發光模塊檢測裝置以及發光模塊檢測方法
【專利摘要】本發明揭露一種發光模塊檢測裝置以及發光模塊檢測方法，發光模塊檢測裝置用來檢測包含有基板、發光元件及透鏡的發光模塊，其中發光元件與透鏡均設置在基板上且發光模塊檢測裝置是用來檢測發光元件是否位于透鏡的中心位置。發光模塊檢測裝置包含光源、第一攝像單元以及第二攝像單元。光源發出光線照射透鏡及發光元件，接著第一攝像單元以及第二攝像單元分別從第一側向以及第二側向對透鏡與發光元件擷取第一影像及第二影像，其中第一側向與第二側向間具有不為零的夾角。通過第一影像、第二影像以及夾角，可計算出發光元件與透鏡中心位置的偏差。
【專利說明】發光模塊檢測裝置以及發光模塊檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種發光模塊檢測裝置以及發光模塊檢測方法，并且特別地，涉及一 種可精確算出發光模塊中發光元件與透鏡中心位置的偏差的發光模塊檢測裝置以及發光 模塊檢測方法。
【背景技術】
[0002] 大功率LED照明零元件在成為照明產品前，一般要進行光學設計來調整LED發出 所需的光源。一次光學設計指當LED芯片封裝成LED光電零元件時以一次透鏡調整LED本 身的出光角度、光強、光通量大小、光強分布、色溫的范圍與分布。經過一次光學設計后的 LED光電零元件，其發光角度大約為120度左右。由于LED光電零元件屬于點光源，故這些 LED光電零元件常以排成陣列的方式形成發光模塊，藉此可發出面光源而可供背光模塊等 裝置應用。
[0003] 以作為背光源的發光模塊為例，各LED光電零兀件可先以一列的方式設置于長條 形的基板上，接著再將類似的各基板并排而形成LED陣列。LED光電零元件為發光角度為 120度左右的點光源，雖然通過陣列排列可達到類似面光源的功能，但仍有出光不均的問題 使得面光源的效果不佳。因此，一般LED光電零元件于應用時（不論是否為背光模塊的應 用），皆須經過二次光學設計來進一步調整出光為所需光源。以背光模塊而言，長條形的基 板上可再進一步設置多個二次光學透鏡，而各LED光電零元件則分別位于各二次光學透鏡 的中心位置。通過各二次光學透鏡，可令各LED光電零元件所發出的光形成面光源。
[0004] 請參閱圖1A以及圖1B，圖1A為現有技術的發光模塊1的示意圖，圖1B則繪示圖 1A的發光模塊1的部分側視圖。如圖1A所示，發光模塊1可具有基板10以及于基板10上 設置一列的發光單元12。另外，如圖1B所式，各發光單元12包含發光元件120及透鏡122， 兩者皆設置在基板10之上，并且發光元件120位在透鏡122的中心位置。發光元件120所 發出的光線經過透鏡122的二次光學處理后，可在空間中產生使用者所需的光學特性。
[0005] 上述二次光學設計中，若因人為或系統的誤差使得LED光電零元件偏離二次光學 透鏡的中心位置時，二次光學透鏡所散射出的光線會影響到面光源的均勻度。因此，發光模 塊皆須經過二次光學的檢測，以背光模塊而言，即檢測各LED光電零元件是否為于對應的 二次光學透鏡的中心位置。于現有技術中，此檢測將先各LED光電零元件通電使其發出光 線，當光線經過二次光學透鏡散射至發光模塊外時，通過擴散板將空間中的光線強度收集 以進行分析，并反推LED光電零元件與二次光學透鏡的位置，藉此得知LED光電零元件是否 位于二次光學透鏡的中心位置。
[0006] 如上所述，于現有技術的二次光學檢測中必須先連接電極來點亮LED光電零元 件，再以其所發出的光源進行檢測。各LED光電零元件設置于基板上而成為發光模塊時，通 常各LED光電零元件的電極接通過基板上的電路連接到一個統一的電極開關，故所有LED 光電零元件會同時被點亮。若以現有技術的二次檢測方法對其中一個LED光電零元件的位 置進行檢測時，可能會被其它LED光電零元件所發出的光源所干擾，導致檢測結果嚴重偏 差。另外，即便是同樣規格的LED光電零元件，所發出的光源也可能具有個體差異，若以LED 光電零元件所發出光源進行檢測同時也會受到不同光源的偏差所干擾，而必須各別進行校 正而增加檢測的復雜度。
