專利名稱：Led顯示器顯示像素三維光強分布測試方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED顯示器顯示像素光強分布測試方法及其裝置，特別涉 及一種LED顯示器顯示像素三維光強分布測試方法及其裝置。
背景技術：
現有的LED顯示設備特別是戶外大面積、超大面積LED顯示器，由于LED 發光管具有離散性，以及它們本身的光學特性、結構形狀及封裝工藝等因素的 影響，使得LED顯示器的發光強度隨視角變化比較明顯，這必然會影響到平板 顯示屏的亮度均勻性，因此，有必要對平板顯示屏在不同角度上的光強分布進 行測試，并對數據進行相應的處理分析，進而對LED顯示器的顯示效果進行模 擬和評估。
傳統的LED光強分布測試主要針對單個LED發光管，通過光強測試儀， 在水平或垂直方向上單獨進行測量，進而得到其二維光強分布曲線，如圖la 所示。這種方法在實際應用中存在以下問題
(1) 組成LED顯示器的LED發光管數量巨大，使用光強測試儀對每個LED 管的光強分布都進行測量的代價之高，難以想象。
(2) 對LED發光管來說，其空間光強分布是一個如圖lb所示的曲面，光強測
試儀只能測得其某一截面上的二維光強分布曲線，無法準確反映其空間分布情 況。
(3) 如圖lc所示，LED顯示器中，以LED顯示器法線方向為Z軸，水平方 向為X軸，垂直方向為Y軸，則LED發光管到觀測位置的光強關系是由三維空間中的某一立體角度確定的，因此LED單管的二維光強分布曲線并不適用于 對LED顯示器的整體效果進行評估。
(4)如圖ld所示，LED顯示器通常以模組為單位，在模組封裝時，封裝工藝、 發光管的布局，遮光板的結構，面罩的材料等因素都會影響LED發光管的光強 分布，針對單管測量的光強分布曲線在實際應用中存在嚴重偏差。
發明內容
本發明要解決的一個技術問題是提供一種能夠快速檢測LED顯示模塊中 所有發光點光強三維分布情況，進而為LED顯示器生產過程中的顯示效果評估 及LED顯示器現場校正效果的模擬提供可靠依據的LED顯示器顯示像素三維 光強分布測試方法。
為了解決上述問題，本發明的LED顯示器顯示像素三維光強分布測試方法 包括如下步驟
將LED顯示模塊垂直于水平面放置，使亮度信息采集設備的鏡頭正對LED 顯示模塊平面的中心，LED顯示模塊中每一發光點與鏡頭中心的連線和鏡頭平 面法線所成的夾角小于2度；
設定一組空間角度作為采樣空間，使LED顯示模塊按照設定的空間角度旋 轉；LED顯示模塊每旋轉到一個采樣空間中的采樣點，由亮度信息采集設備對 LED顯示模塊中所有發光點進行一次亮度信息的采集，直至采樣空間中所有采 樣點的LED顯示模塊發光點亮度信息全部采集完成；各采樣點的LED顯示模 塊所有發光點的亮度信息和LED顯示模塊的空間角度信息全部存入計算機數 據庫；
通過計算機對各采樣點采集的亮度信息進行處理，得到LED顯示模塊上各發光點分別在各采樣點的亮度信息，然后根據這些亮度信息和相應采樣點LED 顯示模塊的空間角度信息，擬合出LED顯示模塊中每個發光點的光強分布曲面。
由于本發明的LED顯示器顯示像素三維光強分布測試方法，能夠根據采樣 空間中所有采樣點上LED顯示模塊中各發光點的亮度信息和LED顯示模塊的 空間角度信息擬合出LED顯示模塊中每個發光點的光強分布曲面，因而在LED 顯示屏生產過程中可以建立每一發光點光強分布曲面數據庫，實際使用中根據 顯示屏不同安裝位置，顯示模組角度的不同及現場有遮擋物等復雜情況，從該 數據庫中提取每一發光點與觀看位置之間相對應的光強分布數據，并根據光強 分布數據對每一發光點的顯示參數進行調節，從而使顯示屏在該觀看位置處獲 得最佳的顯示效果。
