NL1004194C2

NL1004194C2 - Laser sensor for measuring characteristics of material sheet with openings.

Info

Publication number: NL1004194C2
Application number: NL1004194A
Authority: NL
Inventors: James Robert Fendley; Bruce Henri Zimmerman
Original assignee: Bmc Ind
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-07

Abstract

The main axis (110, fig 5) and the sec. axis (109) of the elliptical laser beam (106) stand mutually vertically, when arranged for the main direction. The main axis is larger than the sec. axis. A receiver is arranged on the second side of the material sheet being measured, produces a detection signal. The signal represents the amount of light passing through the openings. The receiver is connected to a control system for computing the characteristics of the sheet and evaluating the results. The control system includes a multiplexer/AD converter (34), connected with a central processor (35) and a display unit (38).

Description

Lasersondesysteem, alsmede werkwijze voor het gebruik.Laser probe system and method of use.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDINGBACKGROUND OF THE INVENTION

De uitvinding heeft betrekking op het meten van de afmeting van openingen in een materiaal dat is voorzien van een matrix van openingen van soortgelijke afmetingen. In het 5 bijzonder heeft het betrekking op het meten van de afmetingen van openingen in schaduwmaskers voor cathodestraalbuizen.The invention relates to measuring the size of openings in a material provided with a matrix of openings of similar dimensions. In particular, it relates to measuring the dimensions of openings in shadow masks for cathode ray tubes.

Schaduwmaskers worden gebruikt in kleurenweergavebui-zen om de correcte kleurenreproductie van voorwerpen op het cathodeluminiserende scherm te waarborgen. Één type schaduw-10 masker wordt gemaakt uit dunne metaalplaat met in hoofdzaak evenwijdige kolommen van daarin gesneden gleuven. De gleuven worden binnen een kolom gescheiden door een dwarsstaaf en bezitten typisch een rechthoekige vorm met afgeronde einden. Naastliggende kolommen van gleuven zijn ten opzichte van el-15 kaar zodanig verschoven dat het centrum van de gleuf in de ene kolom is uitgelijnd met het centrum van de dwarsstaaf van de naastgelegen kolommen. Andere schaduwmaskers bezitten andere gatpatronen zoals: gaten van volledige kolomhoogte die soortgelijk zijn aan de kolommen van gleuven behalve dat geen 20 dwarsstaven aanwezig zijn en ronde openingen verdeeld in kolommen en rijen over het plaatmateriaal.Shadow masks are used in color display tubes to ensure the correct color reproduction of objects on the cathode luminescent screen. One type of shadow-10 mask is made from thin metal sheet with substantially parallel columns of slits cut therein. The slots are separated within a column by a cross bar and typically have a rectangular shape with rounded ends. Adjacent slit columns are offset from each other such that the center of the slit in one column is aligned with the center of the crossbar of the adjacent columns. Other shadow masks have other hole patterns such as: full column height holes similar to the slit columns except that no cross bars are present and round openings divided into columns and rows across the sheet material.

Om de juiste schaduwmaskerkwaliteit te waarborgen is een aantal technieken ontwikkeld voor het meten van de afmetingen van de verschillende openingen. Bij de meeste methoden 25 worden de openingen gemeten door het projekteren van een lichtbundel op één zijde van het schaduwmasker en het bestuderen van het doorgelaten licht aan de andere zijde. Bij de bekende stand van de techniek bezat de laserbundel steeds een ronde dwarsdoorsnede waar deze door het schaduwmasker ging.In order to ensure the correct shadow mask quality, a number of techniques have been developed for measuring the dimensions of the various openings. In most methods, the apertures are measured by projecting a light beam on one side of the shadow mask and studying the transmitted light on the other side. In the prior art, the laser beam always had a round cross section where it passed through the shadow mask.

30 Bij sommige methoden is de ronde laserbundel groot genoeg gemaakt om meerdere openingen te overdekken. Aangezien de bundel zo groot is, kunnen uitsluitend gemiddelde afmetingen voor grote gedeelten van de openingen worden verkregen met derge-lijke systemen. De grote bundel geeft geen gedetailleerde in-35 formatie omtrent specifieke delen van een bepaalde opening.30 In some methods, the round laser beam is made large enough to cover multiple openings. Since the beam is so large, only average dimensions for large portions of the openings can be obtained with such systems. The large beam does not provide detailed information about specific parts of a particular opening.

1 Π Π < ·< n 21 Π Π <· <n 2

Een andere methode maakt gebruik van een ronde bundel die kleiner is dan de kleinst meetbare afmeting van een gegeven opening. Deze smalle bundel wordt in de ene richting heen-en-weer gezwaaid over het schaduwmasker, terwijl het schaduw-5 masker beweegt in een dwarsrichting. Terwijl de laserspot zich over het schaduwmasker beweegt meten lichtsensoren aan de an-> dere zijde van het schaduwmasker de intensiteit van het door gelaten licht. Om een afmeting van de opening te berekenen, deelt deze methode het schaduwmasker op in vierkante segmenten 10 met een aantal vierkante segmenten toegewezen aan iedere opening. Om een volledige opening af te tasten, moet de kleine bundel de opening verschillende malen aftasten terwijl het masker in de dwarsrichting beweegt. Na aftasten van een groot blok van vierkante segmenten kunnen de afmetingen van iedere 15 opening worden bepaald door vergelijking van relatieve intensiteiten van ieder vierkant segment. Dit systeem vereist zowel een grote hoeveelheid geheugen om de intensiteit bij ieder vierkant segment te volgen, alsmede de mogelijkheid om het schaduwmasker uniform af te tasten.Another method uses a round beam smaller than the smallest measurable size of a given opening. This narrow beam is swung back and forth in one direction over the shadow mask, while the shadow mask moves in a transverse direction. As the laser spot moves across the shadow mask, light sensors on the other side of the shadow mask measure the intensity of the transmitted light. To calculate a size of the opening, this method divides the shadow mask into square segments 10 with a number of square segments assigned to each opening. To scan a full aperture, the small beam must scan the aperture several times as the mask moves in the transverse direction. After scanning a large block of square segments, the dimensions of each opening can be determined by comparing relative intensities of each square segment. This system requires both a large amount of memory to track the intensity at each square segment, and the ability to uniformly scan the shadow mask.