【發明內容】
[0007] 因此，本發明的一目的在于提供一種不需通過發光元件所發出的光源即可精確算 出發光元件與透鏡中心位置的偏差的發光模塊檢測裝置，以解決現有技術的問題。
[0008] 根據一具體實施例，本發明的發光模塊檢測裝置用來檢測包含發光模塊的發光元 件是否為于透鏡的中心位置，其包含光源、第一攝像單元以及第二攝像單元。發光模塊檢測 裝置的光源自透鏡外發出光源，以照射發光模塊的透鏡及發光元件，第一攝像單元可自透 鏡的第一側向對透鏡及發光元件擷取第一影像，而第二攝像單元則可自透鏡的第二側向對 透鏡及發光元件擷取第二影像，其中，第一側向與第二側向間具有角度不為零的夾角。根據 第一攝像單元與第二攝像單元所擷取出的第一影像、第二影像以及第一側向與第二側向間 的夾角，可計算得到發光元件與透鏡中心位置間的偏差。
[0009] 本發明的另一目的在于提供一種發光模塊檢測方法，可解決現有技術的問題。
[0010] 根據另一具體實施例，本發明的發光模塊檢測方法可用來檢測發光模塊的發光元 件是否位于透鏡的中心位置。發光模塊檢測方法包含下列步驟：自透鏡外對透鏡以及發光 元件照射光線；自透鏡的第一側向對透鏡以及發光元件擷取第一影像；以及，自透鏡的第 二側向對透鏡以及發光元件擷取第二影像。上述第一側向與第二側向之間具有一不為零的 夾角。根據上述發光模塊檢測方法所獲得的第一影像、第二影像以及第一側向與第二側向 間的夾角，可計算出發光元件與透鏡中心位置間的偏差。
[0011] 關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了 解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1A為現有技術的發光模塊的示意圖。
[0013] 圖1B為圖1A的發光模塊的部分側視圖。
[0014] 圖2為根據本發明的一具體實施例的發光模塊檢測裝置的示意圖。
[0015] 圖3為圖2的發光模塊檢測裝置擷取發光元件與透鏡的示意圖。
[0016] 圖4為根據本發明的一具體實施例的發光模塊檢測方法的步驟流程圖。
[0017] 圖5為圖4的發光模塊檢測方法進一步的步驟流程圖。
[0018] 其中，附圖標記說明如下：
[0019] 1 :發光模塊10 :基板
[0020] 12:發光單元120:發光元件
[0021] 122 :透鏡2 :發光模塊檢測裝置
[0022] 20 :光源22 :第一攝像單元
[0023] 24 :第二攝像單元26 :處理器
[0024] 260:影像處理程序D1:第一側向
[0025] D2:第二側向1220:中心位置
[0026] L :絕對偏差距離LI :第一投影距離
[0027] L2 :第二投影距離a :第一偏差距離
[0028] b :第二偏差距離 Θ :夾角
[0029] S30 ?S34、S340 ?S344 :流程步驟
【具體實施方式】
[0030] 請參閱圖2及圖3,圖2為根據本發明的一具體實施例的發光模塊檢測裝置2的 示意圖，圖3則為圖2的發光模塊檢測裝置2擷取發光元件120與透鏡122的詳細示意圖。 如圖2所示，發光模塊檢測裝置2可用來檢測發光模塊1，于本具體實施例中，發光模塊1可 參照圖1A及圖1B所示。發光模塊檢測裝置2可用來檢測發光模塊1的發光元件120是否 位于其對應的透鏡122的中心位置，以下將詳述發光模塊檢測裝置2的各單元的結構、功能 與其相對關系。