本發明要解決的另一個技術問題是提供一種能夠快速檢測LED顯示模塊 中所有發光點光強三維分布情況的LED顯示器顯示像素三維光強分布測試裝 置。
為了解決上述技術問題，本發明的LED顯示器顯示像素三維光強分布測試 裝置包括二維旋轉靶臺，亮度信息采集設備，計算機；LED顯示模塊垂直放置 于二維旋轉靶臺上；亮度信息采集設備位于LED顯示模塊的正前方，并且亮度 信息采集設備的鏡頭正對LED顯示模塊平面的中心，LED顯示模塊中每一發 光點與鏡頭中心的連線和鏡頭平面法線所成的夾角小于2度；計算機與二維旋 轉耙臺和亮度信息采集設備連接，控制二維旋轉靶臺按照設定的空間角度旋轉， 同時控制亮度信息采集設備對LED顯示模塊在采樣空間中的各采樣點上所有 發光點的亮度信息進行采集，并且根據接收的二維旋轉靶臺傳回的實際旋轉的水平角度和垂直角度修正當前采樣點的空間角度值；計算機根據亮度信息采集 設備采集的亮度信息和相應采樣點LED顯示模塊的空間角度信息，擬合出LED 顯示模塊中每個發光點的光強分布曲面。
二維旋轉靶臺包括水平轉臺，第一電機，水平角度編碼器，水平轉軸，俯 仰轉臺，第二電機，減速器，俯仰角度編碼器，俯仰轉軸，載物臺；第一電機 通過傳動裝置與水平轉軸相連，水平轉軸與俯仰轉臺固定連接，水平角度編碼 器與水平轉軸連接；第二電機和減速器位于俯仰轉臺之內，第二電機的轉軸通 過傳動裝置與減速器連接；減速器與載物臺之間由俯仰轉軸連接，構成俯仰聯 動機構；俯仰角度編碼器與俯仰轉軸相連；LED顯示模塊固定于載物臺上。
二維旋轉靶臺具有水平和垂直方向兩個自由度調節的能力，并能將LED顯 示模塊平面法線方向與基準方向之間的實際水平角度和俯仰角度傳回到計算 機。初始時，LED顯示模塊平面法線方向與基準方向之間的實際水平角度和俯 仰角度均為0，即亮度信息采集設備的鏡頭與LED顯示模塊中心之間的連線與 過LED顯示模塊平面中心的法線重合;計算機控制第一電機和第二電機使LED 顯示模塊在水平和垂直方向上按照設定的空間角度轉動，同時接收安裝在第一 電機和第二電機轉軸上的編碼器傳回的LED顯示模塊實際轉過的水平角度和 垂直角度，并修正當前采樣點的空間角度值；LED顯示模塊每旋轉到一個采樣 空間中的采樣點，由計算機控制亮度信息采集設備對LED顯示模塊上所有發光 點進行一次亮度信息的采集，直至采樣空間中所有采樣點的LED顯示模塊發光 點亮度信息全部采集完成；各采樣點的LED顯示模塊所有發光點的亮度信息和 LED顯示模塊的空間角度信息全部存入計算機上的數據庫；計算機上的數據處 理分析軟件對各采樣點采集的亮度信息進行處理，得到LED顯示模塊上各發光點分別在各采樣點的亮度信息，然后根據這些亮度信息和相應采樣點LED顯示 模塊的空間角度信息，擬合出LED顯示模塊中每個發光點的光強分布曲面。
由于計算機控制二維旋轉靶臺按照設定的空間角度旋轉，同時接收二維旋 轉耙臺傳回的LED顯示模塊實際旋轉的水平角度和垂直角度，并根據實際旋轉 的水平角度和垂直角度修正當前采樣點旋轉的空間角度，使得LED顯示模塊旋 轉的空間角度更準確；同時由于亮度信息采集設備在采樣空間中的各采樣點對 LED顯示模塊中所有發光點進行亮度信息進行采集也由計算機控制，能夠保證 二維旋轉耙臺與亮度信息采集設備的工作進程完全同步，提高了采集的亮度信 息的準確性，從而保證了擬合出的LED顯示模塊中每個發光點的光強分布曲面 的準確性，為LED顯示器生產過程中的顯示效果評估及LED顯示器現場校正 效果的模擬提供了可靠依據。
