量測燈泡效能的方法與裝置的製作方法
2023-04-30 16:02:36 4
專利名稱：量測燈泡效能的方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明提供一種測試燈泡的方法與裝置，特別涉及一種量測燈泡性能的方法與裝置。
背景技術：
數字投影機(例如一LCD數字投影機或一DLP數字投影機)的成像原理與投影片或幻燈片相同，都是使用一個高亮度燈泡為光源，然後便可將一顯示內容投射至一屏幕上。因此，數字投影機中設置有許多光學元件，以控制對應該顯示內容的影像投射至該屏幕上。每一光學元件的特性均會影響實際的影像品質，其中更以燈泡的影響最為顯著。由於燈泡是用來提供成像所需的光線，若燈泡本身的性能(例如亮度與均勻度)不佳，則容易造成投射至該屏幕上的影像品質不佳。
如業界所公知，燈泡主要由一燈芯(burner)以及一反射罩(reflector)所構成，燈芯以及反射罩之間的相對位置便會影響該燈泡的亮度與均勻度。一般而言，燈泡的測試主要是透過一積分球(integrating sphere)來計算其整體的光通量。若光通量越大，則燈泡被視為越亮，且效能越佳。然而，對於兩燈泡而言，雖然其分別經由積分球計算出相等的光通量，但是當兩燈泡應用於同一數字投影機上來投射同一顯示內容時，對應該顯示內容的影像卻很可能明顯地會產生差異。其主要原因是，當燈泡應用於數字投影機時，其光線由數字投影機的一孔徑(aperture)輸出，亦即僅有穿透該孔徑的光線會用來進行實際的成像操作。而如上所述，以積分球量測的光通量是代表整體的光通量，但是數字投影機在實際運作時僅應用燈泡所提供的部分光線。換句話說，即使兩燈泡經由積分球量測到相同的光通量，然而其亮度與均勻度可能並不相同，因此裝設至同一數字投影機時，兩不同燈泡產生的影像將會不同。
對於燈泡的製造廠商來說，目前主要僅透過積分球來進行燈泡的整體亮度測試，無法正確判斷燈泡的實際表現。燈泡的製造廠商亦無法檢測燈泡其他特性，來正確調整燈芯與反射罩之間相對位置，使各燈泡具有相同特性。此外，對於數字投影機的製造廠商來說，僅能要求燈泡的製造廠商提供符合一預定光通量的燈泡。而當進行數字投影機的產品測試時，主要是經由一測試人員以人眼目視數字投影機所形成的影像，來判斷對應數字投影機的亮度與均勻度。由於數字投影機的製造廠商無法應用一客觀的標準來量化各燈泡應用於數字投影機時的亮度與均勻度，所以無法經由實際的量測數值來作為燈泡篩選的依據，最後便會造成數字投影機出廠後的顯示品質受燈泡本身性能影響而參差不齊。
發明內容
因此本發明的主要目的在於提供一種量測燈泡性能的方法與裝置，以解決上述問題。
本發明提供一種光源測試系統，其包括一光源，用來發射一光線；一影像擷取裝置，用來依據該光線以擷取一影像，該影像具有多個像素；以及一影像處理裝置，用來依據該影像，計算出對應多個像素的多個灰階值，並依據該多個灰階值計算光源的特性參數。
本發明還提供一種測試光源的方法，其包括下列步驟(a)提供一光源以發射一光線；(b)使用一影像擷取裝置依據該光線以擷取一影像，該影像具有多個像素；以及(c)使用一影像處理裝置處理該影像。影像處理裝置依據該影像計算出多個像素的多個灰階值，並依據多個灰階值計算該光源的特性參數。
由於本發明擷取一燈泡經由一孔徑所形成的影像，然後利用影像處理程序來處理該影像，並計算一第一參數來表示光線最亮點的偏移程度，一第二參數來表示光強度的集中程度，一第三參數來表示影像輪廓偏離一圓形的最佳輪廓的程度，以及一第四參數來表示該影像的平均灰階值，最後利用算出的第一、第二、第三、第四參數來量化燈泡的性能。
圖1為本發明燈泡測試治具的示意圖。
圖2為本發明量測燈泡特性的方法的操作流程圖。
圖3為圖1所示的影像擷取裝置受一燈泡照射所擷取的影像的示意圖。
