專利名稱：用于形成隱埋于一或多個(gè)濾色片下的物體的圖像的光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型大體而言涉及用于對(duì)例如IXD顯示器及OLED顯示器等電子器件進(jìn)行光學(xué)檢驗(yàn)的方法及系統(tǒng)，更具體而言，涉及提供用于透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分進(jìn)行觀察的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(IXD)面板包含具有與電場(chǎng)相關(guān)的光調(diào)制特性的液晶。液晶顯示器面板最常用于在各種器件(自傳真機(jī)、移動(dòng)電話、平板計(jì)算機(jī)及膝上型計(jì)算機(jī)屏幕一直到大屏幕高清晰度電視)中顯示圖像及其他信息。主動(dòng)矩陣式LCD面板是由如下若干功能層組成的復(fù)合分層式結(jié)構(gòu)一或多層偏光膜；TFT玻璃基板,其包含薄膜晶體管、存儲(chǔ)電容器、像素電極及互連布線；濾色片玻璃基板，其包含黑色基質(zhì)、濾色片陣列及透明共用電極；由聚酰亞胺制成的定向膜；以及實(shí)際液晶材料，其包含塑料/玻璃間隔片(spacer)以維持恰當(dāng)?shù)腎XD單元厚度。一種新型濾色片陣列(color-filter-on-array ；C0A)技術(shù)容許在同一玻璃面板上制造濾色片及TFT陣列，從而降低總成本并改良LCD器件的視角特征。根據(jù)此種技術(shù)，濾色片直接沉積于在TFT玻璃基板上形成的薄膜晶體管的頂上。然而，所沉積的濾色片材料本身以及濾色片沉積工藝的各種瑕疵會(huì)使在LCD制造工藝的檢驗(yàn)階段期間難以觀察隱埋于上述濾色片及其重疊部分下的特征。具體而言，由于干涉效應(yīng)(interference effect)會(huì)導(dǎo)致在所捕獲的圖像中出現(xiàn)干涉條紋(fringe)及其他假象(artifact),從而使得難以或無(wú)法分辨這些特征，因此,透過薄膜進(jìn)行觀察以分辨隱埋于其下的特征頗具挑戰(zhàn)性。此任務(wù)會(huì)由于以下情況而變得更加復(fù)雜。首先，薄膜為具有光學(xué)透射窗(optical transmission window)的濾色片,所述光學(xué)透射窗僅為照明光譜的一部分。其次，不同濾色片的透射窗處于光譜的不同波長(zhǎng)區(qū)域中，且每一單個(gè)所捕獲圖像包含由不同濾色片覆蓋的空間區(qū)域。再次，存在其中不同的濾色片通過沉積于彼此頂上而在空間上重疊的空間區(qū)域、邊界。再次，位于濾色片邊界內(nèi)的濾色片膜的厚度可能差異很大。最后，圖像采集須在機(jī)器視覺演算法的控制下迅速地完成，其要求高亮度照明源在曝光期間產(chǎn)生足夠的光或形成足夠短的頻閃脈沖(strobe pulse)以防止圖像模糊。對(duì)上述問題的傳統(tǒng)解決方法涉及使用大功率寬帶照明光源并過濾來自物體的光中處于近紅外(near IR)光譜的一小部分。在紅外(IR)光譜中的波長(zhǎng)下，濾色片材料具有可比的光學(xué)透射率值，此會(huì)實(shí)質(zhì)上消除許多上述不期望的效應(yīng)并大大地改良對(duì)下面物體結(jié)構(gòu)的可見性。然而，在傳統(tǒng)方法中所使用的大功率寬帶照明源會(huì)產(chǎn)生大量的熱，并無(wú)法產(chǎn)生足夠的光強(qiáng)度以在現(xiàn)代高通量電子器件檢驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)快速圖像采集所使用的頻閃成像。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型涉及能夠?qū)嵸|(zhì)上避免與用于觀察隱埋于光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分下的特征的傳統(tǒng)技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述問題及其他問題中的一或多者的方法及系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種用于形成隱埋于一或多個(gè)濾色片下的物體的圖像的光學(xué)裝置。所述裝置包括用于產(chǎn)生照明光的照明光源，所述照明光源包括以不同波長(zhǎng)工作的至少三個(gè)激光發(fā)射器。由所述照明光源所產(chǎn)生的所述照明光是由所述至少三個(gè)光發(fā)射器所產(chǎn)生的光信號(hào)的組合。所述裝置還包括電子控制模塊，耦合至所述激光發(fā)射器中的每一者，并用以使用脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述激光發(fā)射器中的每一者；照明光學(xué)路徑，用于將所述照明光自所述照明光源遞送至所述物體；以及圖像傳感器，用于使用自所述物體收集的光來形成所述物體的所述圖像。在所述裝置中，所述至少三個(gè)激光發(fā)射器是以飽和模式工作。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述照明光學(xué)路徑包括至少三條光纖，所述至少三條光纖耦合至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器并用以傳送由所述至少三個(gè)光發(fā)射器所產(chǎn)生的所述光信號(hào)。