CN117607165B - 一种衍射光波导的重影判断方法 - Google Patents

一种衍射光波导的重影判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种衍射光波导的重影判断方法,通过获取图像的灰度分布图,首先根据灰度分布图的峰值数量,判断显示图像属于重影的哪种类型;并进一步根据预设的参考基准P,判断滤除背景灰度值后的实测线宽与P之间的关系,判断是否存在重影;当存在重影时,并进一步结合分布曲线的对称性来判断重影像是否与原像叠加使原像的宽度变宽;同步根据不对称时两侧曲线的拟合直线斜率的大小关系,判断图像是否存在拖尾,或严重拖尾的情况,进而筛选出能够被接受的合格波导产品,本方法能提高产品缺陷的检出率和提高产品的良率。

Description

一种衍射光波导的重影判断方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域,尤其涉及一种衍射光波导的重影判断方法。
背景技术
在现有技术中,通过纳米压印技术制备衍射光波导是主要的技术路线,是衍射光波导实现量产的主要路径。而在光栅压印过程中,由于设备缺陷、工艺缺陷等问题,容易出现结构区域的收缩或舒张,从而影响光栅局部的周期,会在原像的周围产生分离或重叠的另一个强度较弱的像,此现象被称为“重影”,“重影”将影响显示画面的效果,对本领域技术人员而言,是不愿意看到的。
在实际工作中,“重影”具有不同的表现形式或类型,不同的表现形式带来的视觉差异是不同的,考虑自身压印工艺的可量产性,在一定范围内的“重影”是允许的,即视觉成像具有一定的容错率,以提高量产的良率,因此,如何判断“重影”及“重影”的性质,“重影”是否符合预设的阈值,对本领域技术人员而言是重要的。在现有技术中,仅提及了可能存在的“重影”,对于“重影”如何检测与判断,并不涉及。
因此,如何判断“重影”的类型,使得在一定范围内的类型是符合成像要求的,提高产品的良率,是亟需解决的。
发明内容
本发明提供了一种衍射光波导的重影判断方法,解决现有技术中存在的问题。通过本发明的方法,判断重影的不同类型,并据此筛选具有一定容错率的重影类型,以提高压印工艺量产的良率。
本发明提供一种衍射光波导的重影判断方法,包括如下步骤:
S1:提供待测的衍射光波导、与所述衍射光波导匹配的光引擎和工业相机;
S2:调整所述工业相机的位置,使其固定于所述衍射光波导的眼盒位置;调整所述工业相机的焦距、曝光时间,使其能够清晰、完整地拍摄到所述衍射光波导的整个画面图像;
S3:设定允许的重影规格为光引擎芯片上的B个像素数的偏离,所述光引擎芯片的分辨率为H1*V1,投影画面的像素数与所述光引擎芯片的像素数对应,投影画面的线宽为B个像素数,投影画面被所述工业相机拍摄后,在整个照片上所占的横向像素宽度为H2,则理想成像状态下拍摄后投影画面中的B个像素数在照片中所占的像素数为:P=B*H2/H1;定义P为参考基准;
S4:打开光引擎,并由所述工业相机获取所述衍射光波导的图像,并采集所述图像中出现重影区域的灰度值,绘制不同像素点位置所对应的灰度值,得到灰度分布图;根据所述灰度分布图,判断所述灰度分布图是否存在多个峰值;
当存在多个峰值时,则判断所述图像存在重影,重影类型属于原像和重影像完全分离的情况;
当仅存在一个峰值时,则进行下一步;
S5:根据所述步骤S4确定的所述灰度分布图,判断实测线宽;
S6:判断所述步骤S5中所述实测线宽与所述步骤S3中的所述参考基准P之间的关系,判断所述图像是否存在重影;当存在重影时,则继续进行下一步;
S7:判断所述灰度分布图中分布曲线的对称性,当灰度分布图中分布曲线具有对称性时,则判断图像存在重影,重影类型属于重影像与原像叠加使原像的宽度变宽;
当灰度分布图中分布曲线不具有对称性时,则判断图形存在重影,继续进行下一步;
S8:当灰度分布图中分布曲线不具有对称性时,判断分布曲线在不同位置的拟合直线斜率,根据拟合直线的斜率判断重影情况。
