CN201788079U - 平面显示器的光学检测装置 - Google Patents

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詹方兴
林宜贤
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Suzhou Hirose Opto Co Ltd
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Abstract

一种平面显示器的光学检测装置，其壳体包含一第一筒状壳体、一第二筒状壳体与一扇形壳体，第一筒状壳体中设置一导光片，以将由一光源导入第一筒状壳体中的一检测光束放大并均匀化，第二筒状壳体中设置一镜组，镜组具有一第一有效焦距F1，并包含一凹凸透镜、一凸凹透镜以及一双凸透镜，其焦距分别为f1、f2、f3。扇形壳体中设置一菲涅尔透镜组，具有一第二有效焦距F2，用以将检测光束平行化。其中，1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，2.0≤f1/f3≤3.0，0.1≤F1/F2≤0.4，凸凹透镜与凹凸透镜相距2mm～8mm，双凸透镜与凸凹透镜相距3.1mm～9.2mm，且菲涅尔透镜组与镜组相距180mm～500mm。

Description

平面显示器的光学检测装置 
技术领域
本实用新型涉及一种平面显示器的光学检测装置，该平面显示器的光学检测装置应用于光学检测系统中，用以修正一检测光束并将之投射至一待检测平面显示器，以供光学检测系统检验出该待检测平面显示器上的瑕疵。 
背景技术
现有技术中，光学检测系统所投射的检测光束的光线路径甚为紊乱，在检测时常会因漫射产生造成检测的误差。同时，当检测光束投射在平面显示器上时，由于检测光束的均匀度不佳，离投射中心点越远光线强度会越低，平面显示器周边会过暗，与投射中心点亮度落差过大，检测精密度因此受到影响。此外，光线质量不良会使现有光学检测系统相对需要使用较高照度的光源，设备费、转运费提高。 
针对上述现有技术的光学检测系统中，检测光束光线路径紊乱，均匀度不佳及照度需求较高等问题，本实用新型提出一种平面显示器的光学检测装置，经由将检测光束放大、均匀化并平行化将问题改善解决。 
实用新型内容
本实用新型的目的为提供一种平面显示器的光学检测装置，解决现有技术中光学检测系统的检测光束光线路径紊乱、均匀度不佳及照度需求高的问题，将检测光束放大、均匀化并且平行化，大幅降低照度需求并同时提升检测质量。 
本实用新型的平面显示器的光学检测装置，应用于一光学检测系统中，该平面显示器的光学检测装置包含： 
一壳体，包含： 
一第一筒状壳体，具有一导入端； 
一第二筒状壳体，连接于该第一筒状壳体；及 
一扇形壳体，连接于该第二筒状壳体； 
一光源，该光源产生一检测光束，该检测光束沿一投射方向进入该导入端； 
一导光片，设置于该第一筒状壳体中，借以将该检测光束放大并均匀化； 
一镜组，设置于该第二筒状壳体中，具有一第一有效焦距F1，并且沿该投射方向依序包含： 
一凹凸透镜，具有一第一凹面与一第一凸面与一第一焦距f1，并用以将该检测光束聚缩； 
一凸凹透镜，具有一第二凹面、一第二凸面与一第二焦距f2，该第二凸面面向该第一凸面，并用以将该检测光束放大；以及 
一双凸透镜，具有一第三凸面与一第四凸面与一第三焦距f3，该第三凸面面向该第二凹面，并用以使该检测光束再次聚缩；以及 
一菲涅尔透镜组，设置于该扇形壳体中，具有一第二有效焦距F2，并用以将该检测光束平行化后，投射至一待检测平面显示器； 
其中，1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，2.0≤f1/f3≤3.0，0.1≤F1/F2≤0.4，该凸凹透镜与该凹凸透镜相距2mm～8mm，该双凸透镜与该凸凹透镜相距3.1mm～9.2mm，且该菲涅尔透镜组与该镜组相距180mm～500mm。 
上述的平面显示器的光学检测装置，其中，该光源透过一光导引管将该检测光束导入该导入端。 
上述的平面显示器的光学检测装置，其中，当0.1≤F1/F2≤0.2时，该检测光束的有效照射区域面积为6600mm2。 
上述的平面显示器的光学检测装置，其中，当0.2≤F1/F2≤0.4时，该检测光束的有效照射区域面积为4000mm2。 
上述的平面显示器的光学检测装置，其中，当该菲涅尔透镜组与该镜组相距180mm～270mm时，该检测光束的有效照射区域面积为4000mm2以内。 
上述的平面显示器的光学检测装置，其中，当该菲涅尔透镜组与该镜组相距400mm～500mm时，该检测光束的有效照射区域面积为6000mm2以上。 
上述的平面显示器的光学检测装置，其中，该凹凸透镜、该凸凹透镜与该双凸透镜的折射率为1.62。 
本实用新型的平面显示器的光学检测装置的导光片是将检测光束均匀化并放大，然后凹凸透镜将该检测光束聚缩，凸凹透镜将检测光束放大，双凸透镜使检测光束再次聚缩，最后，菲涅尔透镜组将该检测光束平行化，并投射至一待检测平面显示器。 
相较于现有技术，本实用新型的平面显示器的光学检测装置由于可将检测 光束放大、均匀化并且平行化，不仅增加光源使用效率而降低照度需求，更解决过去检测过程中，漫射问题以及均匀度不佳所导致的边缘照度不足的问题，大幅提升检测精密度。 
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。 
附图说明
图1本实用新型平面显示器的光学检测装置的立体外观图； 
图2本实用新型平面显示器的光学检测装置的剖视图，亦为图1所标示的A-A截面示意图；以及 
图3本实用新型较佳实施例的检测光束路径图。 
其中，附图标记 
平面显示器的光学检测装置100 
光源200 
光导引管300 
待检测平面显示器400 
影像传感器的镜头500 
导光片1 
镜组2 
菲涅尔透镜组3 
凹凸透镜21 
凸凹透镜22 
双凸透镜23 
第一凹面211 
第一凸面212 
第二凹面222 
第二凸面221 
第三凸面231 
