光学机台检验方法与流程

1.本发明与光学检测技术有关，尤其是关于一种光学机台检验方法。


背景技术：

2.一般而言，光学机台通常包括镜头及感测器两个主要元件，其主要任务为数据采集。镜头是用以将物空间信息转换至像空间平面。此转换过程容易受到渐晕(vignetting)、余弦四次方分布、镜头失真(distortion)导致像素位移等因素影响而需要对镜头进行校正。感测器是用以将像空间平面的光信号转换为电信号后再转换为数位信号。于此转换过程中需要考虑曝光时间及摩尔纹等因素。
3.举例而言，若曝光时间过短，噪声比过低而使得光学数据品质不佳，容易造成补偿细致度下降；反之，若曝光时间过长，光学亮度较高的部分容易饱和而造成局部补偿异常。至于摩尔纹则与取样频率有关，由于面板与感测器的空间频率会产生和频与差频，且在尼奎氏频率内和频容易被取样及观察，导致在高灰阶出现摩尔纹，故光学厂需要移除之。
4.此外，在光学机台进行数据采集的过程中，还可能遭遇下列问题：若镜头厂自行于光学机台加入演算法，可能会造成补偿后出现砂状的亮度不均(mura)现象，需校正；若光学机台拍摄时没有与面板同轴，则光学数据会有歪斜的问题，需校正；若光学机台提供的光学数据的平均亮度并未落在伽玛(gamma)曲线上，代表此光学数据有误，拍摄时的设定可能有问题，需校正。
5.然而，由于传统的光学机台检测设备在拍摄周期性的物体时往往拍摄效果不佳，但却又没有其他的设备可以佐证检测设备出现问题，而无从查起，导致光学机台采集到错误的数据而影响到后续的应用端，例如去亮度不均(demura)等，亟待改善。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提出一种光学机台检验方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
7.依据本发明的一具体实施例为一种光学机台检验方法。于此实施例中，该方法包括下列步骤：(a)设计灰阶可调均匀光源阵列，以量测光源提供的灰阶亮度变化信息；(b)灰阶可调均匀光源阵列输入测试图样；(c)根据测试图样计算出实际亮度；(d)待测光学机台拍摄测试图样并经计算后得到撷取亮度；(e)根据实际亮度与撷取亮度之间的差异产生待测光学机台是否需校正的评价；以及(f)自动进行校正，以提供正确的光学机台拍摄环境。
8.于一实施例中，光源可采用雷射、发光二极管(led)、冷阴极萤光灯管(ccfl)或其他光源。
9.于一实施例中，当灰阶可调均匀光源阵列设计为穿透型时，灰阶可调均匀光源阵列包括第一透镜、第二透镜及穿透单元，光源发出的光依序通过第一透镜、第二透镜及穿透单元而射至待测光学机台。
10.于一实施例中，当灰阶可调均匀光源阵列设计为垂直反射型时，灰阶可调均匀光
源阵列包括第一透镜、第二透镜及垂直反射单元，光源发出的光依序通过第一透镜及第二透镜后由垂直反射单元垂直反射至待测光学机台。
11.于一实施例中，当灰阶可调均匀光源阵列设计为斜向反射型时，灰阶可调均匀光源阵列包括第一透镜、第二透镜及斜向反射单元，光源发出的光依序通过第一透镜及第二透镜后由斜向反射单元斜向反射至待测光学机台。
12.于一实施例中，当灰阶可调均匀光源阵列设计为匀光器型时，灰阶可调均匀光源阵列包括第一透镜、第一匀光器、第二匀光器、第二透镜及穿透单元，光源发出的光依序通过第一透镜、第一匀光器、第二匀光器、第二透镜及穿透单元后射至待测光学机台。
13.于一实施例中，当灰阶可调均匀光源阵列设计为导光板型时，灰阶可调均匀光源阵列包括导光板、扩散片及透明模块，光源发出的光依序通过导光板、扩散片及透明模块后射至待测光学机台。