20 SAMENVATTING VAN DE UITVINDING20 SUMMARY OF THE INVENTION

De onderhavige uitvinding betreft een laserbundelsysteem voor het meten van opening in een materiaalplaat. Het systeem maakt gebruik van een laserbundel met een lange primaire as en een zeer korte secundaire as voor het belichten 25 van een gedeelte van de plaat. De hoeveelheid licht doorgelaten door de plaat is een indicatie van de afmeting van de ope-ningen.The present invention relates to a laser beam system for measuring the opening in a material plate. The system uses a laser beam with a long primary axis and a very short secondary axis to expose part of the plate. The amount of light transmitted through the plate is indicative of the size of the openings.

De onderhavige uitvinding is geschikt voor het meten van de afmetingen van openingen in schaduwmaskers. De ellipti-30 sche vorm verschaft meer verfijnde metingen dan met grote ronde bundels die de gehele opening afdekken, omdat de secundaire as van de elliptische bundel op ieder moment slechts een gedeelte van de opening afdekt. Bovendien, aangezien de primaire as van de elliptische laserbundel verschillende openingen 35 overdekt, behoeft de bundel niet over de plaat te worden gezwaaid zoals bij kleine ronde bundels.The present invention is suitable for measuring the dimensions of openings in shadow masks. The elliptical shape provides more sophisticated measurements than with large round beams covering the entire aperture, because the secondary axis of the elliptical beam covers only part of the aperture at any one time. In addition, since the primary axis of the elliptical laser beam covers several openings 35, the beam need not be swung across the plate as with small round beams.

1 004 1 94 t» 31 004 1 94 t »3

De elliptische vorm maakt de meting mogelijk van de diameter van cirkelvormige openingen, de breedte van kolomope-ningen en ten minste drie verschillende metingen van gleufope-ningen: de gleufbreedte nabij de einden van de gleuven, de 5 gleufbreedte bij het centrum van de gleuven, alsmede de gemiddelde lichtdoorlating.The elliptical shape allows the measurement of the diameter of circular openings, the width of column openings and at least three different measurements of slot openings: the slot width near the ends of the slots, the 5 slot width at the center of the slots, as well as the average light transmission.

De meting van de gleufbreedte nabij de einden van de gleuf wordt uitgevoerd door het identificeren van het maximale intensiteitsniveau van het doorgelaten licht. Dit maximum 10 treedt op wanneer de elliptische bundel op volledige gleuven valt in iedere kolom van gleuven binnen de primaire as. Bij het maximum valt geen enkel deel van de elliptische bundel op een afgerond gleufeinde of op een dwarsbalk. Met de onderhavige uitvinding blijft het intensiteitsniveau van de bundel bij 15 het maximum voor een belangrijke tijd constant bij het voortbewegen van de plaat door de laserbundel. Dit constante intensiteitsniveau is het resultaat van de korte secundaire as van de bundel die een relatief lange afstand doorloopt op de plek waar deze geen afgerond gleufeinde ontmoet. Deling van dit 20 constante intensiteitsniveau door de totale intensiteit en vermenigvuldiging van het resultaat met de afstand tussen de centra van naast elkaar gelegen kolommen levert de gemiddelde breedte van de verlichte gleuven nabij de einden.The slit width measurement near the ends of the slit is performed by identifying the maximum intensity level of the transmitted light. This maximum 10 occurs when the elliptical beam falls on full slots in each column of slots within the primary axis. At the maximum, no part of the elliptical beam falls on a rounded slit end or on a crossbar. With the present invention, the beam intensity level at the maximum remains constant for a significant time as the plate advances through the laser beam. This constant intensity level is the result of the short secondary axis of the beam traveling a relatively long distance where it does not meet a rounded slot end. Dividing this constant intensity level by the total intensity and multiplying the result by the distance between the centers of adjacent columns yields the average width of the illuminated slots near the ends.

De meting van de gleufbreedte bij de centra van de 25 gleuven is soortgelijk aan de meting nabij de einden behalve dat bij de centra uitsluitend de gleuven om en om in de kolommen worden belicht. Tussen de kolommen van belichte gleuven belicht de elliptische bundel de dwarsbalk. Net als bij de eindmeting is de secundaire as van de bundel zo kort dat er 30 een gebied op de plaat is waar de bundel de afgeronde einden van geen enkel van de gleuven doorsnijdt. Naar mate de plaat beweegt, creërt dit gebied een constant minimum in het intensiteitsniveau van het doorgelaten licht. Deling van dit constante minimumniveau door de totale intensiteit van het 35 opvallende licht en vermenigvuldiging van het resultaat met twee maal de afstand tussen de centra van naastgelegen ko-lom-men levert de gemiddelde breedte op van de belichte gleu- 1004194 «4 4 ven bij de centra.The measurement of the slot width at the centers of the slots is similar to the measurement near the ends except that at the centers only the slots are alternately exposed in the columns. The elliptical beam illuminates the crossbar between the columns of exposed slots. As with the final measurement, the secondary axis of the bundle is so short that there is an area on the plate where the bundle does not intersect the rounded ends of any of the slots. As the plate moves, this area creates a constant minimum in the intensity level of the transmitted light. Dividing this constant minimum level by the total intensity of the incident light and multiplying the result by twice the distance between the centers of adjacent columns yields the average width of the illuminated 1004194 «4 4 the centers.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN figuur 1 is een explosieblokschema van de lasersonde volgens de huidige uitvinding, 5 figuur 2 is een smal gebied van een typisch schaduw- masker dat een verlichtingsband toont veroorzaakt door de elliptische laserbundel, figuur 3A is een grafiek van de intensiteit van doorgelaten licht wanneer een schaduwmasker met gleufgaten door de 10 elliptische laserbundel beweegt, waarbij de grafiek is gepositioneerd ten opzichte van het gedeelte van het schaduwmasker dat de intensiteitswaarden heeft geproduceerd, figuur 3B is een grafiek van de intensiteit van doorgelaten licht, terwijl een roostervormig schaduwmasker door de 15 elliptische laserbundel beweegt, waarbij de grafiek is gepositioneerd ten opzichte van het gedeelte van het schaduwmasker dat de intensiteitswaarden heeft geproduceerd, figuur 3C is een grafiek van de intensiteit van doorgelaten licht wanneer een puntschaduwmasker door de ellipti-20 sche laserbundel beweegt waarbij de grafiek is gepositioneerd ten opzichte van het gedeelte van het schaduwmasker dat de intensiteitswaarden heeft geproduceerd.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is an explosion block diagram of the laser probe of the present invention, Figure 2 is a narrow region of a typical shadow mask showing an illumination band caused by the elliptical laser beam, Figure 3A is a graph of the intensity of transmitted light when a shadow mask with slotted holes moves through the elliptical laser beam, the graph being positioned relative to the portion of the shadow mask that produced the intensity values, Figure 3B is a graph of the intensity of transmitted light, while a lattice shaped shadow mask is positioned the elliptical laser beam moves, with the graph positioned relative to the portion of the shadow mask that produced the intensity values, Figure 3C is a graph of the transmitted light intensity when a point shadow mask moves through the elliptical laser beam with the graph is positioned itions to the portion of the shadow mask that has produced the intensity values.