第四凸面232 
壳体4 
第一筒状壳体41 
第二筒状壳体42 
扇形壳体43 
导入端IE 
射出端OE 
检测光束LB 
投射方向I 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述： 
本实用新型的平面显示器的光学检测装置是应用于一光学检测系统中，以修正一检测光束，该检测光束用以投射至一待检测平面显示器。以下列举本实用新型的一较佳实施例以兹说明。 
请参阅图1，其是本实用新型平面显示器的光学检测装置的立体外观图。如图所示，平面显示器的光学检测装置100包含一壳体4，壳体4包含一第一筒状壳体41、一第二筒状壳体42与一扇型壳体43。第二筒状壳体42连接第一筒状壳体41，扇型壳体43连接第二筒状壳体42。 
第一筒状壳体41上具有一结构较为窄缩的导入端IE。一光源200透过一可为光纤的光导引管300伸入导入端IE，将一检测光束沿一投射方向I导入第一筒状壳体41中。扇型壳体43上具有一射出端OE，射出端OE是供经平面显示器的光学检测装置100修正后的检测光束射出，并投射至待检测平面显示器(图未示)。 
请参阅图2，其是本实用新型平面显示器的光学检测装置的剖视图，亦为图1所标示的A-A截面示意图。如图所示，平面显示器的光学检测装置100的第一筒状壳体41中设置一导光片1，第二筒状壳体42中设置一镜组2，扇形壳体43中设置一菲涅尔透镜组(Fresnel lens)3。其中，菲涅尔透镜组3是由二菲涅尔透镜所构成。 
光导引管300由第一筒状壳体41的导入端IE伸入，借此将检测光束LB导入导光片1，检测光束LB并沿投射方向I依序穿透镜组2及菲涅尔透镜组3，以进行后续一连串包含放大、均匀化与平行化等修正。最后，修正后的检测光 束LB会从扇形壳体43的射出端OE射出。 
镜组2具有一第一有效焦距(EFL，effective focal length)F1，菲涅尔透镜组3具有一第二有效焦距F2，第一有效焦距F1与第二有效焦距F2满足下列关系式：0.1≤F1/F2≤0.4。并且，菲涅尔透镜组3是与镜组2相距180mm～500mm。 
在菲涅尔透镜组3与镜组2相距180mm～500mm的情况下，当0.1≤F1/F2≤0.2时，修正后检测光束LB的有效照射区域面积为6600mm2(330mm×20mm)；当0.2≤F1/F2≤0.4时，修正后检测光束LB的有效照射区域面积为4000mm2(200mm×20mm)。 
在第一有效焦距F1与第二有效焦距F2满足下列关系式：0.1≤F1/F2≤0.4的情况下，当菲涅尔透镜组3与该镜组2相距180mm～270mm时，该检测光束LB的有效照射区域面积在4000mm2(200mm×20mm)以内；当该菲涅尔透镜组3与该镜组2相距400mm～500mm时，该检测光束LB的有效照射区域面积可达6000mm2(300mm×20mm)以上。 
继续参阅图2。该镜组22沿投射方向I依序包含一凹凸透镜21、一凸凹透镜22与一双凸透镜23，材质皆为折射率为1.62的玻璃。其中，凹凸透镜21具有一第一凹面211、一第一凸面212与一第一焦距f1；凸凹透镜22具有一第二凹面222、一第二凸面221与一第二焦距f2；双凸透镜23具有一第三凸面231、一第四凸面232与一第三焦距f3。 
其中，第二凸面221面向第一凸面212，第三凸面231面向该第二凹面222。凸凹透镜22与凹凸透镜21相距2mm～8mm，双凸透镜23与凸凹透镜22相距3.1mm～9.2mm。 
同时，第一焦距f1、第二焦距f2与第三焦距f3之间满足下列关系式：1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，且2.0≤f1/f3≤3.0。 
当检测光束LB经由光导引管300引入本实用新型平面显示器的光学检测装置100的导光片1，导光片1对检测光束LB的均匀性做第一次提升，并将检测光束LB放大三倍。 
请参阅图3，其是本实用新型较佳实施例的检测光束路径图。如图所示，检测光束LB自导光片1射出后，射入凹凸透镜21的第一凹面211。凹凸透镜21将检测光束LB聚缩，以增加检测光束LB由第一凸面212射出后，射入凸 凹透镜22的光线数。 
检测光束LB射入凸凹透镜22的第二凸面221后，受凸凹透镜22放大并由第二凹面222射出。接着，检测光束LB射入双凸透镜23的第三凸面231，受双凸透镜23再次聚缩，并由第四凸面232射出。借由镜组2中凹凸透镜21、凸凹透镜22与双凸透镜23分别所进行的聚缩、放大、再聚缩的过程，可将检测光束LB放大3～5倍。如此不仅降低菲涅尔透镜组3所需尺寸的大小，更可有效利用光源不致浪费边缘光线。 
检测光束LB由双凸透镜23射出后，在第三焦距F3聚集并再次发散，并射入菲涅尔透镜组3。菲涅尔透镜组3将检测光束LB有目的的缩束，以将检测光束LB的光线以特定角度打在待检测平面显示器400上。 
修正后检测光束LB经由待检测平面显示器400反射后，射入影像传感器的镜头500，以在光学检测系统的影像传感器(未绘制)上产生待检测平面显示器400的影像，以供一瑕疵模块(未绘制)依据该影像判定该待检测平面显示器400是否具有瑕疵，达到光学检测的目的。 
在本实用新型的平面显示器的光学检测装置100的应用中，当该检测光束LB放大率为20倍时，待检测平面显示器400边缘的辉度值为中心辉度值的60％。当该检测光束LB放大率为5倍时，待检测平面显示器400边缘的辉度值为中心辉度值的90％。由此可知，本实用新型的平面显示器的光学检测装置100可有效提升检测光束LB的均匀度，避免待检测平面显示器400周边照度不足的问题。 
同时，本实用新型的平面显示器的光学检测装置100的光源照度需求为500001x，约仅为现有技术所需光源强度的一半。更甚者，本实用新型的平面显示器的光学检测装置100可借由上述各构件的作用产生接近平行的光束，特别能解决现有技术中会产生漫射的问题，应用在LCD平面显示器的检测中，可达到90％以上的精确度。 
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。 

