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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Untersuchungssystem,
das zur Untersuchung optischer Eigenschaften von Farbfiltern geeignet
ist, die in Flüssigkristallanzeigegeräten und
dergleichen vorgesehen sind.
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Ein
Farbfilter für
ein Flüssigkristallanzeigegerät besteht üblicherweise
aus drei Farbfiltern, welche R, G und B umfassen. In der vorliegenden
Beschreibung sind der Bereich, der von einem R-Filter abgedeckt
wird, jener Bereich, der von einem G-Filter abgedeckt wird, und
jener Bereich, der von einem B-Filter abgedeckt wird, jeweils als
ein Pixel definiert.
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Bewertungen
optischer Eigenschaften eines derartigen Farbfilters werden so durchgeführt, dass ein
Lichtpunkt von einer Messlichtquelle auf das Zentrum eines Pixels
von R projiziert wird, und das Transmissionsfaktorspektrum, die
Farbart und die Farbsättigung,
der Weißabgleich,
usw. des zentralen Bereichs gemessen werden. Dieselben Messungen werden
bei den Pixeln von G und B durchgeführt. Das zu messende Farbfilter
wird als die „Probe" bezeichnet.
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14 zeigt
einen Beleuchtungspunkt (als „Beleuchtungspunkt
U" bezeichnet),
der auf einem Pixel auftrifft (den Pixel R in dieser Figur).
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Wie
aus 14 hervorgeht, ist bei herkömmlichen Fällen der Beleuchtungspunkt
U kleiner als die Abmessungen eines Pixels.
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Der
Grund dafür,
dass herkömmliche
Messungen durch Projizieren eines Beleuchtungspunkts U, der kleiner
als die Abmessungen eines Pixels ist, auf eine zentrale Fläche des
Pixels durchgeführt
werden, besteht darin, dass von der Farbart und der Farbsättigung
sowie dem Transmissionsfaktor innerhalb des Pixels eines Farbfilters
angenommen wurde, das sie annähernd
gleichmäßig sind.
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Mit
wachsender Größe der Anzeigebildschirme
von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
werden jedoch die Abmessungen des Pixels eines Farbfilters größer. Infolge
der vergrößerten Abmessungen
von Pixeln und Änderungen
des Herstellungsprozesses wurde die Filmdicke des Farbfilters innerhalb
eines Pixels ungleichmäßig, wie
in einer Querschnittsansicht von 15 dargestellt.
Daher stellte sich auch eine Ungleichförmigkeit der Farbart und der
Farbsättigung
und des Transmissionsfaktors innerhalb des Pixels des Farbfilters
heraus, wodurch der Vorgang der Bewertung der Farbart und der Farbsättigung
und des Transmissionsfaktors eines Farbfilters neu überlegt
werden muss.
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Darüber hinaus
waren bislang nur Beleuchtungspunkte U mit festen Abmessungen verfügbar.
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Da
die Pixelabmessungen eines Farbfilters sich in Abhängigkeit
von dem Einsatz der Erzeugnisse ändert,
muss tatsächlich
die Form der Blende, welche den Beleuchtungspunkt ausbildet, entsprechend
geändert
werden.
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Um
die Abmessungen des Beleuchtungspunktes U zu ändern, ist es erforderlich,
die Blendeneinheit auszutauschen, die in das optische System eingesetzt
ist, und ist bei jedem Austausch eine Neueinstellung des optischen
Systems erforderlich.
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Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines optischen Untersuchungssystems mit einstellbarer Blende, welches ermöglicht,
die Abmessungen des Beleuchtungspunktes U zu ändern, ohne die Blendeneinheit
auszutauschen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Farbfilter-Bewertungsvorgangs, der die Untersuchung der optischen Eigenschaften
der gesamten Fläche
eines Pixels eines Farbfilters ermöglicht.
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Ein
optisches Untersuchungssystem mit einstellbarer Blende gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein optisches Untersuchungssystem für optische Messungen,
die durch Projizieren von Licht einer Messlichtquelle auf eine Probe
und durch Empfang von Licht von der Probe durchgeführt werden,
wobei vorgesehen sind: eine einstellbare Blendeneinheit, die einen
lichtdurchlässigen
Abschnitt aufweist, dessen Abmessungen variabel sind, und ein Lichtsammel-Optiksystem
zur Ausbildung eines Beleuchtungspunktes aus Licht, das durch die
einstellbare Blendeneinheit hindurchgeht, an dem Ort der Probe, wobei
die einstellbare Blendeneinheit einen ersten Blendenöffnungs- /Schließmechanismus
aufweist, der ein Paar von Gleitplatten enthält, die einander zugewandte
Ränder
aufweisen, und einen zweiten Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
aufweist, der ein anderes Paar von Gleitplatten enthält, die
einander zugewandte Ränder
aufweisen, wobei der erste und der zweite Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
so angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig in einem vorbestimmten
Winkel kreuzen.
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Diese
Anordnung ermöglicht
die Ausbildung eines Beleuchtungspunktes mit beliebigen Abmessungen
an dem Ort der Probe. Wenn der Beleuchtungspunkt so ausgebildet
ist, dass er mit der gesamten Fläche
eines Pixels übereinstimmt,
wird ermöglicht,
optische Eigenschaften der gesamten Fläche eines Pixels zu messen.