figuur 4 is een zijaanzicht van het elliptische la-sersondesysteem, 25 figuur 5 is een aanzicht in dwarsdoorsnede van de elliptische laserbundel 73, figuur 6 is een zij-aanzicht van één uitvoeringsvorm van een bundelverbredende telescoop 72, figuur 7 is een bovenaanzicht van de bundelexpansie-30 telescoop van figuur 6, figuur 8 is een zij-aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van de bundelexpansietelescoop 72, figuur 9 is een bovenaanzicht van de bundelexpansietelescoop van figuur 8.Figure 4 is a side view of the elliptical laser probe system, Figure 5 is a cross-sectional view of the elliptical laser beam 73, Figure 6 is a side view of one embodiment of a beam expanding telescope 72, Figure 7 is a top view of the beam expansion -30 telescope of Figure 6, Figure 8 is a side view of a second embodiment of the beam expansion telescope 72, Figure 9 is a top view of the beam expansion telescope of Figure 8.

35 GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOE- sjjssm 1004194 535 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS 1004194 5

Figuur 1 is een explosieblokschema van de elliptische lasersonde 20 en het schaduwmasker 22 van de onderhavige uitvinding. De elliptische laser 24 produceert een aantal elliptische laserbundels 26A, 26B, 26C, 26D, 26E, 26F en 26G. De 5 elliptische laserbundels 26A tot 26G vallen op het schaduwmasker 22 en gedeelten van de bundels passeren door openingen (niet getoond) aanwezig in het schaduwmasker 22 waardoor respectievelijk doorgelaten bundels 28A, 28B, 28C, 28D, 28E, 28F en 28G worden gevormd. In de praktijk beweegt het schaduwmas-10 ker 22 dwars op de propagatierichting van de elliptische laserbundels 26A tot 26G. Voor bepaalde types van schaduwmaskers veroorzaakt deze beweging variaties in de doorgelaten bundels 28A tot 28G naarmate de openingen in het schaduwmasker door de elliptische laserbundel respectievelijk 26A tot 26G bewegen.Figure 1 is an explosion block diagram of the elliptical laser probe 20 and the shadow mask 22 of the present invention. The elliptical laser 24 produces a number of elliptical laser beams 26A, 26B, 26C, 26D, 26E, 26F and 26G. The elliptical laser beams 26A to 26G fall on the shadow mask 22 and portions of the beams pass through openings (not shown) present in the shadow mask 22, thereby forming transmitted beams 28A, 28B, 28C, 28D, 28E, 28F and 28G. In practice, the shadow mask 22 moves transversely to the propagation direction of the elliptical laser beams 26A to 26G. For certain types of shadow masks, this movement causes variations in the transmitted beams 28A to 28G as the openings in the shadow mask move through the elliptical laser beam 26A to 26G, respectively.

15 De doorgelaten bundels 28A tot 28G worden gericht op fotocellen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F en 30G door cylindri-sche lenzen respectievelijk 29A, 29B, 29C, 29D, 29E, 29F en 29G. Wanneer licht van de doorgelaten bundels 28A tot 28G wordt geabsorbeerd door de fotocellen, veroorzaakt dit bij 20 ieder fotocel het optreden van een elektrische stroom die correleert met de hoeveelheid geabsorbeerd licht.The transmitted beams 28A to 28G are directed to photocells 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F and 30G through cylindrical lenses 29A, 29B, 29C, 29D, 29E, 29F and 29G, respectively. When light from the transmitted beams 28A to 28G is absorbed by the photocells, each photocell causes an electric current to occur which correlates with the amount of light absorbed.

De fotocellen 30A tot 30G zijn individueel gekoppeld met transimpedantieversterkers respectievelijk 32A, 32B, 32C, 32D, 32E, 32F en 32G die de stroom geproduceerd door de foto-25 cellen omzetten in een spanning. Bovendien is de transimpedan-tieversterker 32H gekoppeld met een fotocel aanwezig binnen de elliptische laser 24. Deze fotocel, die hieronder nader wordt beschreven, absorbeert licht van een referentielaserbundel die in hoofdzaak dezelfde intensiteit bezit als ieder van de el-30 liptische laserbundels 26A tot 26G die op het schaduwmasker 22 vallen. Aldus vormt de stroom van deze fotocel een referentie-stroom die indicatief is voor de intensiteit van iedere laserbundel die op het schaduwmasker 22 valt. De transimpedantie-versterker 32H zet de referentiestroom om in een referentie-35 spanning.The photocells 30A to 30G are individually coupled to transimpedance amplifiers 32A, 32B, 32C, 32D, 32E, 32F and 32G, respectively, which convert the current produced by the photo-25 cells into a voltage. In addition, the transimpedance amplifier 32H is coupled to a photocell contained within the elliptical laser 24. This photocell, described in more detail below, absorbs light from a reference laser beam having substantially the same intensity as each of the el-30 laser beams 26A to 26G. that fall on the shadow mask 22. Thus, the current of this photocell forms a reference current indicative of the intensity of each laser beam falling on the shadow mask 22. The transimpedance amplifier 32H converts the reference current into a reference 35 voltage.