圖4為圖1所示的影像擷取裝置受另一燈泡照射所擷取的影像的示意圖。
圖5為圖3、4所示的影像於橫軸上的灰階值分布示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1，圖1為本發明燈泡測試治具10的示意圖。燈泡測試治具10包括一燈泡夾具(lamp clamping apparatus)12，一遮光板14，一成像鏡頭16，一屏幕(screen)18，一影像擷取裝置20(例如一CCD感測裝置或一CMOS感測裝置)，以及一影像處理裝置21(例如一電腦系統)。燈泡夾具12上有一固定凹槽22，用來固定欲量測的燈泡24。燈泡24包括一燈芯26與一反射罩28。燈泡夾具12上設置有一孔徑30，其開口可以是任意形狀(例如一6.3mm*3.9mm矩形)，用來模擬一數字投影機內部所應用的孔徑。所以，當供應燈泡24一穩定電源後，燈泡24所產生的光線便會經由孔徑30而輸出。孔徑30處也可填充一透光元件(例如一透光玻璃，未圖示)，均可達到過濾燈泡24所輸出的光束的目的。於燈泡24測試時，為了避免不必要光線的幹擾，因此利用具有一開口32的遮光板14來隔離多餘的光線(例如環境背景光)，最後再經由成像鏡頭16而投射至屏幕18上而顯示對應孔徑30的開口形狀的影像。本實施例應用一半透明的材質來作為屏幕18，例如利用一經砂紙研磨表面後的壓克力板來作為屏幕18使用。由於屏幕18為半透明材質，因此成像鏡頭16輸出的光線便可成像於屏幕18上，所以本實施例應用成像鏡頭16與屏幕18來作為一成像裝置以使燈泡24所產生的光線投射於其上。另外，影像擷取裝置20可於屏幕18後方順利地檢測顯示於屏幕18上的影像，並轉換相對應灰階值而產生一影像信息，同時該影像信息便輸入影像處理裝置21。將影像擷取裝置20置於屏幕18後方而非屏幕18的側邊，其優點是所擷取的影像將不會產生變形。而影像處理裝置21可啟動一影像處理程序，來對該影像信息進行後續影像處理的操作。
影像擷取裝置20依據光通量來轉換為感應電壓，若入射至影像擷取裝置20的光線太強，則影像擷取裝置20會使每一像素均對應一飽和感應電壓，亦即每一像素均對應一最大灰階值(例如255)，換句話說，影像處理裝置21便無法分辨各像素之間的亮度差異。因此，本實施例利用半透明材質的屏幕18與一濾鏡(filter)34來衰減燈泡24入射至影像擷取裝置20的光線強度。舉例來說，選擇適當半透明材質而使屏幕18本身衰減入射光的強度成為原先強度的50％，以及選擇適當濾鏡34，例如公知減光鏡(neutraldensity filter，ND filter)，以衰減入射光的強度成為原先強度的10％。若燈泡24的亮度為10000nit，因此當光線穿透屏幕18時，該光線的亮度成為5000nit，最後，當光線進一步穿透濾鏡34時，該光線的亮度最後成為500nit，因此當影像擷取裝置20擷取影像後，便可使各像素的灰階值位於一預定範圍中(例如0～255)，所以影像處理裝置21便可順利地分辨各像素之間的亮度差異。
此外，本實施例也可利用影像擷取裝置20本身的增益值設定來達到調整對應入射光的光強度的目的。舉例來說，若影像擷取裝置20接收一光線，並經由一光電轉換特性曲線而將光線的光通量轉換為一感應電壓，然後，影像擷取裝置20中一模擬/數字轉換器會於一感應電壓範圍中轉換該感應電壓至一相對應灰階值。
