KR101408767B1

KR101408767B1 - 렌즈타입 led모듈의 편심검사방법

Info

Publication number: KR101408767B1
Application number: KR1020130115282A
Authority: KR
Inventors: 박지암
Original assignee: 박지암
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-06-19

Abstract

본 발명은 렌즈타입 LED모듈의 렌즈 편심검사방법에 관한 것으로, LED모듈 위에 확산판을 일정한 높이에 위치시키고 LED모듈에 전원을 인가하여 발광시킨 후 확산판 위에 나타나는 상을 자외선(UV)카메라로 촬영한 후 그 상의 좌우의 밝기를 비교하여 편심 여부를 결정하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 LED칩에서 발광된 빛이 렌즈모듈을 통해 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 카메라로 촬영한 후 영상처리장치에 입력되어 LED칩과 렌즈모듈의 편심여부를 결정하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법에 있어서, 상기 영상처리장치는 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 캡쳐하는 제1과정; 상기 LED모듈 이미지에서 중심부을 포함한 스캔영역의 밝기강도 및 그에 따른 밝기곡선을 산출하는 제2과정; 상기 밝기곡선에서 상기 중심부을 중심으로 좌,우에서 가장 밝은 피크값을 각각 획득하여 각 피크값의 차이를 산출하는 제3과정; 상기 좌,우 피크값의 차이값과 설정된 기준값을 비교하는 제4과정; 및 상기 제4과정에서 기준값과의 비교한 결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법 {Method for eccentricity measuring of lens type LED module}

본 발명은 LED칩의 상부에 부착한 렌즈모듈과 LED칩의 편심여부를 검사하고,양품/불량을 판단하는 렌즈타입 LED모듈의 렌즈 편심검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 장치의 백라이트 유니트 모듈(Backlight unit module)에서는 확산되는 빛의 균일도가 가장 중요한 요소인데, 칩과 상부의 렌즈가 정확히 정렬되지 않으면 한쪽이 더 밝거나 어두워지는 얼룩 현상이 나타나게 되어 백라이트 유니트 모듈(Backlight unit module)이 불량이 된다.

따라서 모듈 제조 시에 LED칩과 렌즈의 중심을 일치시키는 기술이 매우 중요하며 또한, 제조 후 이를 검사하여 양, 불량을 판정하는 검사과정이 반드시 필요하다.

LED칩이 하부에 위치하고 있고 상부에 큰 렌즈가 위치하므로, LED칩이 렌즈 곡면에서 굴절되어 보여 정확한 LED칩의 위치를 찾는 것이 매우 어려운 과제이다. 모듈을 실제의 백라이트유니트에 장착하여 검증하는 방법이 있으나, 장착 및 검사에 많은 시간과 노력이 소요되므로, 양산성이 없어 이를 대체하여 검사할 수 있는 장비와 기술이 필요하다

특허등록번호 제 10-1167010 호 (공고일: 2012년07월24일)