14.于一实施例中，当灰阶可调均匀光源阵列设计为导光柱型时，灰阶可调均匀光源阵列包括导光柱及透明模块，光源发出的光依序通过导光柱及透明模块后射至待测光学机台。
15.于一实施例中，步骤(c)是将测试图样经由光学转换函数换算产生实际亮度。
16.于一实施例中，步骤(e)包括下列步骤：(e1)计算实际亮度与撷取亮度的差异图形；以及(e2)通过演算法分析差异图形并根据分析结果产生待测光学机台是否需校正的评价。
17.于一实施例中，当差异图形具有相当细致的摩尔纹信号时，步骤(e2)产生待测光学机台的积分范围参数的设定需校正的评价。
18.于一实施例中，当差异图形具有大范围的摩尔纹信号时，步骤(e2)产生待测光学机台的对焦参数的设定需校正的评价。
19.于一实施例中，当差异图形出现局部亮度不均时，步骤(e2)产生待测光学机台的曝光时间的设定需校正的评价。
20.于一实施例中，当差异图形出现大范围亮度不均时，步骤(e2)产
21.相较于现有技术，本发明提出一种光学机台检验方法，其可根据测试图样经由光学转换函数换算产生的实际亮度与待测光学机台拍摄测试图样并计算后得到的撷取亮度取得两者之间的差异图形，再通过演算法分析差异图形中是否出现异常，以判定待测光学机台的参数设定是否需进行校正。因此，本发明的光学机台检验方法能够达到快速检验待测光学机台的具体功效，并可根据检验结果校正待测光学机台的参数设定以排除异常。
22.关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
附图说明
23.图1为根据本发明的一较佳具体实施例中的光学机台检验方法的流程图。
24.图2a为对应于图1中的步骤s10的示意图。
25.图2b为对应于图1中的步骤s12～s16的示意图。
26.图3为灰阶可调均匀光源阵列设计为穿透型的示意图。
27.图4为灰阶可调均匀光源阵列设计为垂直反射型的示意图。
28.图5为灰阶可调均匀光源阵列设计为斜向反射型的示意图。
29.图6为灰阶可调均匀光源阵列设计为匀光器型的示意图。
30.图7为灰阶可调均匀光源阵列设计为导光板型的示意图。
31.图8为灰阶可调均匀光源阵列设计为导光柱型的示意图。
32.图9为图1中的步骤s18还包括步骤s18a～s18b的流程图。
33.图10a至图10c分别为当差异图形出现亮度不均(mura)时可进行增长曝光时间的校正后有效去除亮度不均的示意图。
34.图11a至图11b分别为当差异图形并未出现亮度不均(mura)故无需进行校正的示意图。
35.主要元件符号说明：
36.s10～s20...步骤
37.ula...灰阶可调均匀光源阵列
38.pc...电脑
39.tp...测试图样
40.dut...待测光学机台
41.pc1...电脑
42.pc2...电脑
43.cb...撷取亮度
44.ab...实际亮度
45.3...灰阶可调均匀光源阵列
46.ls...光源
47.ln1...第一透镜
48.ln2...第二透镜
49.pt...穿透单元
50.4...灰阶可调均匀光源阵列
51.vr...垂直反射单元
52.5...灰阶可调均匀光源阵列
53.dmd...斜向反射单元
54.6...灰阶可调均匀光源阵列
55.h1...第一匀光器
56.h2...第二匀光器
57.7...灰阶可调均匀光源阵列
58.lg...导光板
59.df...扩散片
60.8...灰阶可调均匀光源阵列
61.lp...导光柱
62.s18a～s18b...步骤
63.mura...亮度不均
具体实施方式
64.现在将详细参考本发明的示范性实施例，并在附图中说明所述示范性实施例的实例。在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