De outputs van de transimpedatieversterkers 32A tot 32H vormen de input van een multipoort-multiplexer/analoog- 1 0 1 9 4 %· 6 digitataalomzetter 34. De multiplexer/omzetter 34 raultiplext ieder analoog spanningssignaal afkomstig van de transimpedan-tieversterkers 32A tot 32H tot een enkele lijn en zet de ge-multiplexte analoge signalen om in een reeks van twaalfbits 5 digitale woorden. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm bemonstert de multiplexer/omzetter 34 ieder analoog signaal 12000 maal per seconde en zet ieder dergelijk monster om tot een twaalfbits digitaal woord. De multiplexer/omzetter 34 plaats de reeks van twaalfbits digitale woorden gecreërd door het bemon-10 steren en het omzetten van de analoge signalen op een twaalfbits outputlijn verbonden met een centrale verwerkingseenheid (CPU) 36.The outputs of the transimpedance amplifiers 32A to 32H form the input of a multiport multiplexer / analog 1 0 1 9 4% · 6 digit converter 34. The multiplexer / converter 34 ripslexes any analog voltage signal from the transimpedance amplifiers 32A to 32H into a single line and converts the multiplexed analog signals into a series of twelve bit 5 digital words. In a preferred embodiment, the multiplexer / converter 34 samples each analog signal 12000 times per second and converts each such sample into a twelve-bit digital word. The multiplexer / converter 34 places the sequence of twelve-bit digital words created by sampling and converting the analog signals to a twelve-bit output line connected to a central processing unit (CPU) 36.

De reeks van digitale monsters bestaat uit verzamelingen van acht digitale monsters. Iedere verzameling van acht 15 bevat één monster van de referentiefotocel en één monster van ieder van de andere fotocellen 30A tot 30G. Voor iedere verzameling van acht monsters compenseert de CPU 36 de waarden van de fotocellen 30A tot 30G met gebruikmaking van de referentiewaarde van de referentiefotocel en een callibratiefaktor opge-20 slagen in CPU 36 voor iedere fotocel 30A tot 30G. De referentiewaarde wordt gebruikt voor het instellen van de monsters van de fotocellen 30A tot 30G ter compensatie van fluctuaties in de intensiteit van de laserbundels respectievelijk 26A tot 26 G. Variaties in de intensiteit van deze opvallende bundels 25 veroorzaken variaties in de intensiteit van doorgelaten bundels 28A tot 28G die niet het resultaat zijn van veranderingen in het schaduwmasker. Teneinde deze ongewenste variaties te elimineren, worden de intensiteiten van de opvallende bundels gevolgd met gebruikmaking van de referentiewaarden afkomstig 30 van de referentiefotocel. De monsters worden dan gecorrigeerd om rekening te houden met fluctuaties in de intensiteit van de opvallende bundels.The digital sample set consists of collections of eight digital samples. Each set of eight contains one sample from the reference photocell and one sample from each of the other photocells 30A to 30G. For each set of eight samples, the CPU 36 compensates the values of the photocells 30A to 30G using the reference value of the reference photocell and a calibration factor stored in CPU 36 for each photocell 30A to 30G. The reference value is used to set the samples from the photocells 30A to 30G to compensate for fluctuations in the intensity of the laser beams 26A to 26G respectively. Variations in the intensity of these conspicuous beams 25 cause variations in the intensity of transmitted beams 28A up to 28G that are not the result of shadow mask changes. In order to eliminate these unwanted variations, the intensities of the incident beams are monitored using the reference values from the reference photocell. The samples are then corrected to account for fluctuations in the intensity of the incident beams.

De callibratiefaktor toegevoegd door de CPU 36 compenseert voor verschillen tussen de fotocellen. De callibra-35 tiefaktor van ieder fotocel 30A tot 30G wordt gedurende een callibratiefase bepaald, waarbij het lasersondesysteem 20 relatief ten opzichte van het schaduwmasker 22 zo bewogen, dat 94 7 het schaduwmasker 22 zich niet langer bevindt tussen de elliptische laserbundels 26A tot 26G en de respectievelijke fotocellen 30A tot 30G.The calibration factor added by the CPU 36 compensates for differences between the photocells. The callibra-35 factor of each photocell 30A to 30G is determined during a calibration phase, the laser probe system 20 moving relative to the shadow mask 22 such that the shadow mask 22 is no longer between the elliptical laser beams 26A to 26G and the respective photocells 30A to 30G.

