TWI386658B

TWI386658B - 發光體檢測裝置及其方法

Info

Publication number: TWI386658B
Application number: TW97111915A
Authority: TW
Inventors: Jen Yu Wen; Tzu Hsuan Wei; Wei Chieh Chiang; Chia Hung Chen; Tai Shan Liao; Ting Ming Huang
Original assignee: Applied Res Lab
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2013-02-21
Also published as: TW200942837A

Description

發光體檢測裝置及其方法

本案係指一種檢測裝置及其方法，尤其指用於檢測平面發光體的檢測裝置及其方法。

隨著光電技術的突飛猛進，大型平面顯示裝置已經普及在一般民眾的生活當中，但市場上對這些平面顯示裝置的需求迄今仍未滿足。

在這些大型平面顯示裝置製造的過程中，如何快速準確的對這些平面顯示裝置進行檢測以淘汰瑕疵品，是一個很重要的課題，目前業界對於較大型的面板，多數仍使用點檢測，即以單機單點檢測面板的輝度、色度。請參閱第一圖，係為習知技術中的面板點檢測示意圖。第一圖中包括了面板1、CCD 2、取像面積3、路徑X、路徑Y及步進點(step)S。在習知的點檢測方法中，使用者僅使用一台CCD 2，讓這台CCD 2依序沿著路徑X及路徑Y上的步進點S前進，即可將面板1所有的影像都掃描一遍，然後再利用其它影像分析方法或影像檢測方法來檢測面板1的全體影像是否具有輝度、色度上的瑕疵。

但這種點檢測，有許多先天的缺陷，這些缺陷包括了單點檢測太過浪費時間，且以CCD在取像時，來自影像的光線必須儘量的以垂直的方式入射，也就是CCD的視角必須維持在一特定角度內。請參閱第二圖(a)及(b)，係分別為習知技術中CCD取像裝置在良好取像時的視角示意圖及習知技術中CCD取像裝置無法良好取像時的視角示意圖。在第二圖中包括了CCD 10、面板11、視角a 、法線n 及距離l 。其中視角a 為CCD 10的視角，法線n 為面板11的法線，距離l 為CCD 10至面板11間的距離。由於對一般的CCD來說，最大允許視角為10∘，因此在使用時應儘量使CCD的視角保持在10∘以內。在第二圖(a)中，CCD 10能夠保持視角在10∘以內，則CCD 10可良好的對面板11取像，但在第二圖(b)中，CCD 10的視角已經大於10∘，這有可能是因為面板11的寬度過大，或是CCD 10至面板11間的距離l 過短所造成的。

職是之故，申請人鑑於習知技術中所產生之缺失，經過悉心試驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本案「發光體檢測裝置及其方法」，能夠克服上述缺點，以下為本案之簡要說明。

為克服如在先前技術一節中所述的習知缺陷，本發明採用多組CCD進行取像以獲得近乎垂直入射光線。而組裝CCD必有誤差，故直接將影像進行鑲嵌無法正確描述物體實際形狀，必須以影像拼接技術校正鑲嵌時所產生的誤差以便進行影像鑲嵌，此係以仿射變換達成，仿射變換中的座標轉換工作主要包含了(1)選擇轉換方程式；(2)求解轉換方程式中的係數；(3)影像鑲嵌等的流程，此仿射轉換可針對影像旋轉、平移、尺度進行修正，且運算量不大，對於系統檢測時間花費不多。

本發明使用複數個取像裝置，分別對一平面發光體的一部份影像進行取像，再將各個取像裝置所取得的部分影像進行拼接而形成此平面發光體的完整影像，然後以檢測方法對此完整影像進行檢測，藉此達到對較大型平面發光體，如：液晶顯示(LCD)、電漿(plasma)顯示、發光二極體(LED)顯示、平面顯示或背光模組等的檢測，但本發明並非僅限於使用在較大型的平面發光體。

根據本發明的構想，提出一種發光體檢測裝置，其包括一待測發光體；複數個取像元件，每一個取像元件用於取得該待測發光體的一部份影像，該等取像元件係排列為一線形；一驅動元件以驅動該等取像元件沿一規劃路徑移動；一運算元件與該等取像元件電連接，用於以一影像拼接技術將該等部份影像組合為一完整影像，並對該完整影像進行一後處理，藉此確定該待測發光體為合格或不合格；及一顯示裝置與該運算元件電連接，用於顯示該待測發光體的檢測結果。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該待測發光體為一液晶顯示(LCD)、一電漿(plasma)顯示、一發光二極體(LED)顯示、一平面顯示及一背光模組其中之一。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該等取像元件為電荷耦合元件(CCD)影像感測器及互補式金氧半導體(CMOS)影像感測器其中之一。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該線形為直線、曲線、及其組合其中之一。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該規劃路徑係沿著該待測發光體的一邊。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該規劃路徑為直線路徑、曲線路徑及其組合其中之一。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該規劃路徑係沿著該待測發光體所具有的複數個邊界其中之一。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該運算元件係選自一工業用電腦、一桌上型電腦、一筆記型電腦及一伺服器其中之一。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該後處理為一影像檢測方法、一影像分析方法及一瑕疵檢測方法其中之一，用於對該完整影像進行檢測以確定該完整影像為合格或不合格。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該顯示裝置係選自一陰極射線管(CRT)顯示、一液晶顯示(LCD)、一電漿(plasma)顯示、一平面顯示及一投影機其中之一。