65.依据本发明的一具体实施例为一种光学机台检验方法。于此实施例中，光学机台检验方法用以快速检验待测光学机台是否出现异常，并可根据检验结果校正待测光学机台的参数设定以排除异常，但不以此为限。
66.请参照图1，图1为此实施例中的光学机台检验方法的流程图。如图1所示，此实施例中的光学机台检验方法可包括下列步骤：
67.步骤s10：设计灰阶可调均匀光源阵列，以量测光源提供的灰阶亮度变化信息；
68.步骤s12：灰阶可调均匀光源阵列输入测试图样；
69.步骤s14：根据测试图样计算出实际亮度；
70.步骤s16：待测光学机台拍摄测试图样并经计算后得到撷取亮度；
71.步骤s18：根据实际亮度与撷取亮度之间的差异产生待测光学机台是否需校正的评价；以及
72.步骤s20：自动进行校正，以提供正确的光学机台拍摄环境。
73.请参照图2a，图2a为对应于图1中的步骤s10的示意图。如图2a所示，本发明的光学机台检验方法可设计灰阶可调均匀光源阵列ula，以通过电脑pc量测光源提供的灰阶亮度变化信息(光学转换函数)。
74.请参照图2b，图2b为对应于图1中的步骤s12～s16的示意图。如图2b所示，本发明的光学机台检验方法可于灰阶可调均匀光源阵列ula输入测试图样tp，并由电脑pc1根据测试图样tp计算出实际亮度ab以及由待测光学机台dut拍摄测试图样tp并经电脑pc2计算后得到撷取亮度cb。
75.请参照图3，图3为灰阶可调均匀光源阵列设计为穿透型的示意图。如图3所示，当灰阶可调均匀光源阵列3设计为穿透型时，灰阶可调均匀光源阵列3包括第一透镜ln1、第二透镜ln2及穿透单元pt，光源ls发出的光依序通过第一透镜ln1、第二透镜ln2及穿透单元pt而射至待测光学机台dut。需说明的是，穿透单元pt可以是液晶显示器(liquid crystal display，lcd)或空间光调变器(spatial light modulator，slm)，但不以此为限。
76.请参照图4，图4为灰阶可调均匀光源阵列设计为垂直反射型的示意图。如图4所示，当灰阶可调均匀光源阵列4设计为垂直反射型时，灰阶可调均匀光源阵列4包括第一透镜ln1、第二透镜ln2及垂直反射单元vr，光源ls发出的光依序通过第一透镜ln1及第二透镜ln2后被垂直反射单元vr垂直反射至待测光学机台dut。需说明的是，垂直反射单元vr可以是偏振分光器(polarization beam splitter，pbs)，但不以此为限。
77.请参照图5，图5为灰阶可调均匀光源阵列5设计为斜向反射型的示意图。如图5所示，当灰阶可调均匀光源阵列5设计为斜向反射型时，灰阶可调均匀光源阵列5包括第一透镜ln1、第二透镜ln2及斜向反射单元dmd，光源ls发出的光依序通过第一透镜ln1及第二透镜ln2后由斜向反射单元dmd斜向反射至待测光学机台dut。需说明的是，斜向反射单元dmd可以是数位微镜元件(digital micromirror device，dmd)，但不以此为限。
78.请参照图6，图6为灰阶可调均匀光源阵列设计为匀光器型的示意图。如图6所示，当灰阶可调均匀光源阵列6设计为匀光器型时，灰阶可调均匀光源阵列6包括第一透镜ln1、
第一匀光器h1、第二匀光器h2、第二透镜ln2及穿透单元pt，光源ls发出的光依序通过第一透镜ln1、第一匀光器h1、第二匀光器h2、第二透镜ln2及穿透单元pt后射至待测光学机台dut。需说明的是，第一匀光器h1及第二匀光器h2可以是由多个透镜相邻排列所构成，但不以此为限。