Die Form des Beleuchtungspunktes kann automatisch in Abhängigkeit
von der Form jedes vorgegebenen Pixels geändert werden. Darüber hinaus
ist es nicht erforderlich, mehrere Blendeneinheiten mit unterschiedlichen
Abmessungen für
Proben mit unterschiedlichen Pixelabmessungen vorzubereiten, da
die Form der Blende bei jeder Messung eingestellt werden kann.
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Die
Anordnung kann so sein, dass ein um eine Spindel drehbarer Hebel
vorgesehen ist, und jedes seiner beiden Enden in Kontakt mit einem
Rand der ersten Gleitplatte in deren Gleitrichtung bzw. einem Rand
der zweiten Gleitplatte in deren Gleitrichtung steht, wobei ein
proximales Ende der ersten Gleitplatte zur Gleitbewegung durch ein
Stellglied angetrieben wird. In diesem Fall bewegt sich, wenn das proximale
Ende der ersten Gleitplatte zur Gleitbewegung in einer Richtung
durch das Stellglied angetrieben wird, der Hebel, sodass er die
zweite Gleitplatte in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Wenn die
Ränder
der ersten und der zweiten Gleitplatte in entgegengesetzten Richtungen zueinander
bewegt werden können,
kann die Zentrumslinie der Blende als ortsfest zu jeder Zeit angesehen
werden, soweit der Drehwinkel des Hebels in einem kleinen Bereich liegt.
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Wenn
das proximale Ende der zweiten Gleitplatte mit Hilfe einer Feder
vorgespannt wird, kann ein Wackeln der zweiten Gleitplatte verringert
werden, sodass die Genauigkeit der Form der Blende aufrechterhalten
werden kann.
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Wenn
die Anordnung so ist, dass das erwähnte Paar der Gleitplatten
in dem ersten Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
durch eine erste und eine zweite Gleitplatte gebildet wird, und
das Paar der Gleitplatten in dem zweiten Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
durch eine dritte und eine vierte Gleitplatte gebildet wird, wobei
eine Hauptoberfläche
der ersten Gleitplatte und eine Hauptoberfläche der zweiten Gleitplatte
miteinander auf einer Ebene fluchten, und eine Hauptoberfläche der
dritten Gleitplatte und einer Hauptoberfläche der vierten Gleitplatte
miteinander auf einer Ebene fluchten, und die beiden zwei Ebenen
in Kontakt miteinander stehen, kann darüber hinaus eine Blende mit
jeder gewünschten
Form ausgebildet werden, durch Tandemanordnung von zwei einstellbaren
Blendeneinheiten. Weiterhin kann, da die voranstehend erwähnten zwei
Ebenen in Kontakt miteinander stehen, der Beleuchtungspunkt ein
deutlich ausgebildetes Profil aufweisen.
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Ein
Farbfilter-Bewertungsvorgang gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Bewertungsvorgang, der dadurch durchgeführt wird,
dass Licht einer Messlichtquelle auf einen Pixel eines Proben-Farbfilters
projiziert wird, und Licht von der Probe empfangen wird, um damit
optische Messungen durchzuführen, wobei
folgende Schritte vorgesehen sind: Bereitstellung einer lichtdurchlässigen Platte,
die einen Pixel enthält,
der mit einem Rahmen versehen ist, als eine Bezugsgröße; Einstellung
der Abmessungen eines lichtdurchlässigen Abschnitts durch eine
einstellbare Blendeneinheit, welche den lichtdurchlässigen Abschnitt
enthält,
dessen Abmessungen variabel sind, sodass das Profil eines Beleuchtungspunkts der
Messlichtquelle die gesamte Fläche
des Pixels enthält;
Messung einer Intensität
R von Licht der Bezugsgröße mit der
in Betrieb befindlichen Messlichtquelle; Bereitstellung eines Farbfilters,
das einen Pixel enthält,
der mit einem Rahmen versehen ist, als eine Probe; Einstellen der
Abmessungen des lichtdurchlässigen
Abschnitts durch die einstellbare Blendeneinheit so, dass das Profil
eines Beleuchtungspunktes der Messlichtquelle die gesamte Fläche des Pixels
enthält;
Messung einer Intensität
S des Lichts der Probe, wobei die Messlichtquelle in Betrieb ist; und
Berechnen eines Verhältnisses
R/S, wodurch der Transmissionsfaktor der Probe bestimmt wird.
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Durch
diesen Vorgang kann der auf den Pixel eines Farbfilters projizierte
Beleuchtungspunkt so ausgebildet werden, dass er eine BM (Schwarzmatrix)
abdeckt, sodass die gesamte Fläche
eines Pixels beleuchtet werden kann. Selbst im Falle eines Farbfilters,
bei welchem Farbart und Farbsättigung und
der Transmissionsfaktor innerhalb eines Pixels ungleichmäßig sind,
können
daher Farbart und Farbsättigung
und der Transmissionsfaktor der gesamten Fläche eines Pixels bewertet werden.
Darüber
hinaus wird ermöglicht,
einen Beleuchtungspunkt entsprechend der Form eines Pixels jedes
gewünschten Farbfilters
auszubilden.