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述至少三條光纖置于繞線軸中。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述照明光學(xué)路徑還包括光纖耦合器，所述光纖耦合器用以將所述至少三條光纖所傳送的所述光信號(hào)組合成所述照明光。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述照明光學(xué)路徑還包括遞送光纖，所述遞送光纖耦合至所述光纖耦合器并用以傳送所述照明光。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述照明光源包括至少一個(gè)散熱片，所述至少一個(gè)散熱片分別與至少三個(gè)激光發(fā)射器相耦合并用以方便對(duì)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器的熱管理。
在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制模塊用以控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的負(fù)載循環(huán)，以利于對(duì)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器的熱管理。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制模塊用以控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值及時(shí)間參數(shù)其中的至少一者，以利于對(duì)所述圖像傳感器所形成的所述物體的所述圖像進(jìn)行預(yù)定曝光。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制模塊用以將各個(gè)電脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者，且其中所述各個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有電脈沖形狀及幅值，所述電脈沖形狀及幅值被配置成使所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者的P-η結(jié)產(chǎn)生預(yù)定的瞬態(tài)溫度變化。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制模塊用以分別控制由所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者所發(fā)射的光的脈沖能量。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制模塊用以分別控制由所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者所發(fā)射的光的波長(zhǎng)及帶寬。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述至少三個(gè)激光發(fā)射器以緊密相間的波長(zhǎng)工作。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述照明光源的光譜位于使所述濾光片的材料具有實(shí)質(zhì)相等的透光率的波長(zhǎng)區(qū)域中。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述圖像傳感器在由所述照明光源所產(chǎn)生的所述照明光的光譜中具有靈敏度。[0022]在一或多個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置有成像光學(xué)路徑，以用于將來自所述物體的所述光遞送至所述圖像傳感器。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供一種用于形成隱埋于一或多個(gè)濾色片下的物體的特征的圖像的方法。所述方法包括使用由照明光源所產(chǎn)生的照明光對(duì)所述物體進(jìn)行照明，所述照明光源包括以不同波長(zhǎng)工作的至少三個(gè)激光發(fā)射器，所述照明光是由所述至少三個(gè)光發(fā)射器所產(chǎn)生的光信號(hào)的組合，所述照明光是利用照明光學(xué)路徑而自所述照明光源遞送至所述物體；使用電子控制模塊以脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者，所述電子控制模塊耦合至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者；以及使用圖像傳感器以自所述物體收集的光來形成所述物體的所述圖像。在上述方法中，所述至少三個(gè)激光發(fā)射器以飽和模式工作。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的負(fù)載循環(huán)，以利于對(duì)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器的熱管理。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值及時(shí)間參數(shù)中的至少一者，以利于對(duì)由所述圖像傳感器所形成的所述物體的所述圖像進(jìn)行預(yù)定曝光。