进一步,在一些实施例中,所述步骤S5的步骤具体为:根据所述步骤S4确定的灰度分布图,采集不同重影区域的灰度值,根据预先设置的背景灰度值c与灰度分布曲线的交点所在的位置a和b,a和b分别定义为重影区域不同像素点的起点和终点,在滤除所述背景灰度值c后,则(b-a)被定义为实测线宽。
进一步,在一些实施例中,所述步骤S6的步骤具体为:根据所述实测线宽(b-a),判断所述实测线宽(b-a)与P之间的关系;
当所述实测线宽(b-a)≤P时,则判断图像无重影,判断结束,待测衍射光波导属于合格样品,获取的图像无重影现象;当所述实测线宽(b-a)>P时,则表明存在重影,进行下一步。
进一步,所述步骤S7的步骤具体为:当(b-a)>P且灰度分布图中分布曲线沿中心线左右两侧具有较好的对称性时,重影类别为重影像与原像叠加使原像的宽度变宽的情况。
更进一步,当P<(b-a)<K,K∈(7,14),属于可接受的重影范围内,衍射光波导的图像能够满足一定的显示要求,是能够被定义为合格样品;否则,并定义为不合格样品。
进一步,当(b-a)>P且灰度分布图中分布曲线沿中心线左右不对称时,对左右两侧的曲线分别作拟合,拟合直线的斜率数字分别为K1、K2,且K1≠K2,当任一拟合直线的斜率数字K1、K2满足在一定阈值范围内时,判断图像存在重影,重影类型属于重影像和原像有偏离。
进一步,所述阈值T满足T≥0.1。
进一步,当拟合直线的斜率数字K1、K2在(0.1,0.5)时则属于产生重影严重拖尾,是不能被接受的;
当拟合直线的斜率数字均大于0.5时,则属于重影拖尾,能够在接受的范围内。
当任一拟合直线的斜率数字K1、K2不满足所述阈值范围时,则判断重影不符合要求。
本发明通过以上步骤完成了不同重影情况的判断,对本领域技术人员而言,当采用本发明的方法判断出不同的重影情况,并根据一定的阈值判断衍射光波导的显示图像是否正确或是否在允许的误差范围内,即可判断得出衍射光波导的合格情况,进而反馈纳米压印工艺,并据此筛选具有一定容错率的重影类型,提高样品的良率,提高出货量;
通过简单的判断方式判断重影类型,进而判断衍射光波导是否存在影响显示效果的重影现象,对本领域技术人员而言,所取得的技术效果是明显的,是有益的;且重影判断所需要的设备简单,成本低,***稳定,判断效果较好,具有较好的适用性。
本发明提供了一种衍射光波导的重影判断方法,通过获取图像的灰度分布图,首先根据灰度分布图的峰值数量,判断显示图像属于重影的哪种类型;并进一步根据预设的参考基准P,判断滤除背景灰度值后的实测线宽与P之间的关系,并结合多次的实验测试判断出拖尾的阈值范围,判断是否存在重影,该阈值的选择对本领域技术人员而言可提高产品的合格率或提高重影的检出率,是有益的;当存在重影时,并进一步结合分布曲线的对称性来判断重影像是否与原像叠加使原像的宽度变宽的情况;同步根据不对称时两侧曲线的拟合直线斜率的大小关系,判断图像是否存在拖尾,或严重拖尾的情况,进而筛选出能够被接受的合格波导产品,本方法能提高产品缺陷的检出率和提高产品的良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图;
图1(a)为本发明提供的一种重影像与原像叠加使原像的宽度变宽的示意图;
图1(b)为本发明提供的一种重影像和原像有偏离产生重影拖尾的示意图;
图1(c)为本发明提供的一种原像和重影像完全分离的示意图;
图2为本发明提供的一种采集图像中出现重影区域灰度值的示意图;
图3为本发明提供的一种无重影理想成像条件下的灰度分布的示意图;
图4为本发明提供的一种重影条件下的灰度分布图的示意图;
图5为本发明提供的另一种重影条件下的灰度分布图的示意图;
图6为本发明提供的另一种重影条件下的灰度分布图的示意图;
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供了一种衍射光波导的重影判断方法,本发明定义的“重影”指在光栅压印过程中,由于设备缺陷、工艺缺陷等问题,容易出现结构区域的收缩或舒张,导致压印结构出现形变,从而影响光栅局部的周期,会在原像的周围产生分离或重叠的另一个强度较弱的像,此现象被称为“重影”;“重影”将影响显示画面的效果,如图1(a)~图1(c)所示,本发明指出了包括3种不同的重影现象或重影类型,如图1(a)所示,重影像与原像叠加使原像的宽度变宽;如图1(b)所示,重影像和原像有偏离,产生重影拖尾;如图1(c)所示,原像和重影像完全分离。