若屏幕18與濾鏡34對光強度的衰減程度不足，因此該感應電壓會超過影像擷取裝置20的感應電壓上限，所以當該感應電壓大於該感應電壓範圍的上限值時，影像擷取裝置20便會將該感應電壓轉換為最大灰階值(例如255)。所以，若影像擷取裝置20依序接收一第一光通量與一第二光通量，且該第一、第二光通量均大於該感應電壓範圍的上限值時，則影像擷取裝置20均會輸出最大灰階值，因此便無法辨識該第一光通量與該第二光通量。此時，本實施例便調整一放大器的增益值(gain)來校正原先的感應電壓，亦即以一預定比率衰減原先的感應電壓來彌補屏幕18與濾鏡34對光強度的衰減程度，因此使得調整後的感應電壓位於上述感應電壓範圍中。換句話說，當上述第一光通量與第二光通量衰減至上述感應電壓範圍中時，影像擷取裝置20便可輸出相對應的灰階值(於本實施例中是介於0～255之間)來順利地辨識第一光通量和第二光通量。相反地，若屏幕18與濾鏡34對光強度的衰減程度過量，因此該感應電壓會低於影像擷取裝置20的感應電壓下限，所以當該感應電壓低於該感應電壓範圍的下限值時，影像擷取裝置20便會將該感應電壓轉換為最小灰階值0。所以，若影像擷取裝置20依序接收一第一光通量與一第二光通量，且該第一、第二光通量均小於該感應電壓範圍的下限值時，則影像擷取裝置20均會輸出最小灰階值，因此便無法辨識該第一光通量與該第二光通量。本實施例便調整該放大器的增益值來校正原先的感應電壓，亦即以一預定比率提升原先的感應電壓來彌補屏幕18與濾鏡34對光強度的過量衰減，因此使得調整後的感應電壓位於上述感應電壓範圍中，換句話說，當上述第一光通量與第二光通量提升至上述感應電壓範圍中時，影像擷取裝置20便可輸出相對應的灰階值(介於0～255之間)來順利地辨識第一光通量與第二光通量。綜合上述，本實施例應用半透明的屏幕18，安裝於影像擷取裝置20上的濾鏡34，以及影像擷取裝置20本身增益值設定來調整影像擷取裝置20所檢測的光線位於影像擷取裝置20可順利擷取影像的強度範圍中。
請參閱圖2，圖2為本發明量測燈泡特性的方法的操作流程圖。本實施例利用影像擷取裝置20所擷取的影像來進行影像處理以分析燈泡24的特性(亮度於均勻度)，其包括下列步驟步驟100計算該影像的一光線最亮點(hot spot)的偏移程度；步驟102計算該影像上大於一預定灰階值的輪廓所環繞的面積與該預定灰階值與一最大灰階值的灰階差的乘積；步驟104計算該輪廓對應一圓形的偏移程度；步驟106計算該影像的平均灰階值；以及步驟108計算對應一燈泡的特性參數。
上述量測燈泡特性的步驟詳述如下，假設使用圖1所示的燈泡測試治具10來測試燈泡A與燈泡B，其中燈泡A為一理想燈泡。請參閱圖3與圖4，圖3為圖1所示的影像擷取裝置20受燈泡A照射所擷取的影像40的示意圖，而圖4為圖1所示的影像擷取裝置20受燈泡B照射所擷取的影像50的示意圖。於圖3中，輪廓41是燈泡A的熱點區(hot spot)，顯示出燈泡A中心最亮區域，輪廓42是燈泡A的最大亮度區，由對應一預定灰階值G的相鄰像素連結所形成。同樣地，於圖4中，輪廓51是燈泡B的熱點區(hotspot)，顯示出燈泡B最亮區域，輪廓52是燈泡B的最大亮度區，由對應該預定灰階值G的相鄰像素連結所形成，而輪廓43、53則是對應其他亮度的像素。在不更動燈泡測試治具10中各元件與各元件的位置下，影像40、50分別於安裝燈泡A、B於燈泡夾具12後由同一影像擷取裝置20所產生，因此影像40、50所對應的形狀即為孔徑30的開口形狀。本實施例中，孔徑30的開口形狀為一矩形，且燈泡24安裝於燈泡夾具12時，燈芯26的位置是對應於孔徑30的位置，所以，於圖3與圖4中，橫軸X與縱軸Y的交點即對應於孔徑30的中心，換句話說，橫軸X與縱軸Y的交點即為影像40、50的影像中心b、b′。
當一影像處理程序啟動後，該影像處理程序便分析影像40與影像50中各像素的灰階值，並找出對應最大灰階值的像素以界定一光源中心與一最大亮度區(步驟100)。此時會同時對應出一熱點區(hot spot)，該熱點區為燈泡中心的最亮區域。最大亮度區為影像40、50中對應預定灰階值G的相鄰像素連結所形成，燈泡的光源中心b通常是熱點區(hot spot)的中心，也是最大亮度區的中心。