본 발명은 LED모듈 위에 확산판을 일정한 높이에 위치시키고 모듈에 전원을 인가하여 발광시킨 후 확산판 위에 나타나는 LED모듈 상을 자외선(UV)카메라로 촬영한 후, 그 LED모듈 상의 좌,우 밝기를 측정 및 비교하여 편심정도를 검사하고, 편심정도에 따라 양품/불량을 판단하는 렌즈타입 LED모듈의 렌즈 편심검사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 렌즈타입 LED모듈의 편심검사과정은 LED칩에서 발광된 빛이 렌즈모듈을 통해 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 카메라로 촬영한 후 영상처리장치에 입력되어 LED칩과 렌즈모듈의 편심여부를 결정하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법에 있어서, 상기 영상처리장치는 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 캡쳐하는 제1과정; 상기 LED모듈 이미지에서 중심부을 포함한 스캔영역의 밝기강도 및 그에 따른 밝기곡선을 산출하는 제2과정; 상기 밝기곡선에서 상기 중심부을 중심으로 좌,우에서 가장 밝은 피크값을 각각 획득하여 각 피크값의 차이를 산출하는 제3과정; 상기 좌,우 피크값의 차이값과 설정된 기준값을 비교하는 제4과정; 및 상기 제4과정에서 기준값과의 비교한 결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2과정의 스캔영역을 상기 중심부를 중심으로 일정 각도씩 이동하면서 전체 구간 또는 설정된 구간에 대하여 제2 내지 제4과정을 반복수행하고, 상기 제5과정은 상기 제2 내지 제4과정의 반복을 통해 획득된 각 좌,우 피크값의 차이 중 가장 큰 차이를 갖는 스캔영역의 차이값과 설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 방법은 LED칩에서 발광된 빛이 렌즈모듈을 통해 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 카메라로 촬영한 후 영상처리장치에 입력되어 LED칩과 렌즈모듈의 편심여부를 결정하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법에 있어서, 상기 영상처리장치는 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 캡쳐하는 제1과정; 상기 LED모듈 이미지에서 중심부을 포함한 스캔영역의 밝기강도 및 그에 따른 밝기곡선을 산출하는 제2과정; 상기 밝기곡선에서 상기 중심부을 중심으로 좌,우 설정된 동일 거리로 이격된 위치에서의 밝기값을 각각 산출하는 제3과정; 상기 좌,우 동일 거리로 이격된 위치의 각 밝기값을 차이를 설정된 기준값을 비교하는 제4과정; 및 상기 제4과정에서 기준값과의 비교한 결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법은 LED모듈을 점등상태에서 확산판을 투과한 영상으로부터 여러 각도에서 밝기곡선을 산출한 후 밝기 곡선의 좌,우의 피크 최고점을 비교하거나, 중심점으로부터 좌,우로 일정거리 이격된 위치의 밝기강도를 비교하여 편심량을 측정하고, 편심량에 따라 LED모듈의 불량여부를 판단하도록 하므로, LED칩과 렌즈간의 편심여부를 쉽고 정확하게 측정하고, 양품 또는 불량여부를 쉽게 판단할 수 있으므로, LED모듈의 대량생산이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 구현하기 위한 렌즈타입 LED모듈의 편심검사장치의 개략적인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈타입 LED모듈의 편심검사과정의 흐름도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 확산판을 통해 획득된 영상에서 편심량 측정을 위한 스캔영역 표시도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실제 스캔영역에서 산출한 밝기곡선의 화면표시도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 각 각도별로 획득된 이미지와 및 각 이미지의 밝기곡선 및 피크비율 표시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈타입 LED모듈의 편심검사과정의 흐름도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 구현하기 위한 렌즈타입 LED모듈의 편심검사장치의 개략적인 구성도로서, 공급된 전원에 의해 발광하는 LED소자 및 LED소자의 발광을 넓은 범위로 확산시키는 렌즈(101)로 구성된 LED모듈(100)과, 상기 LED모듈(100)의 렌즈(101)로부터 확산된 빛을 확산시키는 반투명 확산판(111)과, 상기 확산판(111)을 통해 빛을 촬영하는 UV카메라(110)와, 상기 UV카메라(110)으로부터 획득된 아날로그 영상신호를 디지털데이터로 변환하는 프레임그래버(120)와, 상기 프레임그래버(120)로부터 입력받은 영상신호에서 여러 각도에서 밝기곡선을 산출한 후 밝기 곡선의 좌,우의 피크 최고점을 비교하거나, 중심점으로부터 좌,우로 일정거리 이격된 위치의 밝기강도를 비교하여 편심량을 측정하고, 편심량에 따라 LED모듈의 불량여부를 판단하고, 이를 모니터(140)를 통해 화면출력하는 영상처리장치(130)로 구성된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈타입 LED모듈의 편심검사과정의 흐름도로서, 먼저, 전원공급을 받은 LED모듈(100)이 발광함에 따라 상기 확산판(111) 위에 LED 칩 및 렌즈의 상이 나타나는데, 상기 UV카메라(110)는 이를 촬영하여 LED모듈(100)의 이미지를 획득한다.

