TWI408352B - 光學特性量測裝置 - Google Patents

Description

光學特性量測裝置

本發明係有關於一種光學特性量測裝置，尤指一種可適用於不同顯示器明室對比國際規範，並能實現顯示器明室對比(Ambient Contrast)自動化量測之量測裝置。

無論在室內或戶外，對於液晶顯示器的對比要求越來越高，由於傳統暗室對比量測方式無法反應顯示器在漫射光線下的對比程度，因此明室下的顯示器對比度對於顯示器而言便是一重要性能指標。

國際上現有各式之明室對比量測規範與方法，例如NIST、VESA、ISO、IEC、MIL、JEITA、TCO等，針對不同的需求會採用不同之規範進行檢測。

例如美國國家標準與技術局NIST(National Institute of Standards and Technology)於2006年ADEAC(Display Engineering and Applications Conference)發表了有關於明室對比量測之論文，其結構係利用一取樣積分球提供均勻光源，由偵測器透過積分球之量測孔量測待測顯示器之反射光，積分球照度則可透過量測Wall Target(球內參考反射物質)之反射亮度來推算。由於此量測方式結構簡單，實驗條件較易控制，因此，視頻電子標準學會(VESA，Vidieo Electronics Standards Association)及國際電標準會議(IEC，International Electro-Technical Commission)均採用類似結構進行明室對比量測。

又如美國軍規(Military Standard)MIL-L-85762A，其明室對比之架構，係將偵測器與待測顯示器法線成一夾角，直射光源依架設角度分別提供直射光與擴散光。MIL規範制定較早(1988年制訂)，對於明室環境照度只考慮戶外陽光強烈照射下的環境，但因為MIL規範是所有定義明室對比規範中最早的規範，所以亦常被廠商採納使用。

為達到量測規範中所需的空間幾何配置，使用者需設計各式不同的機構以符合不同規範之要求，並花費大量時間自行架設與校調系統。

有鑑於此，本發明提出一種光學特性量測裝置，可適用於不同顯示器明室對比之國際規範，並能實現顯示器明室對比自動化量測。

本發明包含一積分球以、複數擺臂、量測儀器及光源，該積分球具有一取樣孔，該取樣孔係朝向一待測物；該複數擺臂係用以設置該量測儀器，該各個擺臂之其中一端均樞設於一轉軸，使該複數擺臂可以該轉軸為中心轉動而呈靠合或分離，且該轉軸之軸心延長線與該積分球之取樣孔中心點位置一致。

為使　貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如后。

以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利　貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱第一圖所示，本量測裝置100主要包含一第一擺臂10、一第二擺臂20以及一積分球30，該第一擺臂10及第二擺臂20之一端係可拆卸地樞設於同一轉軸40，該第一擺臂10、第二擺臂20及該轉軸40設置於一基座50上，該基座50具有一第一架體51，該第一架體51係用以架設該積分球30，該基座50另具有一第二架體52，該第二架體52係用以架設一待測物60，該待測物60可為一液晶顯示器，或平面顯示器、軟性顯示器、電子紙等相關光電產品。

請同時參閱第一圖及第二a圖、第二b圖所示，本發明所採用之積分球30之徑向相對之兩面，其中一面設有複數之量測孔31，另一面設有一取樣孔32，該積分球30設有複數量測孔31之一面係朝向該第一擺臂10及第二擺臂20，該積分球30設有取樣孔32之一面係朝向該待測物60，於該取樣孔32下方設有一偵測開關33，該偵測開關33可採用軟性止動開關或極限開關，用以避免該積分球30與該待測物60相互碰撞而導致該積分球30或待測物60損壞，此外，於該積分球30頂部設有一鎢絲燈源34，該鎢絲燈源34可提供該積分球30內部一定亮度，該積分球30係嵌設於一固定架35內，再將該固定架35連同該積分球30穩定設置於第一圖所示該第一架體51內。