[0031] 于本具體實施例中，發光模塊檢測裝置2包含有光源20、第一攝像單元22以及第 二攝像單元24。光源20可對發光模塊1的發光單元12提供光線，以照亮發光單元12的發 光元件120以及透鏡122。第一攝像單元22以及第二攝像單元24可分別設置在透鏡122 側面的不同位置上，并可分別從第一側向D1以及第二側向D2對發光元件120及透鏡122 取像。請注意，于實務中，光源20的設置位置以及所提供的光線的方向并不限定于本具體 實施例，而以其提供的光線能被發光元件12所反射，且反射的光線能被第一攝像單元22及 第二攝像單元24接收而形成影像為原則。換言之，光源20對發光單元12投射光線，而發 光單元12的發光元件120及透鏡122可反射這些光線，第一攝像單元22及第二攝像單元 24則可接收這些反射的光線，藉以擷取發光元件120及透鏡122在不同側向上的第一影像 及第二影像。
[0032] 如圖2所示，發光模塊檢測裝置2的第一攝像單元22與第二攝像單元24分別位 于不同的位置，并從第一側向D1與第二側向D2對發光單元12取像，其中第一側向D1與第 二側向D2之間具有不為零的夾角。于本具體實施例中，第一攝像單元22與第二攝像單元 24分別自第一側向D1與第二側向D2正對發光單元12,換言之，由發光元件120及透鏡122 所反射的光線可視為垂直地進入第一攝像單元22與第二攝像單元24。因此，由第一攝像單 元22所擷取到的第一影像以及夾角可得知發光元件120與透鏡122的中心位置于第二側 向D2上的第一偏差距離，相對地，由第二攝像單元22所擷取到的第二影像以及夾角可得知 發光元件120與透鏡122的中心位置于第一側向D1上的第二偏差距離。
[0033] 如圖3所示，由發光單元12外朝發光單元12看過去，發光元件120于基板10上的 位置偏離透鏡122的中心位置1220,兩者間具有一絕對偏差距離L。上述發光元件120與 中心位置1220間的偏差，在第二影像中可投影出一第二投影距離L2,其沿第二側向D2的垂 直方向延伸，而根據第二投影距離L2、夾角Θ以及 a=L2/C〇s(9〇-0)的公式可計算出沿第 一側向D1的第一偏差距離a。同樣地，第一影像中可投影出一第一投影距離L1，其沿第一 側向D1的垂直方向延伸，而根據第一投影距離L1、夾角Θ以及b=Ll/c 〇s(9〇-0)的公式可 計算出沿第二側向D2的第二偏差距離b。獲得第一偏差距離L1與第二偏差距離L2后，可 再由夾角Θ以及L 2=a2+b2-2ab. C〇s(18〇-0)的公式算出絕對偏差距離L。因此，通過第一 影像、第二影像以及兩側向間的夾角Θ，可算出發光元件120與透鏡122的中心位置1220 的實際偏差和絕對偏差距離。
[0034] 上述通過第一影像、第二影像以及夾角Θ來得出發光元件120與透鏡122的中心 位置1220的實際偏差和絕對偏差距離的步驟，可由一處理器統一進行處理。請再參閱圖2， 發光模塊檢測裝置2可進一步包含處理器26,其與第一攝像單元22以及第二攝像單元24 連接，用以接收兩者所擷取的第一影像及第二影像，也可用來進行第一攝像單元22以及第 二攝像單元24的控制。此外，處理器26亦能進一步連接光源20,以控制光源20對發光單 元12投射光線。于實務中，處理器26可為但不受限于一主控計算機，用來控制發光模塊檢 測裝置2的各單元。處理器26內包含有影像處理程序260,其可分析第一影像以及第二影 像以計算獲得發光元件120與透鏡122的中心位置1220間的實際偏差。
[0035] 影像處理程序260在處理器26接收到第一影像與第二影像后，可分別對第一影像 與第二影像進行影像處理，以分辨出影像中的發光元件120及透鏡122,并量測出各影像中 發光元件120與透鏡122的中心位置的偏移量。此外，影像處理程序260也可進行上述對 各偏差距離的計算，以獲得發光元件120與透鏡122在空間中的實際偏差與絕對偏差距離。