79.请参照图7，图7为灰阶可调均匀光源阵列设计为导光板型的示意图。如图7所示，当灰阶可调均匀光源阵列7设计为导光板型时，灰阶可调均匀光源阵列7包括导光板lg、扩散片df及穿透单元pt，光源ls发出的光依序通过导光板lg、扩散片df及穿透单元pt后射至待测光学机台dut，但不以此为限。需说明的是，光源ls可设置于导光板lg的入光侧之外，致使光源ls发出的光是由导光板lg的入光侧射入至导光板lg内，并经由设置导光板lg内的聚光单元聚光后射向位于导光板lg的出光侧外的扩散片df，且出光侧与入光侧是彼此垂直，但不以此为限。
80.请参照图8，图8为灰阶可调均匀光源阵列设计为导光柱型的示意图。如图8所示，当灰阶可调均匀光源阵列8设计为导光柱型时，灰阶可调均匀光源阵列8包括导光柱lp及穿透单元pt，光源ls发出的光依序通过导光柱lp及穿透单元pt后射至待测光学机台dut。需说明的是，光源ls可设置于导光柱lp的入光侧之外，致使光源ls发出的光是由导光柱lp的入光侧射入至导光柱lp内并射向位于导光柱lp的出光侧外的穿透单元pt，且导光柱lp的出光侧与入光侧是彼此相对设置，但不以此为限。
81.需说明的是，于实际应用中可依照不同需求采用不同的设计方法来设计灰阶可调均匀光源阵列ula，以上实施例仅列出较常出现的设计方法，但不以此为限。
82.请参照图9，图9为图1中的步骤s18还包括步骤s18a～s18b的流程图。如图9所示，步骤s18可包括：
83.步骤s18a：计算实际亮度与撷取亮度的差异图形；以及
84.步骤s18b：通过演算法分析差异图形并根据分析结果产生待测光学机台是否需校正的评价。
85.于一实施例中，当步骤s18a计算出的差异图形具有相当细致的摩尔纹信号时，则步骤s18b将会通过演算法分析差异图形并根据分析结果产生待测光学机台的积分范围参数的设定需校正的评价，由以通知使用者需对于待测光学机台的积分范围参数的设定进行校正。
86.于另一实施例中，当步骤s18a计算出的差异图形具有大范围的摩尔纹信号时，则步骤s18b将会通过演算法分析差异图形并根据分析结果产生待测光学机台的对焦参数的设定需校正的评价，由以通知使用者需对于待测光学机台的对焦参数的设定进行校正。
87.于另一实施例中，当步骤s18a计算出的差异图形出现局部亮度不均时，则步骤s18b将会通过演算法分析差异图形并根据分析结果产生待测光学机台的曝光时间的设定需校正的评价，由以通知使用者需对于待测光学机台的曝光时间的设定进行校正。
88.于另一实施例中，当步骤s18a计算出的差异图形出现大范围亮度不均时，则步骤s18b将会通过演算法分析差异图形并根据分析结果产生待测光学机台的均匀场的设定需校正的评价，由以通知使用者需对于待测光学机台的均匀场的设定进行校正。
89.需说明的是，于步骤s18的实施例中，仅列出光学机台较常出现的问题，但不以此为限。
90.当步骤s18a计算出的差异图形出现异常图形(如图10b所示)时，步骤s18b即可通过演算法分析差异图形并根据分析结果产生待测光学机台的设定需校正的评价，由以通知使用者需对于待测光学机台的设定进行校正。
91.因此，使用者即可进行校正，例如增长曝光时间的校正后有效去除亮度不均(如图10c所示)。反之，当步骤s18a计算出的差异图形并未出现亮度不均(如图11b所示)时，使用者无需对待测光学机台进行校正。
92.相较于现有技术，本发明提出一种光学机台检验方法，其可根据测试图样经由光学转换函数换算产生的实际亮度与待测光学机台拍摄测试图样并计算后得到的撷取亮度取得两者之间的差异图形，再通过演算法分析差异图形中是否出现异常，以判定待测光学机台的参数设定是否需进行校正。因此，本发明的光学机台检验方法能够达到快速检验待测光学机台的具体功效，并可根据检验结果校正待测光学机台的参数设定以排除异常。