對於燈泡A來說，由於燈泡A的特性趨近一理想燈泡的特性，所以影像40的光源中心c會十分趨近橫軸X與縱軸Y的交點。橫軸X與縱軸Y的交點即定義為一影像中心b。
由圖4可知，影像50的影像中心b至影像的邊緣一距離D1，燈泡B於影像50上所形成的光源中心c′偏離影像中心b′一距離D2，D2/D1的比值是代表光線最亮點的偏移程度。請注意，當圖1所示的屏幕18於測試過程中於相對於成像鏡頭16產生移動時，成像於屏幕18的影像50依據光學原理會因此產生大小變化。然而，當影像50的面積增大或減少時，影像50上各像素的灰階值幾乎仍維持不變，所以光線最亮點於影像50中的相對位置並不會變動，換句話說，當屏幕18遠離成像鏡頭16後，影像50的長度與寬度均會依據一比例放大，亦即距離D2會以該比例而隨之放大，同樣地，影像50中一預定長度(例如圖4中影像50的影像中心b′與影像50一邊緣間的距離D1)亦會以該比例而隨之放大，所以不論屏幕18如何移動來改變影像50的大小，距離D1與距離D2的比值將不受影像50大小變化的影響，因此本實施例便計算一中心位置偏移量(亦即D2/D1)來設定一第一參數以表示光線最亮點的偏移程度。
此外，可利用最大亮度區的面積，與最大亮度區的灰階差，來設定一第二參數，以評估燈泡的亮度與均勻性。由圖3與圖4可知，輪廓42所包括的面積Q小於輪廓52所包括的面積Q′。由於輪廓42是燈泡A的最大亮度區，輪廓43是燈泡B的最大亮度區，若單純地以面積大小來比較，燈泡B所輸出的光線亮度較大而可於影像50上具有較大範圍。然而，除了以面積來判斷光線特性外，另需考慮上述面積中灰階值的分布情形。
請參閱圖5，圖5為圖3、4所示的影像於橫軸上的灰階值分布示意圖，其中橫軸代表於影像40、50中的位置，而縱軸代表各位置的像素所對應的灰階值。於圖5中，特性曲線45是表示圖3的橫軸X上各像素的灰階值，而特性曲線55是表示圖4的橫軸X上各像素的灰階值。由特性曲線45、55可知，圖3的橫軸X上大於預定灰階值G的像素分布於位置x1～x2之間，而圖4的橫軸X上大於預定灰階值G的像素分布於位置x3～x4之間，且位置x3～x4的間隔大於位置x1～x2的間隔。由圖可知，燈泡B的最大亮度區面積Q′比燈泡A的最大亮度區面積Q來得大。
燈泡A於影像40中所產生的最大灰階值GX1大於燈泡B於影像50中所產生的最大灰階值GX2，因此燈泡A於影像40的最大亮度區中的灰階差值ha(ha＝GX1-G)，將大於燈泡B於影像50的最大亮度區的灰階差值hb(hb＝GX2-G)。因此，若單純地以灰階值分布的特性曲線45、55來比較，則燈泡A所輸出的光線較集中而可於影像45上形成較密集的灰階值分布。
綜合上述，本實施例應用預定灰階值G來計算一燈泡所形成的影像上大於該預定灰階值G的像素所對應的面積Q，然後於該面積Q中計算最大灰階值與該預定灰階值的灰階差h，最後便依據面積Q與灰階差h的乘積V來表示該燈泡所輸出的光線於屏幕18上的集中程度(步驟102)。換句話說，本實施例利用一第二參數(亦即V＝Q*h)來表示光線集中程度。請注意，由於燈泡A、B的特性為固定的，因此本實施例中，計算一燈泡所形成的影像的面積所設定的灰階值為可調整的。舉例來說，可以用另一灰階值G′來計算影像40、50上光強度集中的面積與灰階差，來比較光線的集中程度。
如前所述，燈芯26與反射罩28之間的相對位置會影響燈泡24的特性。一般而言，燈泡24於屏幕18上所形成的影像中，若根據對應一灰階值的像互所形成的輪廓越趨近一圓形，燈泡24所提供的光線可使該像素的灰階值更均勻，亦即燈泡24的效能便越好。因此，本實施例是計算一第三參數來表示一光源測試區域的輪廓偏離一圓形的理想輪廓的程度(步驟104)，以用來判斷燈泡24的特性。