对本领域技术人员而言,对于图1(a)重影像与原像叠加使原像的宽度变宽、图1(b)重影像和原像有偏离产生重影拖尾的两种情况,在一定的阈值范围内或偏离阈值范围内,是能够被接受的,此时的光栅压印结构虽存在一定的形变,但在允许的阈值范围内,依然能够作为良品被接受,进而筛选出更多显示效果较好的产品,能够提高量产的良率。但图1(c)原像和重影像完全分离,是不能被接受的,因此,如何判断出这三种重影情况,对本领域技术人员而言,是重要的。
该方法包括以下步骤:
S1:提供待测的衍射光波导、与衍射光波导匹配的光引擎和工业相机;
S2:调整工业相机的位置,使其固定于衍射光波导的眼盒位置;调整工业相机的焦距、曝光时间,使其能够清晰、完整地拍摄到整个画面的图像;
S3:设定允许的重影规格为光引擎芯片上的B个像素数的偏离,光引擎芯片的分辨率为H1*V1,投影画面的像素数与光引擎芯片的像素数对应,投影画面的线宽为B个像素数,投影画面被工业相机拍摄后,在整个照片上所占的横向像素宽度为H2,则理想成像状态下拍摄后投影画面中的B个像素数在照片中所占的像素数为:P=B*H2/H1;定义P为参考基准;
更详细地,示例性,假设允许的重影规格为光引擎芯片上的1个像素数的偏离,则基于光引擎芯片的分辨率H1*V1,假设为640*480,投影画面的线宽为1个像素数,当投影画面被捕获后,在整个照片上所占的横向像素宽度为H2,获取理想成像状态下拍摄投影画面的1个像素数在成像照片中所在的像素数P并限定为P=H2/H1;此时允许的偏离数为1,当然,根据不同的技术要求,允许的偏离数是可调整的,本发明不做限定;
S4:获取待测衍射光波导的图像,并采集图像中出现重影区域的灰度值,绘制不同像素点位置所对应的灰度值,得到灰度分布图;根据灰度分布图,判断灰度分布图是否存在多个峰值;当存在多个峰值时,则判断图像存在重影,重影类型属于原像和重影像完全分离的情况;当仅存在一个峰值时,则进行下一步;
具体地,通过工业相机获取待测衍射光波导的图像,如图2所示,采集图像中出现重影区域(如图2中方框1和方框2所在区域)的灰度值,包括在不同像素点位置所对应的不同的灰度值;当然,图2仅为示例,可选择地,包括采集多个不同的重影区域的灰度值,根据实测情况作出适宜性调整,对此,本发明不做限定。
进一步,如图6所示的灰度分布图,表示不同像素点位置所对应的不同的灰度值,采集不同重影区域的灰度值,横坐标代表不同像素点的位置,纵坐标代表不同像素点位置所对应的灰度值,如多个横坐标分别代表不同像素点的多个不同位置;当灰度分布图中存在多个峰值,如e、f,即表示在不同像素点位置存在多个灰度值极大值,且多个灰度值可相同或不同,此种情况下,则可判断图像存在重影,重影属于如图1(c)原像和重影像完全分离的情况,此种情况是不能被接受的,则可判断该衍射光波导属于次品。
S5:根据步骤S4确定的灰度分布图,判断实测线宽;
进一步,如图3,可知晓地,设定在无重影理想成像条件下,其灰度分布是理想的高斯曲线,沿中心线左右对称;若图像出现重影,如图1(a)所示的图形情况,则灰度值将发生变化;如图4所示的灰度分布图,采集不同重影区域的灰度值,横坐标代表不同像素点的位置,纵坐标代表不同像素点位置所对应的灰度值,如多个横坐标分别代表不同像素点的多个不同位置,c代表背景灰度值,作为背景灰度值,即相当于底噪,如图4所示,背景灰度值c与灰度分布曲线的交点所在的位置a和b,a和b分别定义为重影区域不同像素点的起点和终点,在滤除背景灰度值c后,则(b-a)定义为实测线宽,即滤除背景灰度值后重影区域所在的线宽为实测线宽;
S6:判断步骤S5中所述实测线宽与步骤S3中的所述参考基准P之间的关系,判断图像是否存在重影;当存在重影时,则继续进行下一步;
进一步,详细地,如根据实测线宽(b-a),判断(b-a)与P之间的关系,当(b-a)≤P时,则判断图像无重影,判断结束,待测衍射光波导属于合格样品,获取的图像无重影现象;当(b-a)>P时,则表明存在重影,进行下一步;