Gedurende de callibratiefase veroorzaken de fotocel-5 len 30A tot 30G callibratiestromen in responsie op de verlichting door de elliptische laserbundels 26A tot 26G en de refe-rentiefotocel levert een referentiestroom in responsie op illuminatie door de referentielaserbundel. De transimpedantie-versterkers 32A tot 32G produceren vervolgens callibratiespan-10 ningen in responsie op de callibratiestromen. Deze callibra-tiespanningen worden opgeslagen door de CPU 36 en later vergeleken met de referentiespanningen afkomstig van de transimpe-dantieversterker 32A. Gebaseerd op deze vergelijkingen creërt de CPU 36 een callibratiefaktor voor iedere fotocel 30A tot 15 30G die de spanningswaarde van iedere transimpedatieversterker 32A tot 32G aanpast zodat de aangepaste spanningswaarden overeenstemmen met de referentiespanningswaarde van de transimpe-dantieversterker 32H. De callibratiefaktor compenseert aldus de spanningswaarden ter correctie van de verschillen tussen de 20 waarden die niet worden veroorzaakt door het schaduwmasker of door fluctuaties in de intensiteit van de opvallende bundels. Voor een optimale werking dienen de fotocellen regelmatig te worden gecallibreerd.During the calibration phase, the photocell 5A causes 30A to 30G calibration frequencies in response to illumination through the elliptical laser beams 26A to 26G, and the reference photocell provides a reference current in response to illumination by the reference laser beam. The transimpedance amplifiers 32A to 32G then produce calibration voltages in response to the calibration currents. These call voltage voltages are stored by the CPU 36 and later compared to the reference voltages from the transimpedance amplifier 32A. Based on these comparisons, the CPU 36 creates a calibration factor for each photocell 30A to 30G that adjusts the voltage value of each transimpedance amplifier 32A to 32G so that the adjusted voltage values correspond to the reference voltage value of the transimpedance amplifier 32H. The calibration factor thus compensates for the voltage values to correct for the differences between the 20 values that are not caused by the shadow mask or by fluctuations in the intensity of the incident beams. The photocells should be calibrated regularly for optimal operation.

Na compensatie van ieder monster slaat de CPU 36 de 25 gecompenseerde monsters op in een geheugen. De CPU 36 gebruikt vervolgens sommige van deze opgeslagen monsters ter bepaling van eigenschappen van sommige van de openingen in het schaduwmasker 22 die door de elliptische laserbundels 26A tot 26G bewegen. Aparte openingseigenschappen kunnen worden bepaald 30 voor iedere verzameling openingen in afhankelijkheid van een bepaalde elliptische laserbundel 26A tot 26G. Informatie omtrent de eigenschappen van de opening wordt doorgegeven naar het weergavepaneel 38 dat kan bestaan uit een cathodelumini-sentieweergave of een printweergave. De weergave wordt ge-35 bruikt door een bedienend persoon om te verifiëren dat het schaduwmasker op de juiste wijze is gefabriceerd.After compensation of each sample, the CPU 36 stores the 25 compensated samples in a memory. The CPU 36 then uses some of these stored samples to determine properties of some of the openings in the shadow mask 22 moving through the elliptical laser beams 26A to 26G. Separate aperture properties can be determined for each set of apertures depending on a particular elliptical laser beam 26A to 26G. Information about the properties of the opening is passed to the display panel 38, which may consist of a cathode lumination display or a print display. The display is used by an operator to verify that the shadow mask is properly fabricated.

*4* 4

VV

88

Figuur 2 is een bovenaanzicht van een klein gedeelte van één type schaduwmasker 22 dat een dwarsdoorsnede toont van een opvallende elliptische laserbundel 26A. Het schaduwmasker 22 bezit afwisselend verschoven kolomen 44 bestaande uit gleu-5 ven 45. Binnen iedere kolom worden de gleuven van elkaar gescheiden door dwarsbalken 46. Verschoven kolommen 44 zijn horizontaal gescheiden door een steek 48 die bestaat uit een afstand gemeten vanaf het centrum van de ene kolom tot het centrum van de volgende naastliggende kolom. Iedere gleuf 45 10 in het schaduwmasker bezit een gleufbreedte 50 en een gleuf-lengte 52, alsmede een centrum 51 en afgeronde uiteinden 53.Figure 2 is a top plan view of a small portion of one type of shadow mask 22 showing a cross section of a conspicuous elliptical laser beam 26A. The shadow mask 22 has alternately shifted columns 44 consisting of slots 45. Within each column, the slots are separated from one another by crossbars 46. Shifted columns 44 are horizontally separated by a pitch 48 consisting of a distance measured from the center of the one column to the center of the next adjacent column. Each slot 45 in the shadow mask has a slot width 50 and a slot length 52, as well as a center 51 and rounded ends 53.

De elliptische laserbundel 26A verlicht een gebied op het schaduwmasker met een primaire as 54 in de richting van de gleufbreedte 50 en een secundaire as 56 in de richting van de 15 gleuflengte 52. De bundel bezit een intensiteitsverdeling die een Gausse verdeling langs beide assen benadert. Het centrum van de elliptische laserbundel 26A is aldus het helderste gedeelte van de bundel en de einden van zowel de primaire as als de secundaire as zijn het donkerst. De primaire as 54 overdekt 20 zes verschoven kolommen 44, terwijl de secundaire as 56 slechts een gedeelte van de gleuflengte 52 overdekt. Bovendien beweegt het schaduwmasker 22 ten opzichte van de elliptische laserbundel 26A in de richting van de secundaire as 56 en de gleuflengten 52. De bewegingsrichting van het schaduwmasker 22 25 wordt met een pijl 40 getoond in fig. 2. Het gedeelte van het schaduwmasker 22 dat door de elliptische laserbundel 26A loopt, vormt een verlicht gebied 42 op het schaduwmasker 22.The elliptical laser beam 26A illuminates an area on the shadow mask with a primary axis 54 in the direction of the slot width 50 and a secondary axis 56 in the direction of the slot length 52. The beam has an intensity distribution approximating a Gaussian distribution along both axes. Thus, the center of the elliptical laser beam 26A is the brightest part of the beam and the ends of both the primary and the secondary axis are the darkest. The primary shaft 54 covers six offset columns 44, while the secondary shaft 56 covers only part of the slot length 52. In addition, the shadow mask 22 moves relative to the elliptical laser beam 26A in the direction of the minor axis 56 and the slot lengths 52. The direction of movement of the shadow mask 22 is shown with an arrow 40 in Fig. 2. The portion of the shadow mask 22 passing through the elliptical laser beam 26A forms an illuminated area 42 on the shadow mask 22.