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Wenn
die Farbart und Farbsättigung
und der Transmissionsfaktor eines Pixels eines Farbfilters zu einem
Zeitpunkt gemessen werden, kann die lichtdurchlässige Platte, die als eine
Bezugsgröße verwendet
wird, eine lichtdurchlässige
Platte sein, bevor sie mit einem Farbfilter beschichtet wird, auf
welchem nur das BM-Muster vorgesehen ist. Da exakte Daten nicht
erhalten werden können,
wenn die Lichtdurchlassfläche
eines Pixels der Bezugsgröße sich
von der Lichtdurchlassfläche
eines Pixels des Farbfilters unterscheidet, wird eine lichtdurchlässige Platte
vor der Beschichtung mit einem Farbfilter, welches nur mit demselben
BM-Muster versehen ist, als die Bezugsgröße für die Bewertung verwendet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmals der Erfindung hervorgehen.
Es zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines optischen Untersuchungssystems
mit einstellbarer Blende;
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2 eine
Aufsicht und einen Querschnitt mit einer Darstellung von Einzelheiten
des Aufbaus eines Blendenöffnungs-/Schließmechanismus;
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3 eine
Aufsicht und einen Querschnitt, welche eine Anordnung zeigen, die
einen Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 zum Öffnen
bzw. Schließen
der Blende in Vertikalrichtung (X) aufweist, sowie einen anderen
Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M2 zum Öffnen
bzw. Schließen
der Blende in Horizontalrichtung (Y), der so angeordnet ist, dass
er den Blendenöffnungs-/Schließmechanismus M1
unter 90° kreuzt;
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4 eine
Aufsicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem Gleitplatten eines
Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 und eines Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M2 so angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig in einem Winkel θ kreuzen,
der die Bedingung 0 < θ < 90° erfüllt;
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5 eine
Aufsicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die Bewegungsrichtungen
der Gleitplatten orthogonal zueinander verlaufen, und Messerränder der
Gleitplatten so ausgebildet sind, dass sie Teile aufweisen, die
in einem vorbestimmten Winkel winklig verlaufen;
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6 eine
Aufsicht auf einen Zustand, in welchem die Bewegungsrichtungen von
Gleitplatten orthogonal sind, und Messerränder der Gleitplatten so ausgebildet
sind, dass sie mit einem vorbestimmten Winkel winklig ausgebildete
Teile aufweisen;
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7 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines Betriebsablaufs eines optischen Untersuchungssystems mit einstellbarer
Blende;
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8 eine
Aufsicht, die eine lichtdurchlässige
Glasplatte zeigt, die als eine Bezugsgröße dient, und mit einer gitterförmigen schwarzen
Matrix als Rahmen jedes Pixels bedruckt ist;
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9 eine
Aufsicht, die eine lichtdurchlässige
Glasplatte zeigt, die als eine Probe dient, und die mit einer gitterartigen
schwarzen Matrix als Rahmen jedes Pixels bedruckt ist;
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10 eine
schematische Darstellung eines optischen Untersuchungssystems mit
einstellbarer Blende gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn das System für
Messungen des Reflexionsvermögens
einer Probe S eingesetzt wird;
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11 eine
Aufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Beleuchtungspunkt
und einer BM zeigt, wenn der Beleuchtungspunkt auf die gesamte Fläche eines
Pixels einfällt,
wogegen der Beleuchtungspunkt nicht die BM abdeckt;
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12 eine
Aufsicht, die ein Verfahren zur Bewertung von Ungleichförmigkeiten
innerhalb eines Pixels durch Ausbildung eines Beleuchtungspunktes zeigt,
wo ein Pixel in neun Abschnitte unterteilt ist;
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13 eine
Aufsicht, die ein Verfahren zur Bewertung eines Filters mit unregelmäßiger Form zeigt,
bei welchem eine Bewertung durch Kombination mehrfacher Messungen
erfolgt, die durch Ändern des
Ortes und der Form eines Vierecks durchgeführt werden;
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14 einen
herkömmlichen
Beleuchtungspunkt U mit festen Abmessungen, der auf eine Probe auftrifft;
und
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15 eine
Querschnittsansicht der Verteilung der Dicke eines Farbfilters innerhalb
eines Pixels.
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1 ist
eine schematische Darstellung, welche den Gesamtaufbau eines optischen
Untersuchungssystems mit einstellbarer Blende zeigt.
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Das
optische Untersuchungssystem mit einstellbarer Blende gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Lichtprojektions-Optikeinheit zum Projizieren eines Beleuchtungspunktes
auf eine Probe S auf, und eine Lichtempfangs-Optikeinheit zum Empfang von
durch die Probe S hindurchgelassenen Lichts zu dessen Messung.
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Die
Lichtprojektions-Optikeinheit weist eine Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 zum
Projizieren von Licht für
die Messung auf die Probe S auf, ein Linsensystem 12a, 12b zum
Sammeln des Lichts von der Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 auf der
Probe S, eine einstellbare Blendeneinheit 13 zur Ausbildung
einer viereckigen Blende, die zwischen der Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 und
der Probe S angeordnet ist, einen Halbspiegel 14, der zwischen
der Transmissionsgrad-Messlichtquelle 11 und der Probe
S angeordnet ist, und eine Transmissionsgrad-Beobachtungslichtquelle 15 zum
Projizieren von Licht auf den Halbspiegel 14.
