CN208091947U - 光学检查系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学检查系统。所述光学检查系统包括：光源，被配置为将光发射到光路中；在光通过的光路中的第一透镜；在光通过第一透镜并从显示器层反射之后光通过的光路中的第二透镜；光通过的光路中的相机透镜；以及数字图像传感器，所述数字图像传感器使用已经穿过相机透镜的光来捕获图像。

Description

光学检查系统

技术领域

本实用新型一般而言涉及检查系统，并且更具体地涉及光学检查 系统。

背景技术

在电子设备制造过程中通常期望测试部件。如果部件包含故障， 那么部件可能被修理或更换。这可以有助于提高制造良率和设备可靠 性。

如果没有注意，那么可能没有检测到故障。因此，部件组装操作 可能不可靠、可能需要复杂且昂贵的装备、或者可能需要花费太多的 时间来令人满意地完成。

实用新型内容

可以使用光学检查系统来生成电子设备中的显示器或其它部件的 阴影图(shadowgraph)。图像处理操作可以用于分析阴影图以识别指 示故障的黑暗区域。

该系统包括诸如点光源的光源，其沿着光路发射光。第一透镜准 直来自光源的光。被测试设备(诸如具有显示器或其它光学部件的电 子设备)被插入在光路中并且反射已经穿过第一透镜的光。第二透镜 帮助将光聚集到相机上。第二透镜可以被插入在第一透镜与电子设备 之间或者电子设备与相机之间。

相机具有相机透镜，相机透镜具有带开口的光圈结构。光穿过开 口到相机中的图像传感器。控制电路系统处理用相机捕获的图像以检 测暗点。当检测到暗点时，可以发出警报或者可以采取其它合适的动 作。

根据本申请的一个方面，提供了一种可操作以检查被测试电子设 备的光学检查系统，其特征在于，所述光学检查系统包括：光源，所 述光源被配置为发光；第一透镜，所述第一透镜被配置为准直光并使 准直的光从电子设备反射；相机，所述相机具有相机透镜和图像传感 器，其中所述相机透镜具有带开口的光圈结构；以及第二透镜，所述 第二透镜将由图像传感器捕获的通过所述开口之后的反射的准直的光 聚集在相机透镜中。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括控制电路系统，所 述控制电路系统被配置为检测来自图像传感器的图像中的暗点。

根据一种实施方式，所述控制电路系统还被配置为响应于确定图 像包含多于预定阈值量的暗点而发出警报。

根据一种实施方式，所述第一透镜和所述第二透镜包括相应的第 一平凸透镜和第二平凸透镜。

根据一种实施方式，所述光源包括点光源。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括至少一个使光偏振 的偏振器。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括：插入在所述光源 和所述第一透镜之间的第一偏振器；以及插入在所述第二透镜和所述 相机之间的第二偏振器。

根据本公开的另一个方面，提供了一种可操作以光学检查电子设 备中的显示器层的光学检查系统，其特征在于，所述光学检查系统包 括：光源，所述光源被配置为发射从显示器层反射的光；相机，所述 相机具有带光圈结构的相机透镜，所述光圈结构具有光通过的开口； 以及控制电路系统，所述控制电路系统被配置为检测来自相机的图像 中的暗点来检测显示器层中的缺陷。

根据一种实施方式，所述控制电路系统还被配置为使用阴影图技 术来检测来自相机的图像中的暗点以检测显示器层中的缺陷。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括插入在所述光源和 所述电子设备之间的至少一个透镜。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括插入在所述光源与 所述透镜之间的偏振器。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括：第一透镜；以及 第二透镜，其中所述控制电路系统被配置为当光沿着光路穿过所述第 一透镜和所述第二透镜时从相机收集图像。

根据一种实施方式，所述电子设备位于所述第一透镜和所述第二 透镜之间的光路中。

根据一种实施方式，所述第一透镜和所述第二透镜位于所述光源 和所述电子设备之间的光路中。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括：在所述光源和所 述第一透镜之间的第一偏振器；以及在所述第二透镜和所述相机之间 的第二偏振器。

根据一种实施方式，所述第一透镜和所述第二透镜分别包括第一 平凸透镜和第二平凸透镜。

根据本公开的再一个方面，还提供了一种可操作以创建电子设备 中的显示器层的阴影图的光学检查系统，其特征在于，所述光学检查 系统包括：光源，被配置为将光发射到光路中；在光通过的光路中的 第一透镜；在光通过第一透镜并从显示器层反射之后光通过的光路中 的第二透镜；光通过的光路中的相机透镜；以及数字图像传感器，所 述数字图像传感器使用已经穿过相机透镜的光来捕获图像。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括耦合到数字图像传 感器的控制电路系统，所述控制电路系统被配置为检测图像中的暗点。

