述产品载台50设置于所述标准偏光模块下端，供承载待测光学膜；所述光电探测器60设置于所述产品载台下端，所述光源模块发射的光依次经过所述退偏器、标准偏光模块、产品载台中的待测光学膜后入射到所述光电探测器，引起光电效应；所述数据处理模块电性连接所述光电探测器，根据所述光电探测器的光电效应获取待测光学膜的吸收轴角度。优选的，本实施例中所述光源模块可以为任何形式的光源，如卤素光、LED光等，在本实施例中优选为LED光纤光源，其使用寿命长，能够提高本发明测量装置的工作稳定性。优选的，本实施例中所述光电探测器为光电二极管，探测灵敏，测量精度高。

作为优选实施方式，如图2所示，本实施例中所述测量工作台10上设有驱动电机70，所述驱动电机70电性连接所述标准偏光模块40，所述标准偏光模块40在所述驱动电机的驱动下进行旋转。本实施例中由驱动电机带动标准偏光模块进行旋转，使光电探测器可以收到不断变化的信号，便于数据处理模块进行计算处理，操作简便，测量精度高，无需人工手动旋转，省时省力，工作效率高。

作为优选实施方式，本实施例中所述标准偏光模块40为吸收轴角度已知的标准偏光片，本实施例可以根据光电探测器收到的信号变化信息即可获知待测光学膜与标准偏光片的吸收轴角度关系，由于标准偏光片吸收轴角度已知，因而待测光学膜的吸收轴角度便可轻松获得，操作便利，测量结果精准。优选的，本实施例中所述光电探测器的信号最弱时，所述光学膜的吸收轴与所述标准偏光片的吸收轴相垂直，方便快捷的计算出待测光学膜的吸收轴角度。

作为优选实施方式，如图2所示，本实施例中所述光电探测器60上端设有聚光透镜80，所述聚光透镜将经待测光学膜之后的光进行汇聚至所述光电探测器，提高测量精度。

作为优选实施方式，如图1所示，本实施例中所述测量工作台上还设有显示模块90，所述显示模块连接所述数据处理模组，用于显示测量结果，使本发明测量结果具有直观可见性，工作效率高。

作为优选实施方式，如图3、图4所示，为本实施例的工作原理示意图，其中：图3横轴代表驱动电机角度，纵轴代表光电探测器的信号值；图4箭头代表驱动电机的旋转方向。由图3、图4可以看出，随着驱动电机70驱动标准偏光片旋转，光电探测器收到的信号处于不断变化的过程，当驱动电机角度位于某一值时，如在图3中，当驱动电机角度位于31.5时，此时光电探测器的信号值为0，也即此时并无光入射到光电探测器，根据光学基本知识可知，此时待测光学膜的吸收轴与其上端的标准偏光片的吸收轴相垂直，由于标准偏光片的吸收轴角度已知，因而数据处理模块即可根据已知的标准偏光片吸收轴角度计算出待测光学膜的吸收轴角度，本发明整体结构简单，易于安装使用和后期维护，制造和使用成本低，而且工作过程无需人工手动旋转，省时省力，工作效率高。本发明测量装置可以测量大部分光学膜的吸收轴角度，应用范围广，测量速度可达到5pcs/s，精度可达到±0.05°，能够满足光学膜的裁切精度要求，并且操作简便，对于测量人员和测量环境都没有很高的要求，便于应用，具有广阔的应用前景。

值得一提的是，由上述工作原理可知：标准偏光片吸收轴角度的准确程度也会影响到本发明测量装置的测量精度。如果标准偏光片吸收轴角度不准确，那么以此为基准的测量结果都不准确。对此，本申请还提出了一种校准标准偏光片吸收轴角度的方法：根据光学镜像对称原理可知，如果将同一片偏光片进行正反2次测量，测量的角度值互补，角度值之和应为180°。如果测量发现正反2次测量的两角度值之和不为180°，那么说明此时设定的标准偏光片吸收轴角度不准确，此时需要根据测量结果去校准标准偏光片吸收轴角度，直至正反两次测量的角度之和为180°。使用这种校准方法可以随时对标准偏光片吸收轴角度进行校准，有力地保障了测量精度。

当然，本实施例中所述的数据处理模块可以是具有数据处理软件的通用计算机，或者是专用数据处理器，由于此为现有成熟技术，在此不再赘述。本实施例中所述的显示模块90亦可为具有一般图像显示功能的工业平板电脑，由于此亦为现有成熟技术，在此亦不再赘述。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (7)

1.一种高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，包括：

测量工作台，供承载设置在其上的其它模块；

光源模块，为测量过程提供光照；

退偏器，设置在所述光源模块后端，用于对所述光源模块发射的光进行过滤，使之过滤成非偏振光；

标准偏光模块，设置在所述退偏器后端，为测量结果提供吸收轴角度基准；

产品载台，设置于所述标准偏光模块后端，供承载待测光学膜；

光电探测器，设置于所述产品载台后端，所述光源模块发射的光依次经过所述退偏器、标准偏光模块、产品载台中的待测光学膜后入射到所述光电探测器，引起光电效应；

数据处理模块，电性连接所述光电探测器，根据所述光电探测器的光电效应获取待测光学膜的吸收轴角度；

所述光电探测器前端设有聚光透镜，所述聚光透镜将经待测光学膜之后的光进行汇聚至所述光电探测器。

2.根据权利要求1所述的高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，所述测量工作台上设有驱动电机，所述驱动电机电性连接所述标准偏光模块，所述标准偏光模块在所述驱动电机的驱动下进行旋转。

3.根据权利要求2所述的高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，所述标准偏光模块为吸收轴角度已知的标准偏光片。

4.根据权利要求3所述的高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，所述光电探测器的信号最弱时，所述光学膜的吸收轴与所述标准偏光片的吸收轴相垂直。

5.根据权利要求1所述的高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，所述测量工作台上设有显示模块，所述显示模块连接所述数据处理模组。

6.根据权利要求1所述的高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，所述光源模块为LED光纤光源。

7.根据权利要求1所述的高精度光学膜吸收轴测量装置，其特征在于，所述光电探测器为光电二极管。