較佳地，本發明所提供之該種發光體檢測裝置，其中該影像拼接技術為一仿射變換。

根據本發明的構想，提出一種發光體檢測裝置，其包括一待測發光體；複數個取像元件，每一個取像元件用於取得該待測發光體的一部份影像，該等取像元件係排列為一線形並沿著一規劃路徑移動；及一運算元件與該等取像元件電連接，用於以一影像拼接技術將該等部份影像組合為一完整影像，並對該完整影像進行一後處理，藉此確定該待測發光體為合格或不合格。

根據本發明的構想，提出一種發光體檢測方法，其包括步驟取得一待測發光體的複數個部份影像；組合該等部分影像以形成該待測發光體的一完整影像；及對該完整影像進行一後處理以確定該待測發光體為合格或不合格。

一種實施該種發光體檢測方法的裝置。

本案將可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然本案之實施並非可由下列實施案例而被限制其實施型態。

本發明最主要的原理係使用複數個取像裝置，分別取得平面發光體的部份影像，再將各個取像裝置所取得的部分影像進行拼接而獲得此平面發光體的完整影像，然後再用各種的檢測方法對此完整影像進行檢測或分析，藉此達到對較大型平面發光體，如：液晶顯示(LCD)、電漿(plasma)顯示、發光二極體(LED)顯示、平面顯示或背光模組等的檢測，但本發明並非僅限於使用在較大型的平面發光體。

請參閱第三圖，係為本發明發光體檢測裝置之佈設示意圖。其中第三圖中的檢測裝置包括了待測發光體21、第一邊21a、第二邊21b、第一取像裝置22A、第二取像裝置22B、第三取像裝置22C、第四取像裝置22D、第一取像範圍231、第二取像範圍232、第三取像範圍233、第四取像範圍234、規劃路徑24、支架25及輸送帶26。其中待測發光體21可為一液晶顯示(LCD)、一電漿(plasma)顯示、發光二極體(LED)顯示、平面顯示或背光模組等較大型的平面顯示器；取像裝置22A,22B,22C,22D可為電荷耦合元件(CCD)影像感測器或互補式金氧半導體(CMOS)影像感測器，而取像裝置22A, 22B,22C,22D係裝配於支架25上，每一個取像裝置均對應至一個取像範圍並在此取像範圍中對待測發光體21進行取像，第一取像裝置22A、第二取像裝置22B、第三取像裝置22C及第四取像裝置22D分別對應至第一取像範圍231、第二取像範圍232、第三取像範圍233及第四取像範圍234；支架25係為一直線形，但此支架25可依實際的需求狀況，而為曲線，或直線與曲線的組合如：N字形，而使用者亦可使用兩個或更多的支架25來搭載複數個取像裝置，在本實施例當中，支架25係沿著待測發光體21的第二邊b進行佈置；規劃路徑24則是支架25移動的路徑，其係沿著待測發光體21的第一邊a。

當本發明的發光體檢測裝置對待測發光體21進行檢測時，每一個取像裝置22A,22B,22C,22D將對各自取像範圍內的影像進行取像，也就是對待測發光體21的一部份影像進行取像，由於取像裝置22A,22B,22C,22D僅沿著待測發光體21的第二邊b佈置，因此若擬取得整個待測發光體21的完整影像，支架25必須沿著規劃路徑24也就是第一邊a移動，則支架25上的每一個取像裝置22A,22B,22C,22D可沿著第一邊掃描待測發光體21，藉此使用者即可以取得待測發光體21的完整影像，當然，使用者亦可選擇將待測發光體21沿著規劃路徑24移動，亦可獲得待測發光體21的完整影像。

請繼續參閱第四圖，係為本發明發光體檢測方法中所使用的影像拼接技術其原理示意圖。第四圖中包括了待測發光體21、第一取像裝置22A、第二取像裝置22B、第三取像裝置22C、第四取像裝置22D、第一步(first step)24A、第二步 24B、第三步24C、支架25、規劃路徑24及第一至第十二取像範圍231~2312。其中第四圖中有四個取像裝置22A~22D，而規劃路徑24則是分為三步(step)完成，利用此三階段式的掃瞄方式將對待測發光體21完整取像，即以4顆CCD，分成3階段掃瞄為例，即每顆CCD拍攝3次，共可獲得由12個不同位置(12個座標系)所拍攝之影像共12張，即為第一至第十二取像範圍231~2312，第四圖中的這十二個取像範圍分別代表了待測發光體21的部分影像，但由於取像裝置22A~22D的組裝必有誤差，因此若直接拼接這十二個取像範圍所取得的部分影像，必然無法獲得的完整影像，必須要進行適當的誤差校正，因此還須使用影像拼接技術以校正因CCD定位誤差所產生的影像鑲嵌誤差，再組合此十二個部分影像而形成一完整影像。