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Die
Lichtempfangs-Optikeinheit weist eine CCD-Kamera 17 zum
Aufnehmen von Bildern der Probe S auf, ein Spektrometer 18 für die spektrale Untersuchung
von Licht, das durch die Probe S hindurchgelangt ist, eine Flächenmarkierungsvorrichtung 19 zum
Projizieren eines Lichtpunktes zum Positionieren auf die Probe S,
und einen Halbspiegel 20 zur Trennung einer optischen Achse,
die zur CCD-Kamera 17 führt,
von einer optischen Achse, die zum Spektrometer 18 und
der Flächenmarkierungsvorrichtung 19 führt.
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Nunmehr
wird die Richtung der optischen Achse durchgelassener Lichtstrahlen,
welche die Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11, die
einstellbare Blendeneinheit 13 und die Linsensysteme 12a, 12b verbinden,
mit z bezeichnet, und werden Richtungen orthogonal hierzu mit x
und y bezeichnet. Eine XY-Stufe ist zwischen der Lichtprojektions-Optikeinheit
und der Lichtempfangs-Optikeinheit angeordnet, auf welcher ein Halter
angeordnet ist, auf welchem die Probe S angebracht ist. Die Probe
S kann frei in den Richtungen X, Y durch die XY-Stufe bewegt werden.
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2 ist
eine Aufsicht und ein Querschnitt, welche Einzelheiten der Konstruktion
eines Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
zeigen.
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Der
Blendenöffnungs-/Schließmechanismus weist
ein durch Impulse gesteuertes, elektrisches Stellglied 1 auf,
dessen Kopf sich in der Richtung X bewegt, eine Motorbasis 2 und
einen Körper 3 in Form
eines Rechteckquaders.
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Der
Körper 3 weist
ein Paar von Führungsnuten
auf, die parallel zueinander entlang der Richtung x auf einer oberen
Oberfläche
(einer zur Richtung z gerichteten Oberfläche) vorgesehen sind. Längliche Führungen 4a, 4b,
die in der Richtung X gleitbeweglich sind, sind in den Führungsnuten
angeordnet. Die Führungen 4a, 4b werden
durch die Führungsnuten auf
dem Körper 3 so
geführt,
dass sie sich in Richtung x bewegen.
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Weiterhin
ist ein Paar rechteckiger Gleitplatten 5a, 5b zur
Ausbildung der Blende gleitbeweglich in Richtungen ±x auf
der oberen Oberfläche
des Körpers 3 vorgesehen.
Die Gleitplatte 5a ist durch Schrauben an der Führung 4a befestigt,
und die Gleitplatte 5b ist mit Schrauben an der Führung 4b befestigt.
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Der
Kopf des elektrischen Stellgliedes 1 ist mit einem oberen
Ende (dem Ende in Richtung +x) der Führung 4a verbunden.
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Ein
Stift 6a, der eine Spindel entlang der optischen Achse
bildet, also anders ausgedrückt,
der Richtung z, ist in dem unteren Teil des Körpers 3 vorgesehen,
und ein Hebel 6 mit einem Loch, durch welches der Stift 6a hindurchgeht,
in seinem zentralen Teil, ist drehbeweglich an dem Stift 6a angebracht. Ein
Ende des Hebels 6 steht in Kontakt mit einem unteren Ende
(dem Ende in Richtung –x)
der Führung 4a,
und ein anderes Ende des Hebels 6 steht in Kontakt mit
einem unteren Ende (dem Ende in Richtung –x) der Führung 4b.
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Ein
Anschlagbolzen 8, der an dem Körper 3 befestigt ist,
steht in Kontakt mit dem oberen Ende der Führung 4b über eine
Feder 7. Die Feder 7 stellt für die Führung 4b ein geeignetes
Ausmaß an
Widerstand zur Verfügung,
um so Spiel der Führung 4a auszuschalten.
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Messerränder, die
auf geraden Linien entlang der Richtung y angeordnet sind, sind
an der Oberseite der Gleitplatte 5a bzw. auf der Unterseite der
Gleitplatte 5b vorgesehen, und zwar einander zugewandt.
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Weiterhin
ist ein Codierer 9 zur Messung der Bewegungsentfernung
des Kopfes des elektrischen Stellgliedes 1 an eine rückwärtige Endwelle
des elektrischen Stellgliedes 1 angeschlossen.
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Nunmehr
wird der Betriebsablauf dieser einstellbaren Blendeneinheit 13 beschrieben.
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Um
die Blende zu öffnen,
wird das elektrische Stellglied 1 mit Impulsen angetrieben,
um den Kopf in Richtung –x
zu bewegen. Dies führt
dazu, dass sich die Gleitplatte 5a nach unten bewegt.
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In
Reaktion auf diese Bewegung drückt
das untere Ende der Führung 4a gegen
ein Ende des Hebels 6, sodass das andere Ende des Hebels 6 angehoben
wird, wodurch die Führung 4b nach
oben gedrückt
wird. Diese Bewegung veranlasst die Gleitplatte 5b zur
Bewegung in Richtung +x.
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Die
Bewegungen dieser Gleitplatten 5a, 5b in der Richtung –x bzw.
der Richtung +x führen
dazu, dass sich die Blende in gleichem Ausmaß nach oben und unten hin öffnet. Die
Zentrumslinie W (vergleiche 2) der Blende
kann zu allen Zeitpunkten als ortsfest angesehen werden, soweit
der Drehwinkel des Hebels 6 innerhalb eines kleinen Bereiches
bleibt. Der „kleine
Bereich" ist beispielsweise
ein Bereich, in welchem der Drehwinkel des Hebels 6 innerhalb
von ±10° gegenüber dem
horizontalen Zustand liegt.