已知本實施例是以預定灰階值G來計算影像40、50上光強度集中的範圍，所以本實施例便計算包圍輪廓42、52且四邊均與輪廓42、52相交的矩形來判斷輪廓42、52偏離圓形的程度。對於圖3所示的輪廓42來說，一矩形44於橫軸X上所對應的長度為L1，以及矩形44於縱軸Y上所對應的寬度為W1。若輪廓42趨近一圓形，則長度L1亦會趨近寬度W1，亦即矩形44的短邊X與長邊Y的邊長比R1(R1＝X/Y)，亦即min(L1，W1)/max(L1，W1)所對應的比例值理應趨近1。然而，對於圖4所示的輪廓52來說，一矩形54於橫軸X上所對應的長度為L2，以及矩形54於縱軸Y上所對應的寬度為W2，雖然其邊長比R1所對應的數值明顯地趨近1，但是矩形54並非包圍輪廓W2，雖然其邊長比R1所對應的數值明顯地趨近1，但是矩形54並非包圍輪廓52的最小面積矩形，輪廓52亦非對應一圓形。所以本實施例另應用一面積比R2的判斷條件R2＝Q/(L*W)來判斷輪廓42、52偏離圓形的程度，其中Q為輪廓42、52的最大亮度區的面積Q、Q′，而L*W為輪廓42、52的長度L1、L2與寬度W1、W2所分別對應的矩形面積。所以，對圖3所示的輪廓42來說，其面積Q1與矩形面積L1*W1的面積比R2趨近1，表示輪廓42趨近一圓形。相反地，對圖4所示的輪廓52來說，輪廓52明顯地偏離一圓形，即使邊長比R1所對應的數值趨近1，但是其面積A2與矩形面積L2*W2的面積比R2會遠小於1。綜合上述，本實施例是計算一數值S來作為第三參數(亦即S＝R1*R2＝[min(L，W)/max(L，W)]*[Q/(L*W)]來量化燈泡24所形成的影像上的輪廓偏離一圓形的理想輪廓的程度。由於矩形54並非包圍輪廓52的矩形中具有最小面積的一個，以其寬度W2、長度L2所計算的邊長比R1並無法正確估計輪廓52偏離一圓形的程度。因此，對於包圍輪廓52且四邊均與輪廓52相交的多個矩形中，應採用具有最小面積的矩形56(如圖4所示)，以矩形56的短邊W3與矩形56的長邊L3的比例值，亦即min(L3，W3)/max(L3，W3)，來作為第三參數。明顯地，當輪廓52偏離圓形時而成為一橢圓形時，則擁有最小面積且可包圍該橢圓形的矩形56必定會趨於扁平狀。換句話說，其短邊W3與長邊L3的比例，亦即第三參數必定會遠小於1，因此亦可達到量化燈泡24所形成的輪廓偏離圓形的程度的目的。
此外，本實施例計算一第四參數I來表示待測燈泡24的光強度，而第四參數I由計算該影像的多個灰階值的平均值而得，亦即該第四參數I為屏幕18上形成的影像的平均灰階值(步驟106)。本實施例是採用半透明的屏幕18與安裝於影像擷取裝置20上的濾鏡34來以一預定比例衰減燈泡24的光強度，且影像擷取裝置20本身增益值設定也為定值。因此，當待測燈泡24的光強度越大，則屏幕18上形成的影像會越亮，當影像擷取裝置20擷取該影像後，對應該影像的多個像素具有較大的灰階值。相反地，若待測燈泡24的光強度越小，則屏幕18上形成的影像會越暗，亦即當影像擷取裝置20擷取該影像後，對應該影像的多個像素具有較小的灰階值。因此，本實施例計算一第四參數I來表示待測燈泡24的光強度，而第四參數I是平均該影像的多個灰階值所產生，亦即該第四參數I為屏幕18上形成的影像的平均灰階值(步驟106)。此外，也可經由公知積分球來計算平均光強度以作為第四參數I，亦屬本發明的範疇。
最後，利用上述第一參數D2/D1、第二參數V、第三參數S、以及第四參數I來計算對應燈泡24的特性參數(步驟108)。若D2越小時，則表示光線最亮點越接近理想位置，因此燈泡24的輸出光線越集中。換句話說，若數值(1-D2/D1)越趨近於1，則燈泡24的光線的集中性越佳。若第三參數S越趨近1，則表示燈泡24的輸出光線於一趨近圓形的範圍均勻分布，即燈泡24的均勻度越佳。因此，對於燈泡24的均勻度來說，與第一參數D2/D1以及第三參數S有關。此外，若第二參數V越大，則表示燈泡24的輸出光線會產生較大亮度。另外，若第四參數I越大，則表示燈泡24的輸出光線於屏幕18上所形成的影像越亮，換句話說，燈泡24的亮度越佳，因此對於燈泡24的亮度來說，與第二參數V以及第四參數I有關。