圖la為一類橢圓LED發光管的二維光強分布曲線。
圖lb為一類橢圓LED發光管的三維光強分布曲面。
圖lc為LED顯示器中發光點與觀測位置所成空間角度示意圖。
圖ld為戶外全彩LED顯示器局部結構示意圖。
圖2為本發明的LED顯示器顯示像素三維光強分布測試裝置結構示意圖。 圖3a、 3b為二維旋轉靶臺結構示意圖。 圖4為檢測控制軟件的工作流程圖。 具體實施過程
如圖2所示，LED顯示器顯示像素三維光強分布測試裝置以計算機23為 中心，在二維旋轉靶臺21，亮度信息采集設備22，計算機23之間建立通信機制。計算機23通過串口線纜24與二維旋轉靶臺21建立連接關系，通過1394 線纜25與亮度信息采集設備22建立連接關系。 亮度信息采集設備22采用工業CCD相機。
如圖3a、 3b所示，二維旋轉靶臺21包括水平轉臺31;第一電機32;水
平角度編碼器33;水平轉軸34;俯仰轉臺35;第二電機36;減速器37;俯仰 角度編碼器38;俯仰轉軸39;載物臺310;
第一電機32通過傳動裝置與水平轉軸34相連，水平轉軸34與俯仰轉臺 35固定連接；第一電機32通過傳動裝置帶動水平轉軸34和俯仰轉臺35在水 平方向上轉動。水平角度編碼器33與水平轉軸34連接，記錄水平方向旋轉的 角度。第二電機36和減速器37位于俯仰轉臺35之內，第二電機36的轉軸通 過傳動裝置與減速器37連接；減速器37與載物臺310之間由俯仰轉軸39連接， 構成俯仰聯動機構；第二電機36通過傳動裝置帶動減速器37轉動，控制載物 臺310的俯仰角度；俯仰角度編碼器38與俯仰轉軸39相連，記錄豎直方向旋 轉的角度；LED顯示模塊固定于載物臺310之上。
如圖2所示，二維旋轉靶臺21、亮度信息采集設備22和計算機23間通信 機制構建完成后，對裝置進行初始化設置；通過計算機23將LED顯示模塊的 仰角和水平角設置為零度，此時俯仰轉軸所在直線記為X軸，水平轉軸所在直 線記為Y軸，過LED顯示模塊平面中心的法線記為Z軸。亮度信息采集設備 22鏡頭正對LED顯示模塊平面中心，鏡頭所在平面垂直于Z軸。設置亮度信 息采集設備22的鏡頭與LED顯示模塊平面的距離足夠遠，直到LED顯示模塊 中所有發光點與鏡頭中心的連線同鏡頭法線的夾角小于2度，以消除幾何失真。
設定一組空間角度作為采樣空間，由計算機23根據采樣點的空間角度控制二維旋轉靶臺21上的LED顯示模塊繞X軸和Y軸旋轉相應的角度。為了保證 精度，LED顯示模塊每到達一個采樣點，二維旋轉靶臺21都會把該位置的LED 顯示模塊真實俯仰角度和水平角度傳回計算機23，由計算機23對當前采樣點 的空間角度進行修正，然后計算機23控制亮度信息采集設備22采集LED顯示 模塊中所有發光點在該采樣點的亮度信息，并將這點的亮度信息和空間角度信 息一并存入數據庫。此過程一直循環至直至采樣空間中所有采樣點的LED顯示 模塊發光點亮度信息全部采集完成。
對所有采樣點LED顯示模塊發光點亮度信息全部采集完畢后，由計算機 23對采集的亮度信息進行處理，得到LED顯示模塊中所有發光點在各該采樣 點的亮度信息，然后根據亮度信息和空間角度信息，擬合出LED模塊中每個發 光點的光強分布曲面。
本發明不限于上述實施方式，二維旋轉靶臺還可以采用其他形式，只要可 以控制固定于其上的LED顯示模塊在水平方向上和豎直方向上旋轉即可。
權利要求
