1、演講者：何振維,微透鏡陣列像質及光場檢測系統 Image Quality and Light Field Inspection System of Micro-Lens Array,演講時間：中華民國一O三年四月二十四日,2,About Me,學歷：逢甲大學自動控制學系(大學部)逢甲大學自動控制研究所能力：軟體：ANSI C、BCB、Delphi 、jQuery韌體：MCU、DSP製圖：Inventor 、AutoCAD領域：自動控制(程式開發)、專案管理、機構開發興趣：影像處理、開發設計、電影、音樂、閱讀,微影與光電實驗室,3,Outline,前言研究動機研究理論研究方法與架構實驗結果與分析
2、未來目標與展望個人工作經驗分享給學弟妹的建言,微影與光電實驗室,碩士論文部分,工作分享部分,微影與光電實驗室,4,前言,利用機器視覺的方式，運用攝影機連接電腦，搭配XY-Table或是滑軌來檢測待測物，將檢測岀的數據結果傳送至電腦分析。而此研究中，像值檢測的重點：微透鏡陣列的表面及光場檢測光場的光度及均勻度檢測MTF特性(鏡頭傳遞對比度的能力),微影與光電實驗室,5,主要以XY-Table平台控制其方位移動，雷射穿透微透鏡後便會形成成像，並投影在屏幕上。由CCD擷取成像，分析微透鏡陣列其光場的亮度、均勻性的檢測系統。 光場的量測是利用CCD攝影機擷取影像，檢測其像素值，做假色運算分析，光場的均
3、勻分佈，和3D圖呈現。,微影與光電實驗室,6,而MTF量測，用一條狹長的亮纹取代多條光柵，利用攝影機擷取電腦螢幕的亮纹，掃描其中間區段，求其灰階值分佈，轉換成快速一維傅立葉轉換，利用傅立葉頻譜圖取得MTF的特性曲線。,微影與光電實驗室,7,研究動機,市面上光電的產品，像是手機，相機，通訊產品等，其鏡頭的透鏡趨於微小化，但檢驗上多數都是採用人工。然而人眼對光的感應不同，時間一久也會容易疲勞。檢驗時必定會有誤判的情況發生。藉此運用機械視覺的技術，線上即時檢測的方式，檢測微透鏡陣列的光場品質。,微影與光電實驗室,8,檢測鏡頭內的感測晶片的性能，檢測MTF，利用CCD偵測電腦螢幕上呈現的光柵影像，然後
4、分析出其MTF值，依序增加光柵的黑白線對，藉此將Data傳回電腦，繪出其MTF曲線圖。但此技術也出現了瓶頸。當黑白線對數增加，解析品質較差的螢幕容易產生疊紋，容易在偵測上產生誤差。於是採用只使用一條亮纹於螢幕上擷取分析之。,微影與光電實驗室,9,研究理論,彩色原理CIE色彩分佈圖光度與亮度MTF特性微透鏡陣列雷射光的特性,微影與光電實驗室,10,1. 彩色原理,光是一種電磁波輻射能。一般人眼所能夠觀察到的光的波長範圍是介於380nm至780nm，此範圍又稱為可見光譜。 每種顏色都有其特定的波長及範圍。 紅色的波長介於640-750nm之間 綠色的波長介於 80-550nm之間 藍色的波長介於4
5、00-500nm之間,微影與光電實驗室,11,2. CIE色彩分佈圖,色彩學都採用國際標準照明委員會（CIE），稱為CIE標準色度系統。,微影與光電實驗室,12,參數設定：A11+A12+A13=1, A21+A22+A23=1, A31+A32+A33=1,微影與光電實驗室,13,光場的RGB色彩分佈會在CIE色度圖中繪出一個色彩三角形，而這三角型無法概括整個可見光的分佈。而因各LCD廠商不同，檢測出的三角形的頂點位置和形狀大小也會有所差異。,微影與光電實驗室,14,本身是發光元件，如燈泡或是燈管，直接以發光強度表示，單位為照度或光度。若本身不會發光，需要反射光線來發光的物體，則單位以亮度表
6、示。,3. 光度與亮度,微影與光電實驗室,15,4. MTF特性介紹,在每1mm之單位距離內，可解析多少條黑白線對。當可容忍之黑白線對越多，其可解析的空間頻率越高，相對透鏡之像質也較佳。,Imax表示最大亮度訊號，即白色條紋之亮度值Imin表示最小亮度訊號，即黑色條紋之亮度值,微影與光電實驗室,16,5. 微透鏡陣列,微透鏡陣列是由許多個小透鏡所組成，微透鏡陣列能形成非球面、球形、凸透鏡、凹透鏡等各種各樣的鏡頭，直徑可以小到15微米。,微透鏡陣列使用標準如石英、磷化鎵、氟化鈣和矽等材料，結合折射或繞射方式，每個微透鏡排列誤差必須在0.25微米以下，有效表面粗糙度值在典型的2至8nm。,Micr