根据一种实施方式，所述控制电路系统被配置为响应于用所述控 制电路系统确定图像中存在多于预定量的暗点而发出警报。

根据一种实施方式，所述光学检查系统还包括在光路中的偏振器。

根据一种实施方式，所述相机透镜包括具有光通过的开口的光圈 结构。

附图说明

图1是根据实施例的说明性电子设备的透视图。

图2是根据实施例的具有显示器的说明性电子设备的侧视图。

图3是根据实施例的说明性光学检查系统的图。

图4是根据实施例的在操作图3的光学检查系统时涉及的说明性 操作的流程图。

具体实施方式

电子设备可以被提供有诸如显示器的光学部件。在制造操作的过 程中，可以对显示器和其它设备部件进行光学检查。如果检测到故障， 那么可以修理或更换显示器或其它部件。

在图1中示出了可以使用光学检查技术进行测试的类型的电子设 备。电子设备10可以是计算设备，诸如膝上型计算机、包含嵌入式 计算机的计算机监视器、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器或其它 手持式或便携式电子设备、较小的设备，诸如腕表设备(例如具有腕 带的手表)、吊坠设备、头戴式耳机或耳塞设备、嵌入在佩戴在用户 头上的眼镜或其它装备中的设备、或其它可穿戴或微型设备、电视机、 不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、诸如其 中具有显示器的电子装备被安装在售货亭或汽车中的系统的嵌入式系 统、实现这些设备中的两个或更多个的功能的装备、或其它电子装备。 在图1的说明性配置中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒 体播放器、平板计算机、手腕设备或其它便携式计算设备。如果期望， 设备10可以使用其它配置。图1的示例仅仅是说明性的。

在图1的示例中，设备10包括显示器，诸如安装在外壳12中的 显示器14。有时可以被称为壳体或壳的外壳12可以由塑料、玻璃、 陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝、钛、金等)、其它 合适的材料、或这些材料中的任何两种或更多种的组合形成。外壳 12可以使用其中外壳12的一些或全部被加工或模制为单个结构的单 体构造形成，或者可以使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外 部外壳表面的一个或多个结构等)形成。

显示器14可以是包含一层导电电容式触摸传感器电极或其它触 摸传感器部件(例如，电阻式触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、 基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显 示器或者可以是不是触摸敏感的显示器。电容式触摸屏电极可以由氧 化铟锡焊盘或其它透明导电结构的阵列形成。

显示器14可以包括由液晶显示器(LCD)部件形成的像素的阵 列、电泳像素的阵列、等离子体像素的阵列、有机发光二极管像素或 其它发光二极管的阵列、电润湿像素或基于其它显示技术的像素的阵 列。

显示器14可以包括一层或多层透明保护材料(例如，玻璃、透 明聚合物等)。例如，有时可以被称为显示器覆盖层的显示器14的 最外层可以由诸如玻璃的硬透明材料形成，以帮助保护显示器14免 受损害。设备10的其它部分(诸如外壳12的部分和/或其它结构)也可以由玻璃或透明聚合物形成。例如，外壳12中诸如后外壳壁的 壁可以由玻璃形成。光学检查技术可以用于检查显示器层和由显示器 覆盖层和/或透明外壳层叠加的其它层。

图2是包含显示器覆盖层的诸如图1的设备10的说明性设备的 横截面侧视图。如图2所示，设备10可以具有相对的前面和后面。 显示器14可以在设备10的前面F上形成。外壳12可以在设备10 的相对后面R上具有后部外壳壁。外壳12的部分也可以形成设备10 的侧壁。外壳12的这些侧壁部分可以由诸如金属的材料或前和/或后 玻璃层的整体部分等形成。

显示器14可以包括显示器覆盖层16(例如，玻璃或透明塑料层) 和一个或多个显示器层，诸如显示器层18(例如，形成在设备10的 前面上为用户呈现图像的像素阵列的显示器层)。显示器层18可以 是液晶显示器结构、有机发光二极管显示器结构或其它合适的显示器。 在操作期间，有时可以被称为像素阵列、像素的阵列、显示器层或显 示器的显示器层18可以呈现可通过显示器覆盖层16观看的图像。设 备部件20(例如，电池、集成电路、印刷电路、传感器和其它部件) 可以安装在设备10的内部内(例如，在显示器层18与外壳12的后 壁的内表面之间的外壳12的内部中)。在组装过程中，一个或多个 设备部件20可以结合到设备10或设备10的一部分中，使得这些部 件压靠着显示器层18，从而产生非期望的显示器层18的变形部分， 诸如部分22。当部件以这种方式彼此压靠时，设备的可靠性可能会非期望地降低。例如，由于封装结构中的应力和相关联的裂缝，变形 的部件可能表现出增加的环境劣化。