Claims (7)

1.一种平面显示器的光学检测装置，应用于一光学检测系统中，其特征在于，该平面显示器的光学检测装置包含：
一壳体，包含：
一第一筒状壳体，具有一导入端；
一第二筒状壳体，连接于该第一筒状壳体；及
一扇形壳体，连接于该第二筒状壳体；
一光源，该光源产生一检测光束，该检测光束沿一投射方向进入该导入端；
一导光片，设置于该第一筒状壳体中，借以将该检测光束放大并均匀化；
一镜组，设置于该第二筒状壳体中，具有一第一有效焦距F1，并且沿该投射方向依序包含：
一凹凸透镜，具有一第一凹面与一第一凸面与一第一焦距f1，并用以将该检测光束聚缩；
一凸凹透镜，具有一第二凹面、一第二凸面与一第二焦距f2，该第二凸面面向该第一凸面，并用以将该检测光束放大；以及
一双凸透镜，具有一第三凸面与一第四凸面与一第三焦距f3，该第三凸面面向该第二凹面，并用以使该检测光束再次聚缩；以及
一菲涅尔透镜组，设置于该扇形壳体中，具有一第二有效焦距F2，并用以将该检测光束平行化后，投射至一待检测平面显示器   ；
其中，1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，2.0≤f1/f3≤3.0，0.1≤F1/F2≤0.4，该凸凹透镜与该凹凸透镜相距2mm～8mm，该双凸透镜与该凸凹透镜相距3.1mm～9.2mm，且该菲涅尔透镜组与该镜组相距180mm～500mm。
2.根据权利要求1所述的平面显示器的光学检测装置，其特征在于，该光源透过一光导引管将该检测光束导入该导入端。
3.根据权利要求1所述的平面显示器的光学检测装置，其特征在于，当0.1≤F1/F2≤0.2时，该检测光束的有效照射区域面积为6600mm2。
4.根据权利要求1所述的平面显示器的光学检测装置，其特征在于，当0.2≤F1/F2≤0.4时，该检测光束的有效照射区域面积为4000mm2。
5.根据权利要求1所述的平面显示器的光学检测装置，其特征在于，当 该菲涅尔透镜组与该镜组相距180mm～270mm时，该检测光束的有效照射区域面积为4000mm2以内。
6.根据权利要求1所述的平面显示器的光学检测装置，其特征在于，当该菲涅尔透镜组与该镜组相距400mm～500mm时，该检测光束的有效照射区域面积为6000mm2以上。
7.根据权利要求1所述的平面显示器的光学检测装置，其特征在于，该凹凸透镜、该凸凹透镜与该双凸透镜的折射率为1.62。 
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