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括將各個(gè)電脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者，所述各個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有電脈沖形狀及幅值，所述電脈沖形狀及幅值被配置成使所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者的P-η結(jié)產(chǎn)生預(yù)定的瞬態(tài)溫度變化。 在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括分別控制由所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者所發(fā)射的光的脈沖能量。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括分別控制由所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者所發(fā)射的光的波長(zhǎng)及帶寬。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述至少三個(gè)激光發(fā)射器以緊密相間的波長(zhǎng)工作。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所述照明光源的光譜位于使所述一或多個(gè)濾光片的材料具有實(shí)質(zhì)相等的透光率的波長(zhǎng)區(qū)域中。關(guān)于本實(shí)用新型的其他方面將在以下說明中得到部分闡述，并將根據(jù)本說明而部分地顯而易見，或可通過實(shí)踐本實(shí)用新型而得知?？赏ㄟ^在以下詳細(xì)說明及隨附權(quán)利要求書中所具體指出的元件以及各種元件與方面的組合來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的各方面。應(yīng)理解，上述說明及以下說明均僅為實(shí)例性及解釋性說明，而非旨在以任何方式限制所主張的發(fā)明或其應(yīng)用。

包含于本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖例示本實(shí)用新型的各實(shí)施例，并與本說明一起用于解釋及例示本實(shí)用新型技術(shù)的原理。具體而言圖1例示此種照明光源100的一個(gè)實(shí)例性實(shí)施例；圖2例示用于產(chǎn)生照明以利于透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分進(jìn)行觀察的裝置的實(shí)例性實(shí)施例；圖3例示通過使用傳統(tǒng)成像技術(shù)而獲得的具有重疊的COA濾色片的IXD像素的圖像；以及[0037]圖4例示通過使用本實(shí)用新型照明及成像技術(shù)的實(shí)施例而獲得的具有重疊的COA濾色片的LCD像素的圖像。主要元件標(biāo)記說明100:照明光源101 :照明基座102a:激光二極管102b :激光二極管102c :激光二極管102d :激光二極管103 :光纖輸出104 :光纖耦合器105 :遞送光纖106 :安裝焊盤107 :光纖繞線軸201:電性互連 202 電子控制及軟件模塊301: COA 濾色片302 C0A 濾色片303 :共用線304 :線305 :數(shù)據(jù)線306 :線307 :重疊部分308 :黑線區(qū)域311 :像素部312:像素部401 :單一濾色片區(qū)域402 :單一濾色片區(qū)域403 :重疊濾色片區(qū)域406:完全不透明區(qū)域
具體實(shí)施方式
在以下詳細(xì)說明中，將參照附圖，在所述附圖中，相同的功能元件由相同的編號(hào)表示。上述附圖以例示而非限定方式顯示根據(jù)本實(shí)用新型原理的具體實(shí)施例及實(shí)施方式。以下將詳盡地闡述這些實(shí)施方式，以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本實(shí)用新型，并且應(yīng)理解，在不背離本實(shí)用新型的范圍及精神的條件下，可利用其他實(shí)施方式并可對(duì)各種元件作出結(jié)構(gòu)改變及/或替代。因此，以下詳細(xì)說明不應(yīng)被視為具有限制意義。此外，所述本實(shí)用新型的各種實(shí)施例可被實(shí)施成在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件形式、專用硬件形式、或軟件與硬件相結(jié)合的形式。[0067]與透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分來觀察物體特征相關(guān)聯(lián)的上述問題主要是由濾色片的界面處、或?yàn)V色片的界面與表面之間、或陣列玻璃本身的反射或透射效應(yīng)引起的。本實(shí)用新型的各個(gè)方面提供用于對(duì)例如LCD顯示器及OLED顯示器等電子器件進(jìn)行光學(xué)檢驗(yàn)的系統(tǒng)及方法，更具體而言，提供用于透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分進(jìn)行觀察的系統(tǒng)及方法。根據(jù)所述實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種用于產(chǎn)生照明以利于透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分進(jìn)行觀察的照明光源。