請參閱第一圖及第三圖所示，該第一擺臂10、一第二擺臂20分別具有一第一軌道11、一第二軌道21，以該第一擺臂10為說明例，該第一軌道11之延伸方向A11係垂直於該轉軸40之軸心方向B，於該第一軌道11設有一第一滑座12，於該第一滑座12頂端設有一第一承載台13，該第一承載台13承載有一偵測器14，該偵測器14可藉由該第一滑座12滑行於該第一軌道11上，以調整該偵測器14與該積分球30之相對距離，以改變取樣區域面積，該偵測器14相對於該積分球30之角度則可透過轉動該第一擺臂10而調整，以使該偵測器14可對準不同之量測孔31；同理，該第二擺臂20之第二軌道21之延伸方向A21係垂直於該轉軸40之軸心方向B，於該第二軌道21設有一第二滑座22，於該滑座22頂端設有一第二承載台23，該第二承載台23承載有一直射光源24，該直射光源24可藉由該第二滑座22滑行於該第二軌道21上，以調整該直射光源24與該積分球30之相對距離，該直射光源24相對於該積分球30之角度則可透過轉動該第二擺臂20而調整，以使該直射光源24可對準不同之量測孔31，以改變該偵測器14與直射光源24之視角，至於該偵測器14及直射光源24之架設高度，則配合該積分球30高度，並透過設計該第一承載台13及第二承載台23之高度而獲得，事實上，偵測器14與直射光源24之位置是可相互置換而不影響效果的；此外，為提高該第一擺臂10及第二擺臂20轉動順暢，如第一圖所示，可於該第一擺臂10及第二擺臂20底部設置至少一第一滑輪15及至少一第二滑輪25；再者，該第一擺臂10及第二擺臂20之轉動固然可經由人工方式調整，但是亦可連接於一控制單元(圖中未示出)，由該控制單元自動控制該第一擺臂10及第二擺臂20之轉動角度，該控制單元可為控制軟體、控制程式，經由馬達、導螺桿、皮帶或齒輪等傳動機構驅動該第一擺臂10及第二擺臂20。

請參閱第一圖及第三圖所示，必須強調說明的是，本發明該轉軸40之軸心延長線41與該積分球30之取樣孔32中心點位置一致，同時，該第一軌道11、第二軌道21之延伸方向A11、A21係垂直於該轉軸40之軸心方向B，因此，於調整該第一擺臂10及該第二擺臂20之轉動角度，或調整該偵測器14及該直射光源24與該積分球30之相對距離之過程時，可確保該偵測器14及直射光源24準確交會於該積分球30之取樣孔32中心點而不致偏離。

請參閱第四圖所示，本發明第一實施例應用於NIST、VESA、IEC方法與規範時之俯視結構示意圖，由於NIST、VESA、ISO、IEC明室對比國際規範之基本架構為積分球30及偵測器14，因此，只要將該第二擺臂20轉動至一旁不致妨礙該第一擺臂10擺動之範圍即可，或可將該第二擺臂20直接拆除，如此，使用者即可透過該積分球30及偵測器14對該待測物60進行NIST、VESA、ISO、IEC等規範之明室對比量測。

請參閱第五圖所示，本發明第一實施例應用於MIL規範時之俯視結構示意圖，由於MIL明室對比國際規範之基本架構為偵測器14及直射光源24，因此，只要將本發明之積分球30(顯示於第一圖中)取下即可，如此，使用者即可透過轉動該第一擺臂10、該第二擺臂20調整該偵測器14及直射光源24對該待測物60進行MIL規範之明室對比量測。

請參閱第六圖及第七圖所示，本量測裝置100A主要包含一第一擺臂10、一第二擺臂20以及一積分球30，該第一擺臂10及第二擺臂20之一端係樞設於同一轉軸40，該第一擺臂10、第二擺臂20及該轉軸40設置於一基座50上，該基座50具有一第一架體51，該第一架體51係用以架設該積分球30，該第一擺臂10具有一第一軌道11、一第一滑座12、一第一承載台13、一偵測器14及第一滑輪15，該第二擺臂20具有一第二軌道21、一第二滑座22、一第二承載台23、一直射光源24及第二滑輪25，本實施例之特點在於，於該第一承載台13、第二承載台23底部分別設有一第一微調裝置16、一第二微調裝置26，藉由該第一微調裝置16及第二微調裝置26微調該第一承載台13及第二承載台23(亦即該偵測器14及直射光源24)之高度；本實施例之另一特點在於，該偵測器14及直射光源24分別搭配有複數第一光圈17、第二光圈27，該偵測器14及直射光源24可分別透過該第一光圈17、第二光圈27進行快速對位調整，藉由該第一微調裝置16、第二微調裝置26、第一光圈17、第二光圈27之設置，可提高該偵測器14及直射光源24與該積分球30之量測孔31對準之精確度。

請參閱第六圖及第八圖所示，本實施例之另一特點在於該待測物60係設置於一具有三軸調整功能之待測物設置平台70，該待測物設置平台70包括一固定座71，於本實施例中，該固定座71係與該基座50分離設置，然亦可由該基座50延伸而形成該固定座71；該固定座71頂部設有一第一滑座72，該第一滑座72與該固定座71之間設有滑軌結構711，使得該第一滑座72可於該固定座71頂部作一第一方向A71之滑動，其次，該第一滑座72頂部設有一第二滑座73，該第二滑座73與該第一滑座72之間設有滑軌結構721，使得該第二滑座73可於該第一滑座72頂部作一第二方向A72之滑動；其次，該第二滑座73側設有一第三滑座74，該第三滑座74與該第二滑座73之間設有滑軌結構731，使得該第三滑座74可於該第二滑座73測邊作一第三方向A73之滑動，前述該該第二方向A72與該第一方向A71相互垂直，該第三方向A73與該第二方向A72相互垂直，且該第一方向A71、第二方向A72及第三方向A73互異，就本實施例而言，該第一方向A71為X軸方向、第二方向A72為Y軸方向，該第三方向A73為Z軸方向，藉此，可調整該待測物60三軸方向，使待測物60可精確地與該積分球30對位。