상기 UV카메라(110)에서 획득된 LED모듈(100)의 이미지를 상기 프레임그래버(120)에서 마스터PC에 처리가능하도록 디지털데이터로 변환한다.

상기 프레임그래버(120)에서 변환된 LED모듈 이미지는 상기 영상처리장치(130)에서 렌즈의 편심여부를 판단하기 위한 해당 LED모듈 이미지만을 캡쳐한다.

상기 영상처리장치(130)에서 캡쳐한 LED모듈 이미지에서 편심량을 측정하기 위한 스캔영역을 설정한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 통해 획득된 LED모듈 이미지에서 편심정도 측정을 위하여 캡쳐한 캡쳐이미지 및 스캔영역 표시도로서, 상기 영상처리장치(130)에서 캡쳐한 캡쳐이미지(200)에서 원형으로 발광하는 LED모듈의 중심점을 지나는 일정한 폭을 갖는 스캔영역(201)을 설정한다.

상기 영상처리장치(130)는 캡쳐이미지(200)에 설정된 스캔영역(201)의 각 지점의 밝기강도(Intensity)를 산출하고, 밝기강도에 따른 밝기곡선(Intensity Profile)을 산출하고, 모니터(140)을 통해 이를 표시한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밝기강도에 따른 밝기곡선의 일 실시예를 보인 도로서, 상기 스캔영역(201)의 밝기곡선이 중심점을 중심으로 좌,우측으로 가장 밝기가 높은 지점인 피크점(P1)(P2)을 선택한다.

여기서, 피크점(P1)(P2) 선택은 밝기곡선에서 각 픽셀의 밝기강도 값이 일정구간 이상(20 pixel) 증가하다가 일정구간 이상 감소하는 포인트를 피크점으로 판단하므로, 노이즈에 의한 피크점이 선택되지않도록 한다.

또한, 픽셀값이 2픽셀 이상 유지 또는 감소되는 포인트를 피크점으로 선택하므로, 노이즈에 의해 발생된 피크점이 선택되지 않도록 한다.

또한, 피크간 간격이 설정되 픽셀(50 pixel) 이하이면, 노이즈에 의한 피크점으로 판단하여 무시하거나, 오류로 판단한다.

이상과 같이 피크점(P1)(P2)의 선택시 노이즈에 의한 피크점은 제외시키도록 한다.

이상과 같이 노이즈를 제거하여 선택된 정상적인 좌,우측 피크점(P1)(P2)의 각 밝기값 MAX1은 221.0이고, MAX2는 178.0이다.

상기 밝기값의 차이(MAX1 - MAX2)로 편심정도의 크기를 알 수 있으나, 여기서는 보다 정확하게는 밝기값 비율(%)을 산출하고 그에 따라 편심정도를 판단하게 된다. 즉, 밝기값 비율(%)는 다음 수학식1에 의하여 산출된다.

여기서, 좌,우측 중 밝기값이 큰 것을 MAX1으로 설정하고, 작은 것을 MAX2로 설정한다.

도 4에서의 밝기값 비율은 80.54%가 되며, 이를 통해 편심정도를 알 수 있게 된다. 즉, 밝기값 비율(%)가 낮을 수록 편심정도가 큰 것을 알 수 있다.

즉, 바람직하게는 좌,우측의 밝기 피크점(P1)(P2)의 밝기값(MAX1)(MAX2)은 동일해야 편심이 없는 것으로 판단되는데, 피크점의 밝기값이 다르다는 것은 LED칩과 렌즈모듈의 중심이 다름을 알 수 있다.

이와 같이 상기 과정을 통해 상기 스캔영역(201)의 좌,우 피크점의 밝기값 비율(%)을 산출한 후, 상기 일정영역(201)을 일정각도(5°)로 회전한 다음 스캔영역의 좌,우 피크점의 밝기값 비율(%)을 상기 각 과정을 반복하여 산출하게 된다.