可以使用诸如光学检查技术的检查技术来确定设备10中是否存 在损坏。通过检测设备部件的变形部分，诸如显示器层18的变形部 分22，显示器层18和/或设备10中的其它部件可以被更换或修理， 或者设备10可以被丢弃，从而提高通过检查的设备的可靠性。

图3中示出了示例性光学检查系统。在图3的示例中，设备10 用作被测试设备(例如，部分或完全组装的设备10)并且由光学检 查系统30进行光学检查。系统30可以包括光源，诸如光源32。光 源32可以是由发光二极管、激光器、灯等形成的点光源。光源32可 以产生沿着光路行进到相机48的光34(例如，可见光)。

光路中的光34可以从设备10的表面反射。例如，光34可以从 显示器14中的层的一个或多个表面(诸如显示器层18的上表面和/ 或下表面和/或设备10中的其它部件层(例如，部件20的上表面 等))反射。

中继透镜36和38可以被插入在光源32和相机48之间的光路中。 例如，中继透镜36和38可以分别位于设备10之前和之后。如果期 望，透镜38可以放置在透镜36附近，如图3的可选透镜位置38'所 示。透镜36和38可以是平凸透镜或其它合适的透镜。在光学检查操 作期间，透镜36和38聚集来自光源32的光34，并且帮助沿着光源 32和相机48之间的光路引导包括来自设备10的表面反射(例如， 由显示器14、显示器14中的层(诸如层18)和/或其它部件(诸如 部件20)的反射)的光34。

相机48可以包括数字图像传感器，诸如图像传感器50。图像传 感器50可以耦合到存储和处理电路系统，诸如控制电路系统54。控 制电路系统54包括存储和处理电路系统，诸如微处理器、数字信号 处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路。控制电路系 统54被配置为执行用于实现系统30中期望的控制和通信特征的指令。 例如，控制电路系统54可以用于对用相机48捕获的图像执行图像处 理操作，并且用于基于处理后的图像采取合适的动作。输入-输出设 备(显示器、扬声器等)可以被包括在控制电路系统54中用于向用 户提供输出和/或收集输入。

相机48可以包括透镜，诸如透镜40。透镜40可以包括一个或 多个透镜元件42和光圈结构，诸如结构44，其具有光34通过其传 入图像传感器50的光圈，诸如开口46。

操作者可以使用光学检查技术(诸如阴影图检查技术)使用光学 系统30来检查设备10。从显示器14中的平面表面反射的光34的光 线将与光圈结构44中的开口46对准。因此，这些光线将被图像传感 器50捕获。但是，如果故障，诸如存在层18的说明性变形部分22， 那么到达变形部分22(或显示器14的其它层中的相关联的变形结构) 的光34的光线将在离轴方向上反射，因此将因此不穿过开口46。

在操作期间，操作员可以手动检查捕获的图像和/或控制电路系 统54可以自动地执行图像处理操作(例如，控制电路系统54可以针 对暗化区域的存在分析用相机48捕获的图像)。响应于检测到比预 定阈值更暗和/或比期望的期望尺寸更大的区域，控制电路系统54可 以向系统30的操作员发出警报，或者可以采取其它合适的动作。

为了帮助增强由相机48捕获的图像的预期浅阴影区域和图像内 与显示器14和/或设备10中的其它部件中的故障对应的非期望的黑 暗区域之间的对比度，如果期望，可以将偏振器52(例如，线性偏 振器)并入到光源32和相机48之间的光路中。作为示例，第一偏振 器52可以被插入在光源32和透镜36之间以使离开光源32的光偏振， 并且第二偏振器52可以被插入在透镜38之间并用作帮助阻挡(并从 而进一步加深)从具有扰动偏振状态的变形显示器层反射的任何光的 分析器。偏振器52的存在可以帮助捕获的图像中存在的任何黑暗区 域变暗，从而便于黑暗区域检测操作。

操作系统30中涉及的说明性操作在图4中示出。

在方框60的操作期间，被测试设备10可以放置在系统30中合 适的支撑结构内。一旦设备10已经被安装在系统30内，控制电路系 统54就可以向光源32发出开启光源32并从而使光源32发射光34 的命令。可以使用透镜36准直光34。在从设备10(例如，从显示器 层18、显示器覆盖层16下面的其它层和/或设备10中的其它部件) 反射之后，光34可以使用中继透镜38被聚集到相机透镜40(有时 被称为成像透镜)上。

在方框62的操作期间，控制电路系统54可以使用相机48来捕 获从设备10反射的光34的数字图像(例如，设备10中的显示器14 或其它部件的阴影图，其中表面缺陷通过亮与暗的变化被突出显示)。

在方框64的操作期间，控制电路系统54可以对从相机48捕获 的数字图像执行图像处理操作。例如，控制电路系统54可以被配置 为对来自相机48的数字图像数据运行暗点检测处理或其它图像处理 操作。