圖1例示此種照明光源100的一個(gè)實(shí)例性實(shí)施例。為克服與透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分進(jìn)行觀察相關(guān)聯(lián)的上述問題及其他問題，根據(jù)本實(shí)用新型的一或多個(gè)實(shí)施例，照明光源100優(yōu)選地包括波長(zhǎng)緊密相間的多個(gè)激光二極管(激光器)102a、102b及102c。激光二極管102a至102c用于對(duì)所檢驗(yàn)的物體進(jìn)行照明。雖然圖1所示照明光源100的實(shí)例性實(shí)施例包括三個(gè)激光二極管102a、102b及102c，但本實(shí)用新型并非限制于此。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可利用任意其他適宜數(shù)目的激光二極管。同樣，激光二極管102a、102b及102c可為任意現(xiàn)在已知的或以后將開發(fā)出的類型或設(shè)計(jì)。還應(yīng)注意，本實(shí)用新型并不受用于照明的光源的具體類型限制。具體而言，可使用其他光發(fā)射器，包括但不限于固態(tài)激光器、發(fā)光二極管(light emitting diode ；LED)、以及光纖激光器。在一或多個(gè)實(shí)施例中，激光二極管102a至102c借助安裝焊盤106而安裝于照明基座101上，安裝焊盤106也用于消散激光二極管102a至102c在其工作期間所產(chǎn)生的熱。由激光二極管102a至102c所產(chǎn)生的光的光學(xué)路徑(照明光學(xué)路徑)包括光纖輸出103、光纖繞線軸107、光纖耦合器104及遞送光纖105。光纖耦合器104將多個(gè)激光二極管102a至102c的光輸出組合成單一組合光束。圖2例示用于產(chǎn)生照明以利于透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分進(jìn)行觀察的裝置的實(shí)例性實(shí)施例。所示裝置包括上述照明光源100，照明光源100包括經(jīng)由電性互連201而耦合至電子控制及軟件模塊202的多個(gè)激光二極管。電子控制及軟件模塊202用以根據(jù)脈沖驅(qū)動(dòng)圖案來驅(qū)動(dòng)照明光源100的激光二極管102a至102c。在一或多個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整脈沖的時(shí)間參數(shù)(例如，脈沖持續(xù)時(shí)間及脈沖形狀)及脈沖幅值，以獲得適宜的圖像亮度。在一或多個(gè)實(shí)施例中，可針對(duì)每一激光二極管102a至102c分別執(zhí)行此種調(diào)整，以獲得達(dá)到適宜亮度所需的光脈沖能量。具體而言，當(dāng)在照相機(jī)移動(dòng)的條件下快速地執(zhí)行圖像采集時(shí)，對(duì)物體進(jìn)行脈沖“頻閃式”照明能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)物體圖像的采集而不會(huì)出現(xiàn)模糊且無(wú)需調(diào)制。在一或多個(gè)實(shí)施例中，由于光學(xué)濾色片的存在會(huì)遮蔽其下面的物體的特征，因此所選的照明光源100的光譜位于使在制造LCD面板時(shí)所使用的所有濾色片材料均具有相等或幾乎相等的透光率的波長(zhǎng)區(qū)域中。此會(huì)確保由照明光源100所產(chǎn)生的照明光穿透任何濾色片及濾色片的任何邊界。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所選照明光源100的波長(zhǎng)被選擇成盡可能地短，以保持光學(xué)分辨率。由照明光源100所產(chǎn)生的照明光被引導(dǎo)至欲被照明的物體上。物體所反射或散射的光由成像光學(xué)系統(tǒng)(圖中未顯示)及圖像傳感器(圖中未顯示)收集，所述成像光學(xué)系統(tǒng)及圖像傳感器形成成像光學(xué)路徑。在一或多個(gè)實(shí)施例中，電子控制及軟件模塊202執(zhí)行關(guān)于圖像采集的全部控制功能，并也可對(duì)圖像傳感器所采集的圖像執(zhí)行分析。[0074]在一或多個(gè)實(shí)施例中，用于產(chǎn)生所檢驗(yàn)器件的圖像的圖像傳感器在整個(gè)照明光譜中實(shí)質(zhì)上不具有與波長(zhǎng)相關(guān)的響應(yīng)(靈敏度)。在替代實(shí)施例中，上述圖像傳感器可具有不平坦的響應(yīng)(flat response),所述不平坦的響應(yīng)通過調(diào)整光脈沖持續(xù)時(shí)間及形狀、從而控制每一二極管所發(fā)射的能量大小來補(bǔ)償。具體而言，在一個(gè)實(shí)例性實(shí)施方式中，圖像傳感器的靈敏度在所使用的波長(zhǎng)范圍(915nm至975nm)內(nèi)變化約5%至15%。在一或多個(gè)實(shí)施例中，所選照明光源的所得光譜帶寬被選擇成與濾色片的光學(xué)特性會(huì)在其中發(fā)生顯著變化的帶寬相比足夠窄，但又足夠?qū)捯砸种埔詷?biāo)量強(qiáng)度表示的干涉條紋，所述干涉條紋可能會(huì)由于各別激光二極管或其他光源所發(fā)射的光的譜寬較窄以及由于濾色片特性在照明帶寬中發(fā)生輕微變化而出現(xiàn)。因此，在一或多個(gè)實(shí)施例中，照明光源是不相干的或具有低的空間及時(shí)間相干性。