De secundaire as 56 bezit, alhoewel in figuur 2 uitgerekt, typisch een lengte van 50 micron, hetgeen veel kleiner 30 is dan de lengte van de dwarsbalken 46. Gezien de afmeting van de secundaire as 56 verlicht de elliptische laserbundel 26A op ieder moment slechts een klein gedeelte van de gleuflengte 52.The secondary axis 56, although stretched in Figure 2, typically has a length of 50 microns, which is much smaller than the length of the crossbars 46. Given the size of the secondary axis 56, the elliptical laser beam 26A illuminates only one at any time. small part of the slot length 52.

Zoals verder hieronder wordt besproken, wordt door het kleine verlichtingsgebied een meer gedetailleerde analyse 35 van de gleufbreedte 50 mogelijk. Met de elliptische laserbundel 26A kan de gleufbreedte 50 worden gemeten nabij de gleuf-einden 53 en nabij de gleufcentra 51. Door integratie van de 1004194As discussed further below, the small illumination area allows for a more detailed analysis of the slot width 50. With the elliptical laser beam 26A, the slot width 50 can be measured near the slot ends 53 and near the slot centers 51. By integrating the 1004194

VV

9 hoeveelheid licht die wordt doorgelaten door het verlichte gebied 42 kan bovendien de gemiddelde lichtdoorlating van een aantal gleuven worden bepaald, zoals hieronder zal worden besproken .In addition, the amount of light transmitted through the illuminated area 42 allows the average light transmission of a number of slots to be determined, as will be discussed below.

5 Bovendien is, hoewel de beide einden van de primaire as 54 zich bevinden tussen kolommen van gleuven in figuur 2, die positie niet vereist voor de onderhavige uitvinding. Ten gevolge van de praktisch Gausse intensiteitsverdeling van de elliptische laserbundel 26A langs diens primaire as 54 kan de 10 elliptische laserbundel 26A worden verschoven in de richting van de breedte zonder dat ssn significante invloed optreedt op de hierboven genoemde metingen. Kleine correcties kunnen evenwel noodzakelijk zijn ter compensatie voor afwijkingen ten opzichte van de ideale Gausse intensiteitsverdeling wanneer de 15 bundel wordt verschoven.In addition, although the two ends of the primary shaft 54 are located between slit columns in Figure 2, that position is not required for the present invention. Due to the practical Gaussian intensity distribution of the elliptical laser beam 26A along its primary axis 54, the elliptical laser beam 26A can be shifted in the direction of the width without significant influence on the above measurements. Minor corrections may, however, be necessary to compensate for deviations from the ideal Gaussian intensity distribution when the beam is shifted.

Figuur 3A is een grafiek van relatieve waarden van de intensiteit van de doorgelaten bundel 28A wanneer het schaduw-masker 22 met de gleufopeningen 45 over een bepaalde afstand door de elliptische laserbundel 26A beweegt. Gestippelde lij-20 nen uit de intensiteitsgrafiek zijn uitgelijnd met de positie van het centrum van de secundaire as 56 van de elliptische laserbundel 26A boven het schaduwmasker 22 wanneer de individuele intensiteitswaarden worden geproduceerd. De primaire as 54 is evenwijdig aan de breedtes van de gleuven net als in 25 figuur 2.Figure 3A is a graph of relative values of the intensity of the transmitted beam 28A when the shadow mask 22 with the slit openings 45 moves through the elliptical laser beam 26A for a certain distance. Dotted lines from the intensity graph are aligned with the position of the center of the minor axis 56 of the elliptical laser beam 26A above the shadow mask 22 when the individual intensity values are produced. The primary shaft 54 is parallel to the widths of the slots just as in Figure 2.

De vlakke onderkant 58 toont een lokaal minimum voor de intensiteit van de doorgelaten bundel 28A. De vlakke onderkant 58 is relatief constant voor een significante tijdsduur en coreleert met de tijd waarin de elliptische laserbundel 26A 30 over de dwarsbalken 46 van iedere tweede kolom gleuven beweegt. Gedurende deze tijd wordt de elliptische laserbundel 26A uitsluitend doorgelaten door de gleuven van iedere tweede kolom van gleuven. De overgang 60 neemt een aanvang wanneer de elliptische laserbundel 26A de afgeronde einden 53 van de 35 gleuven nabij de dwarsbalken begint te kruisen. Gedurende de overgang 60 neemt het intensiteitsniveau van het doorgelaten licht toe naarmate de elliptische bundel beweegt naar het ge- 1004194 ' V 10 deelte van constante breedt van de zojuist belichte gleuven. Wanneer eenmaal de elliptische laserbundel 26A de maximale breedte van de nieuw verlichte gleuven heeft bereikt, wordt de lichtintensiteit van het doorgelaten licht relatief constant 5 bij de vlakke bovenkant 62. De vlakke bovenkant 62 correleert voor een bepaalde tijdsduur wanneer de elliptische laserbundel 26A beweegt over een volledige gleufbreedte in ieder van de kolommen van gleuven. Het gemiddelde indensiteitsniveau blijft constant totdat gedeelten van de elliptische laserbundel 26A 10 opnieuw zich bewegen binnen de afgeronde einden van een verzameling gleuven.Flat bottom 58 shows a local minimum for the intensity of the transmitted beam 28A. The planar bottom 58 is relatively constant for a significant length of time and correlates with the time in which the elliptical laser beam 26A 30 travels across the crossbars 46 of each second column. During this time, the elliptical laser beam 26A is transmitted only through the slots of every second column of slots. The transition 60 begins when the elliptical laser beam 26A begins to cross the rounded ends 53 of the 35 slots near the crossbars. During the transition 60, the intensity level of the transmitted light increases as the elliptical beam moves towards the constant width 1004194 'V 10 portion of the newly exposed slots. Once the elliptical laser beam 26A has reached the maximum width of the newly illuminated slots, the light intensity of the transmitted light becomes relatively constant at the flat top 62. The flat top 62 correlates for a certain period of time when the elliptical laser beam 26A moves over a full slit width in each of the slit columns. The average density level remains constant until portions of the elliptical laser beam 26A 10 move again within the rounded ends of a set of slots.