在方框66的操作期间，控制电路系统54可以响应于方框64的 图像处理操作的结果而采取合适的动作。作为示例，如果检测到的暗 区的量(例如，暗点的量(诸如暗点的数量)、总的暗点区等)超过 预定的最小暗点阈值(例如，如果在由传感器50捕获的图像上检测 到的暗区超过最小暗值和/或最小点区值)，那么控制电路系统54可 以推断设备10包含潜在损坏的部件(例如，具有变形部分(诸如显 示器层18的变形部分22)的显示器层)。控制电路系统54可以响 应于检测到捕获的图像中的暗点而采取动作，诸如发出可见的和/或可听到的警报、生成警报电子邮件或其它电子通知消息、在显示器或 其它输出设备上生成通知操作员应该修理或丢弃设备10的输出，从 而指导系统30中的机器人装备修理和/或丢弃设备10等。

前述内容仅仅是说明性的，并且可以对所描述的实施例进行各种 修改。前述实施例可以被单独地实现或以任何组合来实现。

Claims (21)

1.一种可操作以检查被测试电子设备的光学检查系统，其特征在于，所述光学检查系统包括：

光源，所述光源被配置为发光；

第一透镜，所述第一透镜被配置为准直光并使准直的光从电子设备反射；

相机，所述相机具有相机透镜和图像传感器，其中所述相机透镜具有带开口的光圈结构；以及

第二透镜，所述第二透镜将由图像传感器捕获的通过所述开口之后的反射的准直的光聚集在相机透镜中。

2.如权利要求1所述的光学检查系统，还包括控制电路系统，所述控制电路系统被配置为检测来自图像传感器的图像中的暗点。

3.如权利要求2所述的光学检查系统，其中所述控制电路系统还被配置为响应于确定图像包含多于预定阈值量的暗点而发出警报。

4.如权利要求1-3中任意一个权利要求所述的光学检查系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜包括相应的第一平凸透镜和第二平凸透镜。

5.如权利要求1-3中任意一个权利要求所述的光学检查系统，其中所述光源包括点光源。

6.如权利要求1-3中任意一个权利要求所述的光学检查系统，还包括：

至少一个使光偏振的偏振器。

7.如权利要求1-3中任意一个权利要求所述的光学检查系统，还包括：

插入在所述光源和所述第一透镜之间的第一偏振器；以及

插入在所述第二透镜和所述相机之间的第二偏振器。

8.一种可操作以光学检查电子设备中的显示器层的光学检查系统，其特征在于，所述光学检查系统包括：

光源，所述光源被配置为发射从显示器层反射的光；

相机，所述相机具有带光圈结构的相机透镜，所述光圈结构具有光通过的开口；以及

控制电路系统，所述控制电路系统被配置为检测来自相机的图像中的暗点来检测显示器层中的缺陷。

9.如权利要求8所述的光学检查系统，其中，所述控制电路系统还被配置为使用阴影图技术来检测来自相机的图像中的暗点以检测显示器层中的缺陷。

10.如权利要求8所述的光学检查系统，还包括插入在所述光源和所述电子设备之间的至少一个透镜。

11.如权利要求10所述的光学检查系统，还包括插入在所述光源与所述透镜之间的偏振器。

12.如权利要求8所述的光学检查系统，还包括：

第一透镜；以及

第二透镜，其中所述控制电路系统被配置为当光沿着光路穿过所述第一透镜和所述第二透镜时从相机收集图像。

13.如权利要求12所述的光学检查系统，其中所述电子设备位于所述第一透镜和所述第二透镜之间的光路中。

14.如权利要求12所述的光学检查系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜位于所述光源和所述电子设备之间的光路中。

15.如权利要求12所述的光学检查系统，还包括：

在所述光源和所述第一透镜之间的第一偏振器；以及

在所述第二透镜和所述相机之间的第二偏振器。

16.如权利要求12所述的光学检查系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜分别包括第一平凸透镜和第二平凸透镜。

17.一种可操作以创建电子设备中的显示器层的阴影图的光学检查系统，其特征在于，所述光学检查系统包括：

光源，被配置为将光发射到光路中；

在光通过的光路中的第一透镜；

在光通过第一透镜并从显示器层反射之后光通过的光路中的第二透镜；

光通过的光路中的相机透镜；以及

数字图像传感器，所述数字图像传感器使用已经穿过相机透镜的光来捕获图像。

18.如权利要求17所述的光学检查系统，还包括耦合到数字图像传感器的控制电路系统，所述控制电路系统被配置为检测图像中的暗点。

19.如权利要求18所述的光学检查系统，其中所述控制电路系统被配置为响应于用所述控制电路系统确定图像中存在多于预定量的暗点而发出警报。

20.如权利要求17所述的光学检查系统，还包括在光路中的偏振器。

21.如权利要求17所述的光学检查系统，其中所述相机透镜包括具有光通过的开口的光圈结构。