상기 각 과정을 반복하여 캡쳐이미지의 전체 영역을 스캔 및 좌,우 피크점의 밝기값 비율을 산출하게 된다.

상기 캡쳐이미지(200)는 0°에서 180°까지 스캔영역(201)을 회전하면 전체 스캔영역(201)에 대하여 스캔하게 되며, 이때, 스캔영역(201)의 폭 및 회전각도는 임의 설정이 가능하며, 바람직하게는 5°단위 간격으로 36회(5°x 36 = 180°)스캔을 하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 각 각도별로 획득된 이미지와 및 각 이미지의 밝기곡선을 표시한 화면 표시도로서, 전체 스캔영역 중 0°,45°, 90°, 135°에서 각 캡쳐한 LED모듈 이미지 및 해당 이미지의 밝기곡선 화면 표시도이다.

이와 같이 상기 캡쳐이미지(200)을 스캔한 마지막 스캔영역 및 좌,우측 피크값의 비율(%)이 산출되면, 전체 36개의 스캔영역에서 산출된 각 좌,우측 피크값의 비율을 비교하여, 가장 낮은 비율의 스캔영역을 선택한다.

상기 가장 낮은 비율로 선택된 스캔영역이 편심정도가 가장 심한것으로 판단하고, 편심정도가 제품의 허용범위에 있는지를 판단하기 위하여 설정된 기준값과 피크값 비율(%)을 비교하여, 기준값보다 낮으면 불량으로 판단하고, 기준값보다 높으면 양품으로 판단하게 된다.

도 5를 참조하여 상세히 설명하면, 캡쳐이미지(200)에서 각 0°,45°, 90°, 135°의 스캔영역의 밝기곡선으로부터 산출된 좌,우측 피크값 비율(%)은 상기 수학식 1과 같이 산출되며, 각 밝기곡선 화면표시도의 우측상단에 표시된 바와 같이 83.26, 80.54, 94.63, 88.04이다.

여기서, 스캔영역 90°에서 산출된 피크값 비율 94.63%는 렌즈모듈의 편심정도가 가장 낮은 상태이고, 스캔영역 45°에서의 피크값 비율은 80.54%로 편심정도가 가장 심한 상태이다.

상기 영상처리장치(130)은 상기 스캔영역 45°에서의 피크값비율 80.54%와 기 설정된 기준값을 비교하여 최종적으로 양품 또는 불량여부를 판단한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈타입 LED모듈의 편심검사과정의 흐름도로서, 상기 영상처리장치는 캡쳐된 LED모듈의 캡쳐이미지(200)에서 중심부을 포함한 스캔영역(201)을 설정한 후, 상기 스캔영역의 밝기강도에 따른 밝기곡선을 산출한다.

상기 산출된 밝기곡선에서 중심점을 기준으로 좌,우측으로 동일 거리 만큼 이격된 위치에서의 밝기값을 각각 산출한다.

상기 스캔된 각 밝기곡선에서 산출된 좌,우측 밝기값의 차이로 인한 밝기값 비율(%)을 상기 수학식 1을 이용하여 산출하며, 편심여부를 판단하게 된다.

즉, 상기 스캔영역(201)의 밝기는 좌,우측 대칭되는 영역에서의 밝기값은 동일해야 편심이 없는 양품으로 판단되는데, 만약, 그 밝기값이 차이가 있다면, 렌즈모듈의 편심이 발생된 것으로 판단한다.

이와 같이 스캔영역(201)을 바람직한 실시예에서와 같이 일정 각도로 회전 이동하면서 스캔영역(201)을 설정하고, 설정된 각도(5°x 36회)로 180°를 스캔하고, 각 스캔영역 별로 밝기곡선 및 좌,우측 밝기값 차이에 대한 밝기값 비율(%)을 산출하게 되는데, 이때 각 밝기값 비율(%) 중 가장 낮은 밝기값 비율(%)을 선택하는데, 상기 가장 낮은 밝기값 비율(%)이 산출된 위치의 스캔영역에서 편심이 가장 심한것으로 판단된다.