同理，第六圖所示該本發明第二實施例，其第一擺臂10、第二擺臂20及積分球30可依所需明室對比量測規範之不同而變化，其實施方式如第四圖及第五圖應用方式相同。

綜上所述，本發明提供之明室對比量測裝置，針對機構的設計來整合儀器架設與量測對位，克服單一機台符合單一規範的限制，不僅可提高量測穩定性與效率，同時可適用於不同顯示器明室對比國際規範，並能減少架設成本及校調系統所需時間，實現顯示器明室對比自動化量測。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，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。

100、100A．．．明室對比量測裝置

10．．．第一擺臂

11．．．第一軌道

12．．．第一滑座

13．．．第一承載台

14．．．偵測器

15．．．第一滑輪

16．．．第一微調裝置

17．．．第一光圈

20．．．第二擺臂

21．．．第二軌道

22．．．第二滑座

23．．．第二承載台

24．．．直射光源

25．．．第二滑輪

26．．．第二微調裝置

27．．．第二光圈

30．．．積分球

31．．．量測孔

32．．．取樣孔

33．．．偵測開關

34．．．鎢絲燈源

35．．．固定架

40．．．轉軸

41．．．轉軸之軸心延長線

50．．．基座

51．．．第一架體

52．．．第二架體

60．．．待測物

70．．．待測物設置平台

71．．．固定座

72．．．第一滑座

73．．．第二滑座

74．．．第三滑座

711、721、731．．．滑軌結構

A11．．．第一軌道之延伸方向

A21．．．第二軌道之延伸方向

A71．．．第一方向

A72．．．第二方向

A73．．．第三方向

B．．．轉軸之軸心方向

第一圖係本發明第一實施例之立體結構示意圖。

第二a圖及第二b圖係本發明之積分球不同角度之立體結構示意圖。

第三圖係本發明之轉軸與積分球之相對位置俯視結構示意圖。

第四圖係發明第一實施例應用於NIST、VESA、IEC方法與規範時之俯視結構示意圖。

第五圖係發明第一實施例應用於MIL規範時之俯視結構示意圖。

第六圖係本發明第二實施例之立體結構示意圖。

第七圖係本發明第二實施例部分結構之立體結構示意圖。

第八圖係本發明第二實施例之待測物設置平台之立體結構示意圖。

100．．．明室對比量測裝置

10．．．第一擺臂

11．．．第一軌道

12．．．第一滑座

13．．．第一承載台

14．．．偵測器

15．．．第一滑輪

20．．．第二擺臂

21．．．第二軌道

22．．．第二滑座

23．．．第二承載台

24．．．直射光源

25．．．第二滑輪

30．．．積分球

31．．．量測孔

34．．．鎢絲燈源

35．．．固定架

40．．．轉軸

41．．．轉軸之軸心延長線

50．．．基座

51．．．第一架體

52．．．第二架體

60．．．待測物

A11．．．第一軌道之延伸方向

A21．．．第二軌道之延伸方向

B．．．轉軸之軸心方向

Claims (8)

1. 一種光學特性量測裝置，包括：一光偵測器；一第一架體；一積分球，係設置於該第一架體上，該積分球具有至少一量測孔及一取樣孔；以及複數擺臂，其中之一係用以設置前述光偵測器，該各擺臂之其中一端均樞設於同一轉軸上，使該各擺臂可依該轉軸為中心轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學特性量測裝置，其中更包括一光源，該光源係設置於該各擺臂其中之另一端上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光學特性量測裝置，其中該各擺臂上具有一軌道，該軌道之延伸方向係垂直於該轉軸之軸心方向，該各軌道均設有一滑座以滑行於該軌道上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光學特性量測裝置，其中該各滑座之頂端均設有一承載台，用以承載前述光偵測器與光源。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學特性量測裝置，其中該承載台具有微調裝置，用以微調該承載台之高度。
6. 如申請專利申請範圍第2項所述之光學特性量測裝置，其中該光源可為一準直光源。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學特性量測裝置，其中更包括一待測物設置平台，用以設置該待測物，其包括： 一固定座；一第一滑座，係設置於該固定座上，可於該固定座上作一第一方向之滑動；一第二滑座，係設置於該第一滑座上，可於該第一滑座上作一第二方向之滑動；以及一第三滑座，係設置於該第二滑座上，可於該第二滑座上作一第三方向之滑動，該第三滑座係用以設置待測物。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學特性量測裝置，其中更包括一控制單元，用以控制該各擺臂之轉動。