1、一種LED顯示器顯示像素三維光強分布測試方法，其特征在于包括如下步驟將LED顯示模塊垂直于水平面放置，使亮度信息采集設備的鏡頭正對LED顯示模塊平面的中心，LED顯示模塊中每一發光點與鏡頭中心的連線和鏡頭平面法線所成的夾角小于2度；設定一組空間角度作為采樣空間，使LED顯示模塊按照設定的空間角度旋轉；LED顯示模塊每旋轉到一個采樣空間中的采樣點，由亮度信息采集設備對LED顯示模塊中所有發光點進行一次亮度信息的采集，直至采樣空間中所有采樣點的LED顯示模塊發光點亮度信息全部采集完成；各采樣點的LED顯示模塊所有發光點的亮度信息和LED顯示模塊的空間角度信息全部存入計算機數據庫；通過計算機對各采樣點采集的亮度信息進行處理，得到LED顯示模塊上各發光點分別在各采樣點的亮度信息，然后根據這些亮度信息和相應采樣點LED顯示模塊的空間角度信息，擬合出LED顯示模塊中每個發光點的光強分布曲面。
2、 一種實現如權利要求1所述的LED顯示器顯示像素三維光強分布測 試方法的裝置，其特征在于包括二維旋轉靶臺(21)，亮度信息采集設備(22)， 計算機(23); LED顯示模塊垂直放置于二維旋轉靶臺(21)上；亮度信息采 集設備(22)位于LED顯示模塊的正前方，并且亮度信息采集設備(22)的 鏡頭正對LED顯示模塊平面的中心，LED顯示模塊中每一發光點與鏡頭中心 的連線和鏡頭平面法線所成的夾角小于2度；計算機(23)與二維旋轉靶臺(21)和亮度信息采集設備(22)連接，控制二維旋轉靶臺(21)按照設定 的空間角度旋轉，同時控制亮度信息采集設備(22)對LED顯示模塊在采樣 空間中的各采樣點上所有發光點的亮度信息進行采集，并且根據接收的二維旋轉靶臺(21)傳回的實際旋轉的水平角度和垂直角度修正當前采樣點的空間角度值；計算機(23)根據亮度信息采集設備采集(22)的亮度信息和相 應采樣點LED顯示模塊的空間角度信息，擬合出LED顯示模塊中每個發光點 的光強分布曲面。
3、根據權利要求2所述的實現如權利要求1所述的LED顯示器顯示像 素三維光強分布測試方法的裝置，其特征在于二維旋轉靶臺(21)包括水平 轉臺(31)，第一電機(32)，水平角度編碼器(33)，水平轉軸(34)，俯仰 轉臺(35，第二電機(36)，減速器(37)，俯仰角度編碼器(38)，俯仰轉軸 (39)，載物臺(310);第一電機(32)通過傳動裝置與水平轉軸(34)相連， 水平轉軸(34)與俯仰轉臺(35)固定連接，水平角度編碼器(33)與水平 轉軸(34)連接；第二電機(36)和減速器(37)位于俯仰轉臺(35)之內， 第二電機(36)的轉軸通過傳動裝置與減速器(37)連接；減速器(37)與 載物臺(310)之間由俯仰轉軸(39)連接，構成俯仰聯動機構；俯仰角度編 碼器(38)與俯仰轉軸(39)相連；LED顯示模塊固定于載物臺(310)上。
全文摘要
本發明涉及一種LED顯示器顯示像素三維光強分布測試方法，該方法包括如下步驟使LED顯示模塊的發光點與亮度信息采集設備的鏡頭中心的連線和鏡頭平面法線所成的夾角小于2度；使LED顯示模塊按照設定的空間角度旋轉，每旋轉到一個采樣點，對所有發光點進行一次亮度信息的采集，直至所有采樣點的發光點亮度信息全部采集完成；根據亮度信息和相應采樣點空間角度信息，擬合出每個發光點的光強分布曲面。可以根據顯示屏不同安裝位置，從數據庫中提取每一發光點與觀看位置之間相對應的光強分布數據，根據光強分布數據對每一發光點的顯示參數進行調節，從而使顯示屏在該觀看位置處獲得最佳的顯示效果。
文檔編號G01J1/00GK101441109SQ20081018761
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者丁鐵夫, 王瑞光, 鄭喜鳳, 黃凌碧 申請人:長春希達電子技術有限公司