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Um
die Blende zu schließen,
wird das elektrische Stellglied 1 so betrieben, dass der
Kopf in Richtung +x bewegt wird. Die Feder 7, deren eines
Ende an dem Anschlagbolzen 8 befestigt ist, drückt die Gleitplatte 5b nach
unten. Dies führt
dazu, dass sich der Hebel 6 in entgegengesetzter Richtung
dreht, sodass er die Gleitplatte 5a nach oben drückt. Dies
führt dazu,
dass sich die Blende schließt.
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Voranstehend
wurde eine Konstruktion des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus beschrieben, bei
welcher die Gleitplatten 5a, 5b nach oben und
unten (in Richtungen ±x)
bewegt werden. Um einen Beleuchtungspunkt aus Licht, das durch eine viereckige Öffnung hindurchgegangen
ist, auf den Ort der Probe S zu projizieren, wird jedoch ein weiterer
Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
benötigt, der
die Blende nach links und rechts (in Richtungen ±y) öffnet bzw. schließt.
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Dies
kann dadurch erzielt werden, dass ein Blendenöffnungs-/Schließmechanismus M2 zur Verfügung gestellt
wird, der ebenso ausgebildet ist wie der in 2 gezeigte
Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1, in dem dieser um 90° innerhalb
der x-y-Ebene gedreht wird.
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3 zeigt
eine Aufsicht und einen Querschnitt, die eine Anordnung zeigen,
die einen Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 zum Öffnen bzw.
Schließen
der Blende in vertikaler Richtung (X) sowie einen Blendenöffnungs-/Schließmechanismus M2
zum Öffnen
bzw. Schließen
der Blende in Horizontalrichtung (Y) aufweist, der so angeordnet
ist, dass er unter 90° den
Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 kreuzt. Der Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M2 ist mit gestrichelten Linien dargestellt.
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Die
Gleitplatten des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 und des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M2 sind in Tandem in Richtung z angeordnet. Durch Antrieb des elektrischen
Stellgliedes des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 und des elektrischen Stellgliedes des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus M2 kann eine viereckige,
einstellbare Blende AP ausgebildet werden, wie sie in 3 gezeigt
ist.
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Falls
die Länge
einer Seite des Vierecks entlang der Richtung x mit a bezeichnet
ist, und die Länge
einer Seite entlang der Richtung y mit b bezeichnet ist, so kann
die Länge
a frei durch Antrieb des elektrischen Stellgliedes des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 festgelegt werden, und kann die Länge b frei durch Antrieb des
elektrischen Stellgliedes des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M2 festgelegt werden. Daher kann auch das Verhältnis zwischen längeren Seiten
und kürzeren
Seiten des Vierecks frei festgelegt werden, wodurch ermöglicht wird,
die Form und die Abmessungen des Vierecks zu ändern.
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Zwar
sind bei der vorliegenden Ausführungsform
die Blendenöffnungs-/Schließmechanismen
M1 und M2 so angeordnet, dass sie sich in rechtem Winkel kreuzen,
jedoch muss der Winkel nicht notwendigerweise gleich 90° sein. Sie
können
beispielsweise so angeordnet sein, dass sie sich in einem Winkel θ kreuzen,
welcher der Beziehung 0 < θ < 90° genügt, wie
in 4 gezeigt. Werden sie so angeordnet, dass sie
sich wie voranstehend geschildert, in einem Winkel θ kreuzen,
wird ermöglicht,
eine Blende mit einer Viereckform auszubilden, die jegliche vorgegebene
Winkel aufweist, über
Quadrate oder Rechtecke hinaus. Alternativ können, wie in 5 gezeigt,
bei welcher die Bewegungsrichtungen der Gleitplatten orthogonal
zueinander verlaufen, die Messerränder von Gleitplatten an einer
Seite in jedem vorgegebenen Winkel schräg stehen. Weiterhin können, wie
in 6 gezeigt, die Messerränder von Gleitplatten an einer
Seite so ausgebildet sein, dass sie Teile aufweisen, die winklig
in einem frei wählbaren
Winkel θ (größer als
0° und kleiner
als 180° verlaufen),
um so einen sechseckigen Beleuchtungspunkt auszubilden. Die in den 4 bis 6 gezeigten
Anordnungen sind wirksam in solchen Fällen, bei welchen die Form des
zu untersuchenden Pixels kein Quadrat oder Rechteck ist, da ein
Beleuchtungspunkt mit einer Form ausgebildet werden kann, die zu
dem Pixel passt.
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Die
Gleitplatten sind mit Messerrändern
(siehe den Querschnitt B in 2) ausgebildet.
Wenn die Gleitplatten nahe aneinander gebracht werden, bilden die
Messerränder
einen V-förmigen
Querschnitt aus. Die Oberfläche
einer Gleitplatte an jener Seite, an welcher die Entfernung zwischen
den Messerrändern
kürzer
ist, wird als die „Hauptoberfläche K" bezeichnet. Wenn
die Gleitplatten des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M1 und die Gleitplatten des Blendenöffnungs-/Schließmechanismus
M2 in Tandem angeordnet sind, ist es vorzuziehen, die Hauptoberflächen K der
jeweiligen Gleitplatten so anzuordnen, dass sie in Kontakt miteinander
stehen, um so einen Beleuchtungspunkt mit einem deutlichen Profil
zu erhalten.