상기 편심이 가장 심한 스캔영역의 밝기값 비율(%)과 기 설정된 기준값을 비교하여, 그 결과에 따라 현재 LED모듈이 불량인지, 양품인지를 판단하게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이 실시예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : LED모듈 101 : 렌즈모듈
110 : UV카메라 111 : 확산판
120 : 프레임그래버 130 : 영상처리장치
140 : 모니터 200 : 캡쳐이미지
201 : 스캔영역

Claims

LED칩에서 발광된 빛이 렌즈모듈을 통해 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 카메라로 촬영한 후 영상처리장치에 입력되어 LED칩과 렌즈모듈의 편심여부를 결정하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법에 있어서,
상기 영상처리장치는 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 캡쳐하는 제1과정;
상기 LED모듈 이미지에서 중심부를 포함한 일정 스캔영역의 밝기강도 및 그에 따른 밝기곡선을 산출하는 제2과정;
상기 밝기곡선에서 상기 중심부를 중심으로 좌,우에서 가장 밝은 피크값을 각각 획득하여 각 피크값의 차이를 산출하는 제3과정;
상기 좌,우 피크값의 차이값과 설정된 기준값을 비교하는 제4과정; 및
상기 제4과정에서 기준값과의 비교한 결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2과정에서 상기 스캔영역은 상기 LED모듈의 중심부를 중심으로 좌,우 LED의 발광위치까지 일정폭을 갖도록 영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2과정의 스캔영역을 상기 중심부를 중심으로 일정 각도씩 이동하면서 전체 구간 또는 설정된 구간에 대하여 제2 내지 제4과정을 반복수행하고,
상기 제5과정은 상기 제2 내지 제4과정의 반복을 통해 획득된 각 좌,우 피크값의 차이 중 가장 큰 차이를 갖는 스캔영역의 차이값과 설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 좌,우 피크값의 차이는 좌,우 피크값의 비율(%)로 산출하며, 비율(%)이 낮을수록 편심정도가 큰 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제3과정에서 피크값 산출은 밝기곡선에서 픽셀의 밝기정도가 일정구간 증가하다가 감소하는 지점을 피크점으로 선택하고, 피크점의 밝기정도를 산출하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제3과정에서 상기 밝기곡선의 획득된 피크간의 간격이 설정된 픽셀 이하이면 무시하거나, 오류데이터로 판단하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.
LED칩에서 발광된 빛이 렌즈모듈을 통해 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 카메라로 촬영한 후 영상처리장치에 입력되어 LED칩과 렌즈모듈의 편심여부를 결정하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법에 있어서,
상기 영상처리장치는 확산판에 맺힌 LED모듈 이미지를 캡쳐하는 제1과정;
상기 LED모듈 이미지에서 중심부를 포함한 스캔영역의 밝기강도 및 그에 따른 밝기곡선을 산출하는 제2과정;
상기 밝기곡선에서 상기 중심부를 중심으로 좌,우 설정된 동일 거리로 이격된 위치에서의 밝기값을 각각 산출하는 제3과정;
상기 좌,우 동일 거리로 이격된 위치의 각 밝기값 차이를 설정된 기준값과 비교하는 제4과정; 및
상기 제4과정에서 기준값과의 비교한 결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제2과정의 스캔영역을 상기 중심부를 중심으로 일정 각도씩 이동하면서 전체 구간 또는 설정된 구간에 대하여 제2 내지 제4과정을 반복수행하면서 산출된 좌,우측 밝기값 차이에 대한 각 밝기값 비율(%)을 산출하되,
상기 제5과정은 상기 제2 내지 제4과정을 반복수행하면서 산출된 상기 각 밝기값 비율(%) 중 가장 낮은 밝기값 비율(%)과 기 설정된 기준값을 비교하여 그 비교결과에 따라 양품 또는 불량을 판단하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 LED모듈의 편심검사방법.