[0036] 于本具體實施例中，第一攝像單元22與第二攝像單元24可固定于圖2所示的位 置，當檢測完其中一個發光單元12時，可令基板10移動，致使下一個發光單元12進入到檢 測位置。于本具體實施例中，發光模塊檢測裝置2可再包含傳送機構，其可用來置放或連接 發光模塊1，使發光模塊1可被傳送到定位，以令各發光單元12依序移動到檢測位置供第一 攝像單元22及第二攝像單元24擷取第一影像以及第二影像。
[0037] 如上述，發光模塊檢測裝置2可通過外加光源以及位于透鏡側面不同位置的攝像 單元擷取發光元件及透鏡的影像，判斷發光元件是否位于透鏡的中心位置，同時發光元件 若不位于透鏡的中心位置，亦可計算出發光元件與中心位置的偏差量以利校正。因此，本發 明的發光模塊檢測裝置于檢測時不需點亮發光元件，可避免因個體差異或是其它發光元件 的干擾導致檢測誤差。請注意，上述各具體實施例的發光元件可為發光二極管，但于實務中 并不以此為限，而是各種適用二次光學設計的發光元件均可通過本發明的發光模塊檢測裝 置進行檢測。
[0038] 請參閱圖四，圖4為根據本發明的一具體實施例的發光模塊檢測方法的步驟流程 圖。圖4的發光模塊檢測方法可通過如圖2的發光模塊檢測裝置2來檢測發光模塊1，因此 以下藉發光模塊檢測裝置2對檢測方法進行說明。如圖4所示，發光模塊檢測方法包含下 列步驟：于步驟S30,自透鏡122外對透鏡122及發光元件120照射光線；于步驟S32,分別 自透鏡122的第一側向D1以及第二側向D2,對透鏡122及發光元件120擷取第一影像及 第二影像，其中第一側向D1與第二側向D2間具有不為零的夾角Θ。上述步驟S30可通過 圖2的發光模塊檢測裝置2的光源20來進行，亦即光源20對透鏡122與發光元件120照 射光線。同樣地，步驟S32也可通過第一攝像單元22以及第二攝像單元24來進行，即第一 攝像單元22以及第二攝像單元24分別取得第一影像及第二影像。
[0039] 于本具體實施例中，發光模塊檢測方法還可包含接收并處理所擷取到的第一影像 及第二影像的步驟，如步驟S34所示，而步驟S34同樣可通過發光模塊檢測裝置2的處理器 26來進行。經過步驟S34處理后，可得知發光元件120是否位于透鏡122的中心位置1220， 或與中心位置1220間的偏差量。請參閱圖5,圖5為圖4的發光模塊檢測方法進一步的步 驟流程圖。如圖5所示，發光模塊檢測方法進一步包含步驟S340、S342以及S344,其為圖4 的步驟S34的拆解步驟。
[0040] 圖五的步驟S340?S344詳述如下：于步驟S340,根據第二影像及夾角Θ判斷發 光元件120與透鏡122中心位置1220于第一側向D1上的第一偏差距離a ;于步驟S342,根 據第一影像及夾角Θ判斷發光元件120與透鏡122中心位置1220于第二側向D2上的第 二偏差距離b ;以及，于步驟S344,根據第一偏差距離a、第二偏差距離b以及夾角Θ，計算 出發光元件120與透鏡122中心位置1220間的絕對偏差距離L。因此，本具體實施例的發 光模塊檢測方法可算出發光元件120與透鏡122的中心位置1220的實際偏差，以供后續校 正利用。上述步驟S340?S344,同樣可通過圖2所示的發光模塊檢測裝置2的處理器26 的影像處理程序260來執行。
[0041] 綜上所述，本發明的發光模塊檢測裝置以及發光模塊檢測方法，是利用外加光源 照射發光元件與透鏡，并從透鏡的第一側向與第二側向接收反射的光線，以擷取發光元件 與透鏡的第一影像及第二影像。接著，再根據第一影像、第二影像以及第一側向與第二側向 間的夾角，計算出發光元件與透鏡的中心位置間的實際偏差。相較于現有技術，本發明的裝 置與方法于檢測時可不需點亮發光元件，避免因個體差異或是其它發光元件的干擾導致檢 測誤差。