綜合上述，燈泡24的特性參數可以一數值P表示P＝(1-D2/D1)*V*S*IV＝Q*h；S＝R1*R2；R1＝[min(L，W)/max(L，W)]；R2＝[Q/(L*W)]當第一參數(1-D2/D1)越小時，則特性參數的數值P會越大，燈泡光線均勻度較佳。當第二參數V(V＝Q*h)越大時，則特性參數的數值P會越大，燈泡光線亮度較佳。當第三參數S越趨近1時，則特性參數的數值P會越大，燈泡光線均勻度較佳。當第四參數I越大時，則特性參數的數值P會越大，燈泡光線亮度較佳。所以，特性參數的數值P越大則表示燈泡24的性能越佳。因此當，燈泡的製造廠商生產燈泡24時，可利用圖1所示的燈泡測試治具10來進行測試操作。然後，依據計算出的特性參數來調整燈芯26與反射罩28的相對位置，以使燈泡24具有較佳的特性參數。
舉例來說，當一燈泡24於測試時在屏幕18形成圖4所示的影像50，因此經由第一參數的計算可得知光線最亮點的位置偏移，所以便可調整燈芯26與反射罩28的相對位置，以使校正後的燈泡24於測試時在屏幕18形成圖3所示的影像40。同樣地，一測試人員也可經由其他參數所提供的信息來進一步地調整燈芯26與反射罩28的相對位置。另外，目前數字投影機的製造廠商是向燈泡製造廠商下單訂購符合一特定光通量的燈泡24，此光通量由積分球計算而得。如前所述，由積分球求出具有相同光通量的兩燈泡24不一定對應相同的特性，例如一燈泡24可產生圖3所示的影像40，而另一燈泡24卻產生圖4所示的影像50。所以數字投影機的製造廠商便可應用圖1所示的燈泡測試治具10來進行測試，然後以不同特性參數大小，來進一步地分類上述燈泡24，進一步在生產數字投影機時，製造廠商便可依據數字投影機的規格來安裝某一特性的燈泡，使出廠的數字投影機的顯示品質均可達到使用者需求。
此外，當數字投影機的製造廠商完成燈泡24的測試與分類後，廠商便可得知燈泡24的亮度與均勻度，所以廠商可於不同數字投影上使用不同安裝角度的燈座，以便所有已訂購的燈泡24均可分別應用於具有不同安裝角度的燈座的數字投影機。舉例來說，若一燈泡24於測試時會產生圖4所示的影像50，表示其光線最亮點朝左上角偏移，所以數字投影機的製造廠商使用安裝角度朝右下角偏移的燈座來生產數字投影機，因此當燈泡24安裝於該數字投影機後，該燈泡24所產生的光線最亮點位置便會被燈座所校正，使校正後的燈泡24可產生圖3所示的影像40。換句話說，燈泡24的利用率便可大幅地提升而降低數字投影機的生產成本。總而言之，圖1所示的燈泡測試治具10提供量測燈泡24的特性的工具，而經由影像處理程序所計算的第一、第二、第三、第四參數則用來量化燈泡24的特性，以提供測試人員判斷燈泡24效能的有效數據。
請注意，圖2所示的步驟100～106是分別依序計算第一、第二、第三、第四參數，然而本發明量測燈泡特性的方法並未限定第一、第二、第三、第四參數的計算順序，亦即步驟100～106的執行順序為可調整的。使用者亦可依照任一步驟100～106，計算第一、第二、第三、第四參數的任一單一參數來評估燈泡24的表現(performance)。此時，第一、第二、第三、第四參數所採用的預定灰階值G並不一定要相同。使用者可使用一第一預定灰階值G1，定義一第一光源測試區域，來計算一中心位置偏移量D2/D1，即第一參數。使用者可使用一第二預定灰階值G2，來定義一第二光源測試區域，並計算第二參數V。使用者亦可使用一第三預定灰階值G3，並定義一第三光源測試區域，並計算第三參數S。