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Nachstehend
wird ein Betriebsablauf dieses optischen Untersuchungssystems mit
einstellbarer Blende auf Grundlage eines Flussdiagramms (7) beschrieben.
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Hierbei
wird ein Farbfilter, das an einem Flüssigkristallanzeigegerät angebracht
ist, als ein Beispiel für
die Probe genommen, um einen Vorgang zur Bewertung eines Farbfilters
zu implementieren.
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Zuerst
wird, wie in 8 gezeigt, eine lichtdurchlässige Glasplatte
vorbereitet, die mit einem gitterförmigen BM- Muster (Schwarzmatrixmuster) bedruckt
ist. Dies wird als eine Bezugsgröße verwendet.
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In
diesem Fall muss, da exakte Messdaten nicht erhalten werden können, wenn
die Lichtdurchlassfläche
eines Pixels der Bezugsgröße sich
von der Lichtdurchlassfläche
eines Pixels des Farbfilters unterscheidet, das BM-Muster der Bezugsgröße das gleiche
sein wie das BM-Muster des Farbfilters. Daher wird vorzugsweise
eine Glasplatte eingesetzt, bevor sie mit einem Farbfilter beschichtet
wird, auf welchem nur das BM-Muster
vorhanden ist. Die Abmessungen eines Pixels liegen beispielsweise
in der Größenordnung
von 90 μm × 300 μm.
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Das
optische Untersuchungssystem mit einstellbarer Blende weist immer
einen Probenhalter auf, auf welchem eine Probe angeordnet werden kann,
und einen Bezugsgrößenhalter,
auf welchem eine Bezugsgröße angeordnet
werden kann, die zumindest so groß ist wie einige zehn Pixel.
Der Probenhalter und der Bezugsgrößenhalter können ein in zwei Halter unterteilter
Halter sein, oder einzelne Halter.
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Zuerst
wird das optische Untersuchungssystem mit einstellbarer Blende zur
Position des Bezugsgrößenhalters
bewegt (Schritt S1). Untersuchungslicht wird von der Flächenmarkierungsvorrichtung 19 aus
projiziert (Schritt S2). Wenn mit den Linsen der CCD-Kamera 17 und
des Spektrometers 18 Autofokussierung durchgeführt wird,
wird die XY-Stufe so betätigt,
dass sie den Pixel als die Bezugsgröße zu einem zentralen Ort der
Flächenmarkierungsvorrichtung 19 bewegt
(Schritt S3), und dann wird das Untersuchungslicht der Flächenmarkierungsvorrichtung 19 ausgeschaltet
(Schritt S4). Hierdurch wird ermöglicht,
dass die Bezugsgröße an der optischen
Achse der CCD-Kamera 17 und des Spektrometers 18 in der
Lichtempfangs-Optikeinheit angeordnet werden kann.
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Dann
wird die Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 eingeschaltet
(Schritt S5), und wird Autofokussierung der Linsensysteme 12a, 12b durchgeführt (Schritt
S6). Danach wird der Beleuchtungspunkt auf der optischen Achse angeordnet
(Schritt S7). Diese Positionierung wird so durchgeführt, dass während der
Beobachtung durch die CCD-Kamera 17 jener Pixel, der die
Bezugsgröße sein
soll, zum zentralen Ort des Bildschirms der CCD-Kamera 17 gebracht
wird.
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Dann
wird die einstellbare Blendeneinheit 13 so gesteuert, dass
die Form (Abmessungen a, b) des Beleuchtungspunktes festgelegt wird,
sodass das Profil des Beleuchtungspunktes den Rahmen eines Pixels
abdeckt, also die BM (Schwarzmatrix), wie mit gestrichelten Linien
in 8 dargestellt ist. Hierdurch wird ermöglicht,
dass der Beleuchtungspunkt die gesamte Fläche eines Pixels beleuchtet.
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Während die
Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 leuchtet, wird die
durchgelassene Lichtintensität
der Bezugsgröße von der
CCD-Kamera 17 gemessen. Darüber hinaus kann das durchgelassene
Lichtspektrum der Bezugsgröße durch
das Spektrometer 18 gemessen werden. Eine gemessene Intensität der Bezugsgröße wird
mit R bezeichnet.
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Dann
wird, wie in 9 gezeigt, eine Probe so vorbereitet,
dass eine lichtdurchlässige
Glasplatte mit einem gitterförmigen
BM-Muster (Schwarzmatrixmuster) bedruckt wird, welches den Rahmen
eines Pixels bildet, und jeder Pixel der lichtdurchlässigen Glasplatte
durch ein Farbfilter beschichtet wird, und die Probe auf dem Probenhalter
angebracht wird.
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Dann
wird die Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 ausgeschaltet
(Schritt S9), und wird die XY-Stufe so betätigt, dass die Probe so bewegt
wird, dass sie sich auf die optische Achse des Linsensystems 12a, 12b bewegt
(Schritt S10).
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Die
Flächenmarkierungsvorrichtung 19 wird zum
Leuchten gebracht (Schritt S11) und während eine Autofokussierung
der Linsen der CCD-Kamera 17 und des Spektrometers 18 erfolgt,
wird dann die XY-Stufe so betätigt,
dass der Pixel als die Probe zum zentralen Ort der Flächenmarkierungsvorrichtung 19 bewegt
wird (Schritt S12). Dann wird die Flächenmarkierungsvorrichtung 19 abgeschaltet
(Schritt S13). Hierdurch wird ermöglicht, die Probe auf der optischen
Achse der CCD-Kamera 17 und des Spektrometers 18 in
der Lichtempfangs-Optikeinheit anzuordnen.