Door bepaling van het gemiddelde van alle waarden van de vlakke onderkanten zoals die van de vlakke onderkant 58 kan de gemiddelde breedte van alle gleuven die door de elliptische 15 laserbundel 26A worden verlicht over een bepaalde afstand worden berekend door het delen van de waarde van de gemiddelde intensiteit bij de vlakke onderkant van het doorgelaten licht door de gemiddelde waarde van de intensiteit van de referen-tiebundel en vermenigvuldiging van het resultaat met twee maal 20 de horizontale steekafstand 48. Dit levert de gleufbreedte op bij het centrum van de verlichte gleuven.By determining the average of all values of the flat bottom, such as that of the flat bottom 58, the average width of all slots illuminated by the elliptical laser beam 26A over a given distance can be calculated by dividing the value of the average intensity at the flat bottom of the transmitted light by the average value of the intensity of the reference beam and multiplication of the result by twice the horizontal pitch distance 48. This yields the slit width at the center of the illuminated slits.

Het zelfde soort berekening kan worden uitgevoerd met het gemiddelde intensiteitsniveau van het doorgelaten licht bij de vlakke bovenkant 62. Echter wordt na deling van het 25 gemiddelde intensiteitsniveau bij de vlakke bovenkant door de gemiddelde intensiteit van de referentiebundel het resultaat alleen vermenigvuldigd met de horizontale steek 48. Dit levert de gemiddelde gleufbreedte op nabij de einden van iedere verlichte gleuf.The same kind of calculation can be performed with the average intensity level of the transmitted light at the flat top 62. However, after dividing the average intensity level at the flat top by the average intensity of the reference beam, the result is multiplied only by the horizontal pitch 48 This provides the average slot width near the ends of each illuminated slot.

30 Net als bij de bekende stand van de techniek kan de gemiddelde lichtdoorlaat over een gehele gleuf worden gevonden door integratie van de doorgelaten intensiteit over de tijd en het delen van dat resultaat door de geïntegreerde intensiteit van de referentiebundel over dezelfde tijd. Het resultaat 35 geeft een algemene maat van lichtdoorlating door het masker.As with the prior art, the average light transmission over an entire slit can be found by integrating the transmitted intensity over time and dividing that result by the integrated intensity of the reference beam over the same time. The result 35 gives an overall measure of light transmission through the mask.

De integratie wordt uitgevoerd over een geheel aantal perioden, waarbij één periode gelijk is aan de tijd die de ellipti- ·; 0 04 194 *» 11 sche laserbundel 26A nodig heeft voor het doorlopen van de lengte van één gleuf en één dwarsbalk. Integratie over gehele aantallen van dergelijke perioden standariseert de meting van doorlaatbaarheid.The integration is performed over a whole number of periods, one period being equal to the time the elliptical; 0 04 194 * »11 requires laser beam 26A to traverse the length of one slot and one crossbar. Integration over whole numbers of such periods standardizes the measurement of permeability.

5 Bij een voorkeursuitvoeringsvorm berekent de CPU 36 de gleufbreedte bij de einden en de centra van de gleuven bij een aantal rijen van gleuven door gebruikmaking van gemiddelde intensiteitswaarden over een bepaalde afstand. Alhoewel de bepaling van het gemiddelde een probleem binnen één rij gleu-10 ven kan maskeren, is het toereikend voor het identificeren van variaties in de gleufbreedte. Het voordeel van de onderhavige uitvinding is dat de gemiddelde breedtes specifieke informatie verschaffen omtrent de gemiddelde centrumbreedte en de gemiddelde eindbreedte in plaats van slechts de gemiddelde totale 15 breedte. De onderhavige uitvinding kan zodoende complexe gleufvervormingen detecteren die kunnen worden gemist door minder preciese meetinstrumenten. In het bijzonder kan de onderhavige uitvinding de combinatie ontdekken van een versmald gleufcentrum met verbrede gleufeinden.In a preferred embodiment, the CPU 36 calculates the slot width at the ends and centers of the slots at a number of rows of slots using average intensity values over a given distance. Although averaging can mask a problem within one row of slots, it is sufficient to identify variations in the slot width. The advantage of the present invention is that the average widths provide specific information about the average center width and the average end width instead of just the average total width. Thus, the present invention can detect complex slit deformations that can be missed by less precise measuring instruments. In particular, the present invention can discover the combination of a narrowed slit center with widened slit ends.

20 Bij een typisch schaduwmasker bezitten bovendien ver schillende gebieden van het masker verschillende horizontale steekafstanden en verschillen gleuforiëntaties. Binnen ieder gebied zijn de steek en de oriëntatie relatief constant zodat de bovenbeschreven metingen over korte afstanden kunnen worden 25 uitgevoerd binnen ieder gebied. Deze variaties van het schaduwmasker zijn niettemin één reden voor de aanwezigheid van meerdere laserbundels. Met veel bundels kan de gleufbreedte bij verschillende gebieden van het schaduwmasker onafhankelijk van de andere gebieden worden bepaald. CPU 36 voert deze 30 breedteberekeningen uit door gebruikmaking van de juiste horizontale steek voor de breedteberekeningen voor ieder gebied. Met de huidige uitvinding kunnen aldus zelfs de gleufbreedtes van complexe schaduwmaskerpatronen worden gemeten.In addition, in a typical shadow mask, different regions of the mask have different horizontal pitch distances and different slot orientations. Within each region, the pitch and orientation are relatively constant, so that the above-described measurements can be made over short distances within each region. These variations of the shadow mask are nevertheless one reason for the presence of multiple laser beams. With many beams, the slit width at different areas of the shadow mask can be determined independently of the other areas. CPU 36 performs these 30 width calculations using the appropriate horizontal pitch for the width calculations for each area. Thus, with the present invention, even the slit widths of complex shadow mask patterns can be measured.