相較於公知技術，本發明燈泡測試治具利用一孔徑來模擬數字投影機中所設置的孔徑，當一燈泡點亮而經由該孔徑產生一影像於一屏幕上時，本發明燈泡測試治具設置有一影像擷取裝置來擷取該影像。接著，本發明量測燈泡特性的方法便利用影像處理程序來處理該影像，並計算一第一參數來表示光線最亮點的偏移程度，一第二參數來表示光強度的集中程度，一第三參數來表示該影像上對應一灰階值的輪廓偏離一圓形的理想輪廓的程度，以及一第四參數來表示該影像的平均灰階值。所以，利用第一、第二、第三、第四參數便可量化燈泡的特性，以便有效地判斷燈泡的效能。本發明的燈泡測試治具與量測方法可用來調整燈泡的燈芯與反射罩，以使燈泡具有最佳效能。此外，本發明的燈泡測試治具與量測方法亦可用來提供數字投影機的製造廠商來判斷購買燈泡的特性，以使出廠的數字投影機具有最佳的顯示品質。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求書所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種光源測試系統，其包括一光源，用來發射一光線；一影像擷取裝置，用來依據該光線以擷取一影像，該影像具有多個像素；以及一影像處理裝置，用來依據該影像，計算出對應該多個像素的多個灰階值，並依據該多個灰階值計算該光源的特性參數。
2.如權利要求1所述的光源測試系統，其特徵在於，其還包括一成像裝置，設置於該光源與該影像擷取裝置之間，用來使該光線投射於其上，且該影像擷取裝置依據投射於該成像裝置的光線擷取該影像。
3.如權利要求2所述的光源測試系統，其中，該成像裝置包括一屏幕，該光源的光線是投射於該屏幕上，且該影像擷取裝置是檢測穿透該屏幕的光線來擷取該影像。
4.如權利要求3所述的光源測試系統，其中，該成像裝置還包括一成像鏡頭，設置於該光源與該屏幕之間，用來使該光源的光線聚焦於該屏幕上。
5.如權利要求1所述的光源測試系統，其還包括一夾具，用以夾持該光源。
6.如權利要求5所述的光源測試系統，其中，該夾具上設置一開孔，該光源的光線由該開孔發散出去，該成像裝置上的該影像的形狀由該開孔的形狀來決定。
7.如權利要求1所述的光源測試系統，其特徵在於，其還包括一遮光板，置於該成像裝置前方，用以遮去不必要的環境背景光。
8.如權利要求1所述的光源測試系統，其中該影像擷取裝置為一CCD感測裝置或一CMOS感測裝置。
9.如權利要求1所述的光源測試系統，其中該光源為一燈泡，其包括一燈芯與一反射罩，該反射罩用來反射該燈芯所發出的光線。
10.如權利要求1所述的光源測試系統，其中，該影像擷取裝置還包括一濾鏡，用來衰減入射至該影像擷取裝置的光線的強度。
11.一種測試光源的方法，其包括下列步驟(a)提供一光源以發射一光線；(b)使用一影像擷取裝置依據該光線以擷取一影像，該影像具有多個像素；以及(c)使用一影像處理裝置處理該影像。依據該影像計算出該多個像素的多個灰階值，並依據多個灰階值計算該光源的特性參數。
12.如權利要求11所述的方法，其中步驟(b)還包括一步驟(b′)設置一成像裝置來使該光線投射於其上，該成像裝置位於該光源與該影像擷取裝置之間，且該影像擷取裝置依據投射於該成像裝置的光線來擷取該影像。
13.如權利要求11所述的方法，其中，該影像具有一影像中心b與一影像邊緣，且該影像中心至該影像邊緣具有一距離D1，該步驟(c)包括(d1)挑選一第一預定灰階值G1，並依照下列方式定義一第一光源測試區域與一光源中心c；該第一光源測試區域為該影像的多個像素中，灰階值大於該第一預定灰階值G1的所有像素所形成的區域；該光源中心c為該第一光源測試區域的一中心位置；以及(d2)定義該光源中心c與該影像中心b的距離為D2，以計算一中心位置偏移量D2/D1，並使用該中心位置偏移量檢測該光源的均勻度。