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可能不具有用于特定波長(zhǎng)區(qū)域的不相干寬帶高亮度光源，或者不相干寬帶高亮度光源會(huì)受到照明光源的尺寸、重量、亮度及功耗的限制，例如在900nm至1050nm之間的近紅外(IR)區(qū)域。然而,根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，可利用屬于所關(guān)心區(qū)域范圍內(nèi)的若干分立的窄帶寬高亮度相干光源來產(chǎn)生所期望的照明光特性。在一或多個(gè)實(shí)施例中，增加光源102a至102c的數(shù)目會(huì)更佳地消除干涉假象。在一或多個(gè)實(shí)施例中，以如下方式來選擇波長(zhǎng)使一個(gè)光源在另一光源形成相消性干涉帶(可作為暗帶形式而被看到)的位置中形成相長(zhǎng)性干涉帶(可作為亮帶形式而被看到)。如果用于采集物體圖像的圖像傳感器對(duì)兩種波長(zhǎng)具有等同的響應(yīng)，或每一波長(zhǎng)分別具有可調(diào)整的發(fā)射能量或功率，則會(huì)有效地消除干涉條紋且圖像傳感器會(huì)捕獲到無(wú)干涉條紋的單色圖像。為使此種消除平滑且無(wú)陰影，需要使用更多數(shù)目的窄帶光源且應(yīng)可分別控制每一波長(zhǎng)的強(qiáng)度。還應(yīng)注意，所使用的每一光源的帶寬越寬，將會(huì)越平滑地消除干涉條紋。因?yàn)闉V色片及其邊界的特性是未知的或可在適用波長(zhǎng)范圍內(nèi)輕微地變化，因此，在一或多個(gè)實(shí)施例中，使每一窄帶照明光源102a至102c的波長(zhǎng)及帶寬為可調(diào)的。在圖1所示實(shí)施例中所使用的具有組合光輸出的多個(gè)激光二極管102a至102c能夠?qū)嵸|(zhì)上滿足對(duì)照明光源100的所有上述要求。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，激光二極管所發(fā)射的光的波長(zhǎng)對(duì)p-n結(jié)的溫度具有相當(dāng)強(qiáng)的依賴性。因此，在一或多個(gè)實(shí)施例中，通過改變對(duì)應(yīng)P-n結(jié)的所述溫度來實(shí)現(xiàn)對(duì)每一激光二極管102a至102c的中心波長(zhǎng)的有效控制。為實(shí)現(xiàn)此目的，將照明光源100與具有受控電脈沖形狀及幅值的脈沖電泵相結(jié)合地使用，所述脈沖電泵用于使激光二極管102a至102c的p-n結(jié)產(chǎn)生瞬態(tài)溫度變化。此會(huì)在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描激光二極管102a至102c的輸出光譜，這又會(huì)使有效光發(fā)射光譜變寬并使中心波長(zhǎng)發(fā)生變化。在一或多個(gè)實(shí)施例中，激光二極管102a至102c的上述脈沖驅(qū)動(dòng)圖案的負(fù)載循環(huán)被配置成足夠低，以使二極管溫度能夠在下一照明脈沖時(shí)回到平衡狀態(tài)，從而確保照明參數(shù)的再現(xiàn)性。在同一實(shí)施例或替代實(shí)施例中，通過使用散熱片以及安裝焊盤106來實(shí)現(xiàn)對(duì)激光二極管102a至102c的溫度管理，安裝焊盤106被配置成非常有效地實(shí)現(xiàn)該目的。散熱片可具有任意適宜的構(gòu)造或設(shè)計(jì)，并可包括但不限于沖壓件、擠壓件、黏結(jié)的及/或焊接的鰭片、鑄件、及/或折疊的鰭片。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所有光發(fā)射器使用單一散熱片。視需要或作為另一選擇，對(duì)上述光發(fā)射器中的每一者分別使用單獨(dú)的散熱片。在一個(gè)實(shí)例性實(shí)施方式中，圖1所示的激光二極管102a至102c標(biāo)稱地以915nm、940nm及975nm的波長(zhǎng)工作。在替代實(shí)施例中，利用具有其他可商購(gòu)獲得的波長(zhǎng)組合(例如，808nm、840nm及960nm)的激光器或具有選自標(biāo)稱波長(zhǎng)集合808nm、840nm、915nm、940nm、960nm及975nm的任意其他組合的激光器。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本實(shí)用新型并不限于利用具有所列出的標(biāo)稱波長(zhǎng)的激光器。在一或多個(gè)實(shí)施例中，激光二極管102a至102c優(yōu)選地以飽和模式工作，以減少照明光的相干性并消除所形成的斑點(diǎn)。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知，飽和模式由電泵電流的幅值超過某一閾值來表征，在超過此閾值之后，電流幅值的進(jìn)一步增大不會(huì)使所發(fā)射的光功率或能量的比光譜密度成比例地增大，而會(huì)使發(fā)射光的光譜變寬。為實(shí)現(xiàn)此目的，使用具有大電流的短驅(qū)動(dòng)脈沖。短脈沖也會(huì)使激光二極管102a至102c以掃頻模式(frequency sweep)工作,所述掃頻模式會(huì)使所遞送的照明光的光譜進(jìn)一步變寬。在一或多個(gè)實(shí)施例中，為平衡光的輸出并使干涉效應(yīng)最小化，使電子控制及軟件模塊202分別控制提供至每一激光二極管102a至102c的脈沖。