S7:判断灰度分布图中分布曲线的对称性,当灰度分布图中分布曲线具有对称性时,则判断图像存在重影,重影类型属于如图1(a)的重影像与原像叠加使原像的宽度变宽;当灰度分布图中分布曲线不具有对称性时,则判断图形存在重影,继续进行下一步。
如图4所示,当(b-a)>P且此时的灰度分布图中分布曲线具有较好的对称性,即分布曲线沿中心线左右两侧具有较好的对称性,这种情况下,被限定为重影像与原像叠加使原像的宽度变宽的情况,如图1(a)所示的情况。
当然,对于重影属于如图1(a)的重影像与原像叠加使原像的宽度变宽的情况,在(b-a)满足一定阈值的情况下,即P<(b-a)<K,K∈(7,14),属于可接受的重影范围内,衍射光波导的图像能够满足一定的显示要求,是能够被定义为合格样品。当然,K的取值范围可根据工业相机的分辨率和检出要求而变化,对该参数的选择,对本发明而言,是有益的。
S8:当灰度分布图中分布曲线不具有对称性时,判断分布曲线在不同位置的拟合直线斜率,根据拟合直线的斜率大小判断重影情况;
详细地,当分布曲线沿中心线左右不对称时,即曲线左右两侧的拟合直线斜率不相等,对左右两侧的曲线分别作拟合,当任一拟合直线的斜率数字满足在一定阈值范围内时,如设定阈值T,满足T≥0.1,判断图像存在重影,重影类型属于如图1(b)重影像和原像有偏离。
当拟合直线的斜率数字在(0.1~0.5)时则属于产生重影严重拖尾,是不能被接受的;当拟合直线的斜率数字均大于0.5时,则属于重影拖尾,能够在接受的范围内,图像显示虽存在一定拖尾的情况,但还能在接受的范围内,对本领域技术人员而言,是可接受的。
进一步,作详细说明,结合图5,当分布曲线沿中心线左右两侧不具有对称性时,分别选择中心线左右两侧的曲线分别作拟合直线,如根据平滑程度选择左侧曲线的C1、D1和右侧曲线的C2、D2,左右两侧分别作拟合得到不同拟合直线的斜率,分别设定斜率数字为K1、K2;K1≠K2,当K1、K2中任一值在(0.1,0.5)时则属于产生重影严重拖尾,是不能被接受的;当K1、K2均大于0.5时则属于产生重影拖尾,是能被接受的,图像显示还具有一定的可接受性,在一定程度上,可以作为合格产品;
当任一拟合直线的斜率数字K1、K2不满足所述阈值范围时,则判断重影不符合要求。对此,即当任一拟合直线的斜率数字K1、K2的值小于0.1时,则判断重影不符合可接受的范围,衍射光波导不符合要求,判断为次品。
需要说明的是,图5中分布曲线不同像素点位置的选择,根据画面整体效果和实际判断需求进行调整,以能够选择拟合的最佳情况为准,即拟合函数中的相关系数R尽可能最大,甚至接近于1;如根据实际情况,可选择C1为1/e2,D1为0.3等情况,对此本发明不做详细限定,以能够实现曲线的拟合为准。
在本发明中,作进一步说明,拍摄中可能出现过曝情况时会导致拍到的线宽变宽,也会影响判断的结果,所以当灰度分布图中的灰度曲线出现平顶时,则将其拟合为具有尖顶的曲线,以避免过曝的出现,导致不能使用本发明的方法,因此,该种情况是可以避免的。
当然,在本发明的实施例中,背景灰度值c根据多次实测数据判断得到,可知晓地,本发明限定c的范围为(0.8~0.95)之间。当然根据不同波导的性能和压印工艺的不同,背景灰度值c可作调整,以正确识别重影区域不同像素点的起点和终点,以得到滤除背景灰度值后重影区域所在的线宽为准,本发明不做该参数c的限定。
通过以上步骤完成了不同重影情况的判断,对本领域技术人员而言,当采用本发明的方法判断出不同的重影情况,并根据一定的阈值判断衍射光波导的显示图像是否正确或是否在允许的误差范围内,即可判断得出衍射光波导的合格情况,进而反馈纳米压印工艺,并据此筛选具有一定容错率的重影类型,提高样品的良率,提高出货量;
通过简单的判断方式判断重影类型,进而判断衍射光波导是否存在影响显示效果的重影现象,对本领域技术人员而言,所取得的技术效果是明显的,是有益的;且重影判断所需要的设备简单,成本低,***稳定,判断效果较好,具有较好的适用性。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种衍射光波导的重影判断方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:提供待测的衍射光波导、与所述衍射光波导匹配的光引擎和工业相机;