本發明所採用的影像拼接技術係利用仿射變換(affine transformation)的原理，其必須要進行兩次的座標變換以統一座標系，一為建立相鄰取像裝置間之取像範圍的座標系轉換，然後再將每個取像面積的各座標系轉換至同一座標系。

首先說明建立相鄰取像裝置間之取像範圍的座標系轉換。若以第一取像範圍231(視為第一座標系統)及第二取像範圍232(視為第二座標系統)為例，首先先選擇使用以下的簡單仿射方程式：X₁ ＝aX₂ ＋bY₂ ＋c 公式(1) Y₁ ＝dX₂ ＋eY₂ ＋f 公式(2)

其中X₁ 、Y₁ 分別代表取像範圍231之座標，X₂ 、Y₂ 分別代表取像範圍232之座標，係數a,b,c,d,e,f則代表兩個取像範圍(之座標系)間之轉換係數。再者，在兩個取像範圍的重疊區域中取出至少三個以上的控制點座標(也就是三組的X₁ 、Y₁ )，以求解係數a,b,c,d,e,f，此時由於總共具有十二個取像範圍，自然會形成聯立方程式。以上所述係用於建立相鄰取像範圍間之座標系轉換。

接著再以相同的公式(1)及(2)及相同的方式，將每個取像範圍的各座標系轉換至同一座標系，在此以第一取像範圍的座標系作為基準座標系，也就是將第一至第十二取像範圍231~2312均轉換至同一座標系也就是第一取像範圍231。執行以上的仿射變換，即將每個取像範圍的座標系均轉換至第一取像範圍231的座標系完成相對方位校正。

當所有的取像範圍座標系均轉換至同一座標系後，即可再繼續進行影像拼接(鑲嵌)。請繼續參閱第五圖，係為本發明影像檢測方法的影像拼接方法的執行流程圖。第五圖包括了步驟51：由第一位置座標系轉換置地N位置座標系；步驟52：計算得第N個位置所拍攝之像素；及步驟53：重新取像。反覆執行以上的步驟51~53，即可對校正後的十二個取像範圍231~2312進行影像拼接(鑲嵌)。

當所有的取像範圍也就是待測發光體21的部分影像均拼接完成後，即構成了待測發光體21的完整影像。此時使用者可以接著對此完整影像進行後處理，後處理程序包括了對此完整影像執行一影像檢測方法、一影像分析方法或一瑕疵檢測方法，以判斷此完整影像是否含有瑕疵，其中該種瑕疵檢測方法，可適用現存的各式瑕疵檢測方法，藉此即可對大型的平面發光體如：液晶顯示(LCD)、電漿(plasma)顯示、發光二極體(LED)顯示、平面顯示或背光模組等進行檢測，從而改善了習知技術中對於大型的平面發光體進行檢測會產生的缺陷。當然，本發明並非僅限於使用在較大型的平面發光體，中小型的平面發光體亦可使用本發明的瑕疵檢測裝置及方法進行檢測。

本案實為一難得一見，值得珍惜的難得發明，惟以上所述者，僅為本發明之最佳實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

1‧‧‧面板

2‧‧‧CCD

3‧‧‧取像面積

X‧‧‧路徑

Y‧‧‧路徑

S‧‧‧步進點

10‧‧‧CCD

11‧‧‧面板

a ‧‧‧視角

n ‧‧‧法線

l ‧‧‧距離

21‧‧‧待測發光體

21a‧‧‧第一邊

21b‧‧‧第二邊

22A‧‧‧第一取像裝置

22B‧‧‧第二取像裝置

22C‧‧‧第三取像裝置

22D‧‧‧第四取像裝置

231~2312‧‧‧第一至第十二取像範圍

24‧‧‧規劃路徑

25‧‧‧支架

26‧‧‧輸送帶

24A‧‧‧第一步

24B‧‧‧第二步

24C‧‧‧第三步

51‧‧‧由第一位置座標系轉換置地N位置座標系

52‧‧‧計算得第N個位置所拍攝之像素

53‧‧‧重新取像

第一圖係為習知技術中的面板點檢測示意圖；第二圖(a) 係為習知技術中CCD取像裝置在良好取像時的視角示意圖；第二圖(b) 係為習知技術中CCD取像裝置無法良好取像時的視角示意圖；第三圖係為本發明發光體檢測裝置之佈設示意圖；第四圖係為本發明發光體檢測方法中所使用的影像拼接技術其原理示意圖；及第五圖係為本發明影像檢測方法的影像拼接方法的執行流程圖。