此外，實(shí)現(xiàn)對(duì)曝光用照明的控制。通過使用光纖輸出103而將激光二極管102a至102c耦合至單一遞送光纖105，遞送光纖105用于將照明光遞送至物體。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，存在許多用于減小照明光的相干性及避免所采集的物體圖像中存在斑點(diǎn)的不同方法。在上述一或多個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)能量輸出相當(dāng)高時(shí)，使激光二極管以飽和模式工作會(huì)使所發(fā)射光的各縱模(longitudinal modes)解耦，此通常足以避免在所形成的圖像中出現(xiàn)斑點(diǎn)。在一或多個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)名稱為“用于選擇性地觀察物體特征的高速采集觀察系統(tǒng)及方法(High Speed Acquisition Vision System and Method for SelectivelyViewing Object Features)”的美國(guó)專利申請(qǐng)案第12/855,647號(hào)中所述的方法及概念,進(jìn)一步減小照明光的相干性，所述美國(guó)專利申請(qǐng)案以引用方式全文并入本文中。圖3例示通過使用傳統(tǒng)成像技術(shù)而獲得的具有重疊的COA濾色片301及302的IXD像素的圖像。如圖所示，像素部311被藍(lán)色濾色片覆蓋,而像素部312則被紅色濾色片覆蓋。隱埋于上述濾色片下的物體特征包括門極或共用線303與數(shù)據(jù)線305。如圖3所示，雖然透過各個(gè)濾色片可看到線304及線306的某些部分，但透過上述濾色片的重疊部分307看不到任何線。此外，黑線區(qū)域308捕獲不到光，黑線區(qū)域308的特征是由于其中多個(gè)界面的高曲率而完全不透明。圖4例示通過使用本實(shí)用新型照明及成像技術(shù)的實(shí)施例而獲得的具有重疊的COA濾色片的LCD像素的圖像。如圖所示，共用線及數(shù)據(jù)線不僅在單一濾色片區(qū)域401及402下方可見，而且在重疊濾色片區(qū)域403下方也可見(參見圖4，405)。完全不透明區(qū)域406與圖3所示的對(duì)應(yīng)區(qū)域308相比窄得多。最后，圖4所示圖像的特征在于，濾色片重疊區(qū)域下方的透明度與單一濾色片區(qū)域相比僅發(fā)生很小的變化(參見圖4，404)。因此，本實(shí)用新型的照明及成像技術(shù)的各種實(shí)施例的特征在于能顯著改良所獲取圖像的品質(zhì)。應(yīng)注意，上述系統(tǒng)的各種光學(xué)組件(包括激光二極管102a至102c、光纖103及105、光纖耦合器104、成像光學(xué)系統(tǒng)及圖像傳感器)的設(shè)計(jì)可為任何當(dāng)前存在或?qū)黹_發(fā)出的類型或設(shè)計(jì)，且這些組件是所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員眾所周知的并可廣泛地商購(gòu)獲得。最后，應(yīng)理解，本文所述的過程及技術(shù)并非固有地相關(guān)于任何特定裝置，并可由任何適宜的組件組合來實(shí)作。此外，可根據(jù)本文所述的教示內(nèi)容而使用各種類型的通用器件。也可證明構(gòu)造專用裝置來執(zhí)行本文所述的方法步驟頗為有利。上文已結(jié)合具體實(shí)例闡述了本實(shí)用新型，這些實(shí)例旨在在所有方面均為例示性的而非限制性的。此外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀本說明書及實(shí)踐本文所述實(shí)用新型之后，本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式將會(huì)一目了然。在用于透過光學(xué)薄膜濾色片及其重疊部分進(jìn)行觀察的系統(tǒng)中，可單一地或以任何組合來使用所述各實(shí)施例的各個(gè)方面及/或組件。旨在將本說明書及各實(shí)例僅視為實(shí)例性的，本實(shí)用新型的真正范圍及精神由以下權(quán)利要求書表明。
權(quán)利要求1.一種用于形成隱埋于一或多個(gè)濾色片下的物體的圖像的光學(xué)裝置，所述裝置包括 a.照明光源，用于產(chǎn)生照明光，所述照明光源包括以不同波長(zhǎng)工作的至少三個(gè)激光發(fā)射器，所述照明光是由所述至少三個(gè)光發(fā)射器所產(chǎn)生的光信號(hào)的組合； b.電子控制模塊，耦合至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者，并用以使用脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者； c.照明光學(xué)路徑，用于將所述照明光自所述照明光源遞送至所述物體；以及 d.圖像傳感器，用于使用自所述物體收集的光來形成所述物體的所述圖像， 其中所述至少三個(gè)激光發(fā)射器是以飽和模式工作。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述照明光學(xué)路徑包括至少三條光纖，所述至少三條光纖耦合至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器并用以傳送由所述至少三個(gè)光發(fā)射器所產(chǎn)生的所述光信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述至少三條光纖置于繞線軸中。