S2:调整所述工业相机的位置,使其固定于所述衍射光波导的眼盒位置;调整所述工业相机的焦距、曝光时间,使其能够清晰、完整地拍摄到所述衍射光波导的整个画面图像;
S3:设定允许的重影规格为光引擎芯片上的B个像素数的偏离,所述光引擎芯片的分辨率为H1*V1,投影画面的像素数与所述光引擎芯片的像素数对应,投影画面的线宽为B个像素数,投影画面被所述工业相机拍摄后,在整个照片上所占的横向像素宽度为H2,则理想成像状态下拍摄后投影画面中的B个像素数在照片中所占的像素数为:P=B*H2/H1;定义P为参考基准;
S4:打开光引擎,并由所述工业相机获取所述衍射光波导的图像,并采集所述图像中出现重影区域的灰度值,绘制不同像素点位置所对应的灰度值,得到灰度分布图;根据所述灰度分布图,判断所述灰度分布图是否存在多个峰值;
当存在多个峰值时,则判断所述图像存在重影,重影类型属于原像和重影像完全分离的情况;
当仅存在一个峰值时,则进行下一步;
S5:根据所述步骤S4确定的所述灰度分布图,判断实测线宽;
S6:判断所述步骤S5中所述实测线宽与所述步骤S3中的所述参考基准P之间的关系,判断所述图像是否存在重影;当存在重影时,则继续进行下一步;
S7:判断所述灰度分布图中分布曲线的对称性,当灰度分布图中分布曲线具有对称性时,则判断图像存在重影,重影类型属于重影像与原像叠加使原像的宽度变宽;
当灰度分布图中分布曲线不具有对称性时,则判断图形存在重影,继续进行下一步;
S8:当灰度分布图中分布曲线不具有对称性时,判断分布曲线在不同位置的拟合直线斜率,根据拟合直线的斜率判断重影情况;
所述步骤S5的步骤具体为:根据所述步骤S4确定的灰度分布图,采集不同重影区域的灰度值,根据预先设置的背景灰度值c与灰度分布曲线的交点所在的位置a和b,a和b分别定义为重影区域不同像素点的起点和终点,在滤除所述背景灰度值c后,则(b-a)被定义为实测线宽;
所述步骤S6的步骤具体为:根据所述实测线宽(b-a),判断所述实测线宽(b-a)与P之间的关系;
当所述实测线宽(b-a)≤P时,则判断图像无重影,判断结束,待测衍射光波导属于合格样品,获取的图像无重影现象;
当所述实测线宽(b-a)>P时,则表明存在重影,进行下一步。
2.根据权利要求1所述的一种衍射光波导的重影判断方法,其特征在于,所述步骤S7的步骤具体为:当(b-a)>P且灰度分布图中分布曲线沿中心线左右两侧具有较好的对称性时,重影类别为重影像与原像叠加使原像的宽度变宽的情况。
3.根据权利要求1或2所述的一种衍射光波导的重影判断方法,其特征在于,更进一步,当P<(b-a)<K,K∈(7,14),属于可接受的重影范围内,衍射光波导的图像能够满足一定的显示要求,是能够被定义为合格样品;否则,并定义为不合格样品。
4.根据权利要求3所述的一种衍射光波导的重影判断方法,其特征在于,进一步,当(b-a)>P且灰度分布图中分布曲线沿中心线左右不对称时,对左右两侧的曲线分别作拟合,拟合直线的斜率数字分别为K1、K2,且K1≠K2,当任一拟合直线的斜率数字K1、K2满足在一定阈值范围内时,判断图像存在重影,重影类型属于重影像和原像有偏离。
5.根据权利要求4所述的一种衍射光波导的重影判断方法,其特征在于,所述阈值T满足T≥0.1。
6.根据权利要求4所述的一种衍射光波导的重影判断方法,其特征在于,当拟合直线的斜率数字K1、K2在(0.1,0.5)时则属于产生重影严重拖尾,是不能被接受的;
当拟合直线的斜率数字均大于0.5时,则属于重影拖尾,但能够在接受的范围内。
7.根据权利要求4所述的一种衍射光波导的重影判断方法,其特征在于,当任一拟合直线的斜率数字K1、K2不满足所述阈值范围时,则判断重影不符合要求。
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