[0042] 通過以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發明的特征與精神，而 并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望 能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發明所欲申請的專利范圍的范疇內。因此，本發明 所申請的專利范圍的范疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的 改變以及具相等性的安排。
【權利要求】
1. 一種發光模塊檢測裝置，用以檢測一包含一基板、一發光元件及一透鏡的發光模塊， 該發光元件及該透鏡均設置于該基板上，該發光模塊檢測裝用以檢測該發光元件是否位于 該透鏡的一中心位置，該發光模塊檢測裝置包含： 一光源，用以自該透鏡外發出光線照射該透鏡及該發光元件； 一第一攝像單元，用以自該透鏡的一第一側向對該透鏡及該發光元件擷取一第一影 像；以及 一第二攝像單元，用以自該透鏡的一第二側向對該透鏡及該發光元件擷取一第二影 像，該第一側向與該第二側向間具有角度不為零的一夾角。
2. 如權利要求1所述的發光模塊檢測裝置，其中該發光模塊檢測裝置還包含： 一處理器，電性連接于該第一攝像單元及該第二攝像單元以接收該第一影像及該第二 影像。
3. 如權利要求1所述的發光模塊檢測裝置，其中該處理器包含一影像處理程序，用以 根據該第二影像及該夾角判斷該發光元件與該中心位置于該第一側向上的一第一偏差距 離，根據該第一影像及該夾角判斷該發光元件與該中心位置于該第二側向上的一第二偏差 距離，以及根據該第一偏差距離、該第二偏差距離與該夾角計算該發光元件與該中心位置 間的一絕對偏差距離。
4. 如權利要求1所述的發光模塊檢測裝置，其中該發光元件為一發光二極管。
5. 如權利要求1所述的發光模塊檢測裝置，其中該發光模塊檢測裝置還包含： 一傳送機構，用以置放該發光模塊并將該發光模塊傳送至定位以供該第一攝像單元及 該第二攝像單元擷取該第一影像以及該第二影像。
6. -種發光模塊檢測方法，用以檢測一包含一基板、一發光兀件及一透鏡的發光模塊， 該發光元件及該透鏡均設置于該基板上，該發光模塊檢測方法用以檢測該發光元件是否位 于該透鏡的一中心位置，該發光模塊檢測方法包含下列步驟： 自該透鏡外對該透鏡及該發光元件照射光線； 自該透鏡的一第一側向對該透鏡及該發光元件擷取一第一影像；以及 自該透鏡的一第二側向對該透鏡及該發光元件擷取一第二影像； 其中，該第一側向與該第二側向間具有角度不為零的一夾角。
7. 如權利要求6所述的發光模塊檢測方法，其中，該發光模塊檢測方法還包含下列步 驟： 根據該第二影像及該夾角判斷該發光元件與該中心位置于該第一側向上的一第一偏 差距離； 根據該第一影像及該夾角判斷該發光元件與該中心位置于該第二側向上的一第二偏 差距離；以及 根據該第一偏差距離、該第二偏差距離以及該夾角計算該發光元件與該中心位置間的 一絕對偏差距離。
【文檔編號】G01M11/02GK104101482SQ201310123361
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月10日 優先權日:2013年4月10日
【發明者】李明翰 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司
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