14.如權利要求11所述的方法，其中步驟(c)包括(e1)挑選一第二預定灰階值G2，並計算一第二光源測試區域的一面積Q2，該第二光源測試區域是定義為該影像中，灰階值大於該第二預定灰階值G2的所有像素所形成的區域；(e2)計算該影像的多個像素的一最大灰階值GX1，並計算該第二預定灰階值G2與該最大灰階值GX1的一灰階差h(h＝GX1-G2)；以及(e3)使用該灰階值h與該面積Q2的一乘積V(V＝h*Q2)檢測該的光源的亮度。
15.如權利要求11所述的方法，其中步驟(c)包括(f1)挑選一第三預定灰階值G3，並限定一第三光源測試區域的一面積Q3，該第三光源測試區域是定義為該影像中，灰階值大於該第三預定灰階值G3的所有像素所形成的區域；(f2)計算可包圍該第三光源測試區域的多個矩形，每一矩形的四邊均與該第三光源測試區域相交；(f3)於該多個矩形中選取一特定矩形，該特定矩形具有一最小面積，並定義該矩形的短邊為X，且該矩形的長邊為Y；以及(f4)以下列方程序定義一邊長比R1、一面積比R2、以及一光源形狀相關的S值，來檢測該光源的均勻度R1＝X/Y；R2＝(Q3/(X*Y))；S＝R1*R2。
16.如權利要求11所述的方法，其中步驟(c)包括(g1)依據該多個像素的多個灰階值計算一平均灰階值I；以及(g2)使用該平均灰階值I檢測該光源的亮度。
17.如權利要求11所述的方法，其中，該影像具有一影像中心與一影像邊緣，且該影像中心至該影像邊緣具有一距離D1，該步驟(c)包括(h1)挑選一預定灰階值G，並依照下列方式定義一最大亮度區域與一光源中心；該最大亮度區域為該影像的多個像素中，灰階值大於該預定灰階值G的所有像素所形成的區域；該光源中心為該最大亮度區域的一中心位置；(h2)定義該光源中心c與該影像中心b的距離為D2，以計算一中心位置偏移量D2/D1；(h3)計算該最大亮度區域的一面積Q′；(h4)計算該影像的多個像素的一最大灰階值GX，並計算該預定灰階值G與該最大灰階值GX的一灰階差h′(h′＝GX-G)；(h5)依該灰階差h′與該面積A′計算一乘積V′(V′＝h′*Q′)；(h5)計算可包圍該最大亮度區域的多個矩形，每一矩形的四邊均與該最大亮度區域相交；(h6)於該多個矩形中選取一特定矩形，該特定矩形具有一最小面積，並定義該矩形的短邊為X，且該矩形的長邊為Y；(h7)以下列方程序定義一邊長比R1、一面積比R2、以及一與光源形狀相關的S值R1＝X/Y；R2＝(Q′/(X*Y))；S＝R1*R2；(h8)依據該多個像素的多個灰階值計算一平均灰階值I；(h9)利用下列方程序，計算一P值，並根據該P值，來評估該光源的均勻度與亮度P＝(1-D2/D1)*V′*S*I。
18.如權利要求17所述的方法，其中，當中心位置偏移量D2/D1越小時，該P值則越大，且該光源的均勻度越高。
19.如權利要求17所述的方法，其中，當S值越接近1，該P值則越大，且該光源的均勻度越高。
20.如權利要求17所述的方法，其中，當V′值或I值越大，該P值則越大，且該光源的亮度越高。
全文摘要
本發明提供一種測試燈泡效能的方法與裝置，該方法包括提供一光源以發射一光線；使用一影像擷取裝置依據該光線以擷陬一影像，該影像具有多個像素；以及使用一影像處理裝置處理該影像，依據該影像計算出該多個像素的多個灰階值，並依據該多個灰階值計算該光源的特性參數。
文檔編號G01R31/44GK1591037SQ0315666
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月5日 優先權日2003年9月5日
發明者郭建峰 申請人:明基電通股份有限公司