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Dann
wird die Transmissionsfaktor-Beobachtungslichtquelle 15 eingeschaltet,
um die gesamte Bildfläche
mit Transmissionsfaktor-Beobachtungslicht von unterhalb aus zu beleuchten
(Schritt S14). Dann wird, während
die Farben R, G, B von der CCD-Kamera 17 erkannt werden,
die Positionierung auf das Zentrum eines der Pixel, der gemessen
werden soll, beispielsweise R unter R, G, B, mittels Bildbearbeitung
durchgeführt
(Schritt S15). Der Durchmesser des Punktes der Transmissionsfaktor-Beobachtungslichtquelle 15 beträgt etwa
6 mm, und kann daher eine große
Anzahl an Pixeln enthalten.
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Nachdem
die Positionierung fertiggestellt wurde, wird die Transmissionsfaktor-Beobachtungslichtquelle 15 ausgeschaltet (Schritt
S16), und wird die Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 eingeschaltet
(Schritt S17). Dann wird die Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 auf
die Probe projiziert, um das Licht der Probe durch die CCD-Kamera 17 zu messen
(Schritt S18). Weiterhin kann das Intensitätsspektrum des durchgelassenen
Lichts von der Probe mit dem Spektrometer 18 gemessen werden.
Eine gemessene Intensität
der Probe wird mit S bezeichnet.
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Andererseits
wird, wenn die Probe mit der CCD-Kamera 17 im Zustand der
Dunkelheit gemessen wird, bei welchem sämtliche Lichtquellen ausgeschaltet
sind, und die Blende geschlossen ist, eine von der CCD-Kamera 17 gemessene
Intensität
mit D bezeichnet.
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Der
Transmissionsfaktor der Probe kann aus folgender Gleichung bestimmt
werden: Transmissionsfaktor = (S – D)/(R – D)
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Wenn
D vernachlässigbar
klein ist, so gilt T = S/R
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Damit
ist die Messung einer Probe fertig.
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Eine
andere Probenmessung beginnt durch Rückkehr zum Schritt S14, und
wird so durchgeführt, dass
die gesamte Bildfläche
mit Transmissionsfaktor-Beobachtungslicht von unten aus beleuchtet
wird. Dann wird, während
die Farben R, G, B von der CCD-Kamera 17 erkannt werden,
eine automatische Positionierung zum Zentrum eines anderen der zu messenden
Pixel, beispielsweise G unter R, G, B, mittels Bildbearbeitung durchgeführt (Schritt
S15). Dann wird die Transmissionsfaktor-Beobachtungslichtquelle 15 ausgeschaltet
(Schritt S16), und wird die Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 eingeschaltet
(Schritt S17). Dann wird die Transmissionsfaktor-Messlichtquelle 11 auf
die Probe projiziert, um das Licht der Probe durch die CCD-Kamera 17 oder das
Spektrometer 18 zu messen (Schritt S18).
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Die
automatische Positionierung mittels Bildbearbeitung ermöglicht eine
exakte Festlegung der Form des Beleuchtungspunktes, und es kann
ein Fehler infolge des Mechanismus der automatisch einstellbaren
Blendeneinheit 13 kompensiert werden. Dies ermöglicht automatische
Messungen der Probe und der Bezugsgröße an jeder festgelegten Fläche.
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Auf
diese Weise wird mehrfach Licht der Probe gemessen. Sobald die Intensität R der
Bezugsgröße gemessen
wurde, ändert
sie sich nicht in kurzer Zeit. Daher kann die Häufigkeit der Messung der Intensität der Bezugsgröße niedrig
sein. So wäre
es beispielsweise ausreichend, Licht der Bezugsgröße einmal
morgens und einmal nachmittags zu messen.
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Zusätzlich kann
das optische Untersuchungssystem mit einstellbarer Blende gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Messung des Reflexionsvermögens der Probe eingesetzt werden.
In diesem Fall ist die Ausbildung des optischen Untersuchungssystems
mit einstellbarer Blende so, wie sie in 10 gezeigt
ist, in welcher die Lichtprojektions-Optikeinheit und die Lichtempfangs-Optikeinheit an
derselben Seite in Bezug auf die Probe angeordnet sind.
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Licht
von einer Reflexionsvermögen-Messlichtquelle 21 zum
Projizieren von Messlicht auf eine Probe S geht durch eine einstellbare
Blendeneinheit 13 hindurch, die zwischen der Reflexionsvermögen-Messlichtquelle 21 und
der Probe S angeordnet ist, und geht so durch einen Halbspiegel 22 hindurch, dass
es auf der Probe S durch ein Linsensystem 12 gesammelt
wird. Zusätzlich
ist ein Halbspiegel 23 zwischen dem Halbspiegel 22 und
der Probe S angeordnet, und ist eine Reflexionsvermögen-Beobachtungslichtquelle 24 zum
Projizieren von Licht auf dem Halbspiegel 23 vorhanden.