7、o Lens Array 俯視圖,Micro Lens Array 側面圖,微影與光電實驗室,17,微透鏡陣列之應用如下： 1. 光纖耦合：應用於高密度分波多工，利用不同的光波波長，經過微透鏡陣列，將多個光纖訊號合併在單一的光纖中傳送。,4. 液晶投影電視：傳統液晶投影電視光學效率不高，偏振片、彩色濾波片、電晶體與線路造成不少光學損失。而微透鏡陣列，將入射光避開電晶體與線路的遮擋而聚焦，提升光學使用效率。,3. 光開關、光放大器、光隔離器。,2. 波前檢測儀：利用微透鏡陣列將入射波前分開取樣，藉感測器所測得的資料即可推算出待測波前相關參數。,微影與光電實驗室,18,6. 雷射光的特性,雷射光（
8、激光）有幾種特性，譬如：單色性、 指向性(準直性)、高強度、高度相干性。,單色性,雷射光有很好的單色性，意思就是本身光譜寬度很窄。,微影與光電實驗室,19,雷射光束的指向性( Directionality )很高，就算是經過長距離之後，它依然維持細小的光束而不會散開。而一般都用擴散角去量度此雷射光的指向性。當擴散角度越大，代表指向性較差，而擴散角的單位以弳度或毫弳度表示。最小的擴散角會受到繞射現象的限制，以下公式；,指向性,微影與光電實驗室,20,研究方法與架構,光場檢測系統 MTF檢測系統 微透鏡陣列檢測系統,微影與光電實驗室,21,光場檢測系統,微影與光電實驗室,22,檢測點量測輝度值,設
9、計檢測點，可變更數目，位置，本身的大小，藉此可以量測光場的各個角落。,1.檢測點的座標算法,微影與光電實驗室,23,若只考慮橫座標，則 P1y=(x1 , 0), P2y=(x1+X” , 0), P3y=(x1+2X”, 0), 若只考慮縱座標，則 Px1=(0 , y1), Px2=(0 , y1+Y”), Px3=(0 , y1+2Y”), ,微影與光電實驗室,24,2.檢測點的平均灰階值,平均灰階值 mean gray value,微影與光電實驗室,25,3.光場的均勻度分析,1.平均光場均勻度(Average light uniformity, ALU) 2.均方根光場變異數(Roo
10、t mean square light variation, RMSLV),為光場平均值,N為檢測點個數，預設25,微影與光電實驗室,26,3.十點平均變異數(Ten Point Average Variation, TPAV),M(A)、M(B)、M(C)、M(D)、M(E)為前五大的灰階値。M(a)、M(b)、M(c)、M(d)、M(e)為前五小的灰階値。,4.平均變異數(Average Variation, AR),(N預設25筆，,為檢測點平均值，f(x)為各檢測點數值),微影與光電實驗室,27,4.光場的假色分析,假色分析 (a) 白色 (b) 紅色 (c) 綠色 (d) 藍色光場,
11、(a) (b),(c) (d),微影與光電實驗室,28,5.光場檢測軟體介面,微影與光電實驗室,29,MTF檢測系統,改良的光柵投影檢測,微影與光電實驗室,30,1. MTF檢測系統架構,微影與光電實驗室,31,(W為權重函數，N為掃描影像的X軸像素點數量),I=,if I(x , yd) 容易光線反射 背光源- 安裝不易,微影與光電實驗室,68,給學弟妹的建言, 沒有堅持6個月以上，就沒有發言權！ 沒有堅持1年半以上，就不能說自己懂！ 沒有堅持7年以上，就不可能是專家！ 沒有堅持10年以上，就不會擁有權威！ 沒有堅持一輩子，就不可能有所成就！ 每天重複做，能堅持下來的人，定會成為某一領域的領航者！ (建立專業) 不恥下問，切勿一知半解，不懂裝懂。 除了會做事，也要會做人。 懂得享受工作、快樂工作。 大學：格物、致知、誠意、正心、修身、齊家、治國、平天下,微影與光電實驗室,69,Thanks for your attention !,