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述照明光學(xué)路徑還包括光纖耦合器，所述光纖耦合器用以將所述至少三條光纖所傳送的所述光信號(hào)組合成所述照明光。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述照明光學(xué)路徑還包括遞送光纖，所述遞送光纖耦合至所述光纖耦合器并用以傳送所述照明光。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述照明光源包括至少一個(gè)散熱片，所述至少一個(gè)散熱片分別與至少三個(gè)激光發(fā)射器相耦合并用以方便對(duì)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器的熱管理。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述電子控制模塊用以控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的負(fù)載循環(huán)，以利于對(duì)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器的熱管理。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述電子控制模塊用以控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值及時(shí)間參數(shù)其中的至少一者，以利于對(duì)所述圖像傳感器所形成的所述物體的所述圖像進(jìn)行預(yù)定曝光。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述電子控制模塊用以將各個(gè)電脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者，且其中所述各個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有電脈沖形狀及幅值，所述電脈沖形狀及幅值被配置成使所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者的P-η結(jié)產(chǎn)生預(yù)定的瞬態(tài)溫度變化。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述電子控制模塊用以分別控制由所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者所發(fā)射的光的脈沖能量。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述電子控制模塊用以分別控制由所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者所發(fā)射的光的波長(zhǎng)及帶寬。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述至少三個(gè)激光發(fā)射器以緊密相間的波長(zhǎng)工作。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述照明光源的光譜位于使所述一或多個(gè)濾色片的材料具有實(shí)質(zhì)相等的透光率的波長(zhǎng)區(qū)域中。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述圖像傳感器在由所述照明光源所產(chǎn)生的所述照明光的光譜中具有靈敏度。
15.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，還包括成像光學(xué)路徑，用于將來自所述 物體的所述光遞送至所述圖像傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于形成隱埋于一或多個(gè)濾色片下的物體的圖像的光學(xué)裝置。所述裝置包括照明光源，用于產(chǎn)生照明光，所述照明光源包括以不同波長(zhǎng)工作的至少三個(gè)激光發(fā)射器，所述照明光是由所述至少三個(gè)光發(fā)射器所產(chǎn)生的光信號(hào)的組合；電子控制模塊，耦合至所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者，并用以使用脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述至少三個(gè)激光發(fā)射器中的每一者，所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有可控的幅值及時(shí)間脈沖參數(shù)；照明光學(xué)路徑，用于將照明光自照明光源遞送至物體；圖像傳感器，用于使用自物體收集的光來形成物體的圖像；以及成像光學(xué)路徑，用于將光自物體遞送至圖像傳感器。所述三個(gè)激光發(fā)射器是以飽和模式工作，以減小照明光的相干性并消除所形成的斑點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M11/00GK202903452SQ20122035856
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者安德魯·博登路克 申請(qǐng)人:烽騰科技有限公司