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Die
Messung des Reflexionsvermögens
einer Probe unter Verwendung dieses optischen Untersuchungssystems
mit einstellbarer Blende wird ordnungsgemäß auf folgende Art und Weise
erzielt.
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Zuerst
wird eine lichtdurchlässige
Glasplatte, die mit einer gitterartigen Schwarzmatrix bedruckt ist, die
einen Rahmen für
jeden Pixel bildet, mit einem Material mit hohem Reflexionsvermögen beschichtet, beispielsweise
Aluminium oder dergleichen. Dies wird als eine Bezugsgröße verwendet.
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Mit
dem Pixel, der als die Bezugsgröße dient, an
einem zentralen Ort des Bildschirms der CCD-Kamera 17 angeordnet,
wird die Reflexionsvermögen-Messlichtquelle 21 eingeschaltet.
Dann wird die einstellbare Blendeneinheit 13 so gesteuert,
dass die Form (Abmessungen a, b) des Beleuchtungspunktes festgelegt
wird, sodass das Profil des Beleuchtungspunktes den Rahmen eines
Pixels abdeckt, also eine BM (Schwarzmatrix), wie mit gestrichelten
Linien in 8 gezeigt. Hierdurch wird ermöglicht,
dass der Beleuchtungspunkt die gesamte Fläche eines Pixels beleuchtet.
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Die
reflektierte Lichtintensität
der Bezugsgröße wird
durch die CCD-Kamera 17 gemessen. Weiterhin kann das Intensitätsspektrum
des reflektierten Lichts mit dem Spektrometer 18 gemessen werden.
Ein gemessene Intensität
der Bezugsgröße wird
mit R' bezeichnet.
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Dann
wird die Probe unter der optischen Achse der CCD-Kamera 17 und
des Spektrometers 18 in der Lichtempfangs-Optikeinheit
angeordnet, und wird die Reflexionsvermögen-Beobachtungslichtquelle 24 eingeschaltet,
um die gesamte Bildfläche
mit Licht zu beleuchten (Transmissionsfaktor-Beleuchtungslicht), das zurückkehrt,
nachdem es durch die reflektierende Platte 25 reflektiert
wurde. Dann wird, wobei die Farben R, G, B von der CCD-Kamera 17 erkannt
werden, eine Positionierung zum Zentrum eines der zu messenden Pixel,
beispielsweise R unter R, G, B mittels Bildbearbeitung durchgeführt.
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Nachdem
die Positionierung fertiggestellt wurde, wird die Reflexionsvermögen-Beobachtungslichtquelle 24 ausgeschaltet,
und wird die Reflexionsvermögen-Messlichtquelle 21 eingeschaltet.
Während
die Reflexionsvermögen-Messlichtquelle 21 auf die
Probe projiziert wird, wird von der Probe reflektiertes Licht mit
der CCD-Kamera 17 gemessen. Weiterhin kann das Reflexionsintensitätsspektrum
der Probe mit dem Spektrometer 18 gemessen werden. Eine
gemessene Reflexionsintensität
der Probe wird mit S" bezeichnet.
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Das
Reflexionsvermögen
der Probe kann aus der folgenden Gleichung bestimmt werden: Reflexionsvermögen = (S' – D)/(R' – D)
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Zwar
wurden spezielle Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung voranstehend beschrieben, jedoch ist die Implementierung
der vorliegenden Erfindung nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen
beschränkt.
Beispielsweise werden zwar bei den voranstehenden Ausführungsformen der
Transmissionsfaktor und das Reflexionsvermögen so gemessen, dass der Beleuchtungspunkt
eine Form aufweist, welche die BM zur Beleuchtung der gesamten Fläche eines
Pixels abdeckt, jedoch kann der Beleuchtungspunkt auch so ausgebildet
sein, dass er eine Form hat, welche nicht die BM abdeckt, wie in 11 gezeigt
ist. Es ist ebenfalls möglich, den
Transmissionsfaktor und das Reflexionsvermögen der gesamten Fläche eines
Pixels auf die in 8 gezeigte Art und Weise zu
messen. Wenn Schwankungen der Dicke des Farbfilters in der Nähe der BM
groß sind,
können
jedoch Schwierigkeiten beim Steuern der Farbart und Farbsättigung
und des Transmissionsfaktors auftreten.
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Anstelle
jener Anordnung, bei welcher der Beleuchtungspunkt die gesamte Fläche eines
Pixels beleuchtet, kann der Beleuchtungspunkt so ausgebildet werden,
dass er ein Teil eines Pixels beleuchtet. Es ist ebenfalls möglich, einen
Beleuchtungspunkt durch Unterteilen eines Pixels auf neun Abschnitte auszubilden,
sodass die Ungleichförmigkeit
innerhalb eines Pixels bewertet werden kann (die Anzahl an Abschnitten
kann frei wählbar
festgelegt werden). Hierdurch wird ermöglicht, Ungleichförmigkeiten
der optischen Eigenschaften innerhalb eines Pixels eines Farbfilters
zu untersuchen.
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Weiterhin
wird, wenn gewünscht
ist, ein Filter mit einer unregelmäßigen Form, über Vierecke
hinaus, zu messen, wie in 13 gezeigt,
ermöglicht, mehrfache
Messungen durchzuführen,
durch Änderung
der Position und der Form eines Vierecks, zur Bewertung unter Verwendung
einer Kombination hieraus. Auch andere Abänderungen können innerhalb des Umfangs
der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.