Figuur 3B is een grafiek van relatieve waarden van de 35 intensiteit van de doorgelaten bundel 28A, terwijl een roos-termasker 66, een tweede soort schaduwmasker met andere ope-ningen dan een schaduwmasker 22, door de elliptische laserbun- ;. ' 1 £ 4Figure 3B is a graph of relative values of the intensity of the transmitted beam 28A, while a rose mask 66, a second kind of shadow mask with openings other than a shadow mask 22, through the elliptical laser beam. 1 £ 4

VV

12 del 26A over een bepaalde afstand beweegt. Gestippelde lijnen uit de intensiteitsgrafiek zijn uitgelijnd met een specifieke intensiteitswaarde bij het gebied op het roostermasker 66 dat die waarde heeft geproduceerd. Het roostermasker 66 omvat ko-5 lommen van openingen 68 soortgelijk aan die welke worden gevonden in het schaduwmasker 22, behalve dat geen dwarsbalken 46 of afgeronde einden 53 aanwezig zijn. Kolommen van openingen 68 bezitten ieder breedtes 70 en centra die van elkaar zijn gescheiden door een horizontale steek 72. De elliptische la-10 serbundel 26A is zodanig boven het roostermasker 66 gepositioneerd dat de primaire as 54 verschillende kolommen openingen 68 in de richting van de breedte 70 overdekt. Aangezien het roostermasker 66 geen dwarsbalken bezit, varieert de intensiteit van de doorgelaten bundel 28A niet wanneer het rooster-15 masker 66 door de elliptische laserbundel 26A beweegt in een richting dwars op de breedtes 70. Deze constante intensiteit wordt in figuur 3B getoond als een vlakke intensiteit 74. Door deling van de vlakke intensiteit 74 door de intensiteit van de referentielaserbundel en vermenigvuldiging van het resultaat 20 met de horizontale steek 72 kan de CPU 36 een gemiddelde breedtemaat 70 bepalen voor de gedeelten van de openingen 68 die door de elliptische laserbundel 26A zijn bewogen. Net als bij het schaduwmasker 22 kunnen meerdere elliptische laserbundels worden gebruikt voor het bepalen van de breedtes van de 25 openingen of van andere gebieden van het roostermasker 66.12 del 26A moves over a certain distance. Dotted lines from the intensity graph are aligned with a specific intensity value at the area on the grating mask 66 that produced that value. The grille mask 66 includes columns of openings 68 similar to those found in the shadow mask 22, except that no crossbars 46 or rounded ends 53 are present. Columns of openings 68 each have widths 70 and centers separated by a horizontal pitch 72. The elliptical laser beam 26A is positioned above the grating mask 66 such that the primary axis 54 has different columns of openings 68 in the direction of width. 70 covered. Since the grating mask 66 has no crossbars, the intensity of the transmitted beam 28A does not vary as the grating mask 66 moves through the elliptical laser beam 26A in a direction transverse to the widths 70. This constant intensity is shown in Figure 3B as a plane intensity 74. By dividing the planar intensity 74 by the intensity of the reference laser beam and multiplying the result 20 by the horizontal pitch 72, the CPU 36 can determine an average width 70 for the portions of the apertures 68 that are through the elliptical laser beam 26A moved. As with the shadow mask 22, multiple elliptical laser beams can be used to determine the widths of the apertures or other areas of the grating mask 66.

Figuur 3C is een grafiek van de intensiteit van de doorgelaten bundel 28A wanneer een puntmasker 80 door de elliptische laserbundel 26A beweegt. Het puntmasker 80 is een derde soort schaduwmasker met rijen en kolommen van ronde ope-30 ningen 82. Iedere opening 82 heeft een diameter 84 en een centrum 86. De centra van alle openingen zijn gescheiden van de centra van andere openingen door een horizontale steek 88 en een verticale steek 90. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm beweegt het puntmasker 80 door de elliptische laserbundel 26A 35 naar de richting van de verticale steek 90 op zodanige wijze dat de verticale steek 90 parallel is aan de secundaire as 56 en de horizontale steek 88 parallel is aan de primaire as 54.Figure 3C is a graph of the intensity of the transmitted beam 28A as a dot mask 80 moves through the elliptical laser beam 26A. The tip mask 80 is a third type of shadow mask with rows and columns of round apertures 82. Each aperture 82 has a diameter 84 and a center 86. The centers of all apertures are separated from the centers of other apertures by a horizontal pitch 88 and a vertical pitch 90. In a preferred embodiment, the point mask 80 moves through the elliptical laser beam 26A 35 toward the direction of the vertical pitch 90 such that the vertical pitch 90 is parallel to the minor axis 56 and the horizontal pitch 88 is parallel to the primary shaft 54.

1 0 04 1 9 4 131 0 04 1 9 4 13

De intensiteitsniveaus getoond in figuur 3C zijn relatief ten opzichte van het puntmasker 80 gepositioneerd zodat ieder intensiteitsniveau verticaal is uitgelijnd met de positie van het centrum van de secundaire as 54 toen dat intensi-5 teitsniveau werd geproduceerd. De verticale gestippelde lijnen in figuur 3C tonen de randen van de elliptische laserbundel 26A bij twee posities boven het puntmasker 80. Bij de ene positie creërt de elliptische laserbundel 26A maxima 92 wanneer deze is gecentreerd op het centrum 68 van een rij ronde ope-10 ningen. In de andere positie creërt de elliptische laserbundel 26A een minimum 94 wanneer deze is gecentreerd tussen de centra 86 van twee naastliggende rijen ronde openingen. Tussen de maxima en minima van het intensiteitsniveau bevinden zich overgangen 96.The intensity levels shown in Figure 3C are positioned relative to the point mask 80 so that each intensity level is vertically aligned with the position of the center of the minor axis 54 when that intensity level is produced. The dotted vertical lines in Figure 3C show the edges of the elliptical laser beam 26A at two positions above the point mask 80. At one position, the elliptical laser beam 26A creates maxima 92 when centered on the center 68 of a row of round apertures . In the other position, the elliptical laser beam 26A creates a minimum 94 when it is centered between the centers 86 of two adjacent rows of round apertures. There are transitions 96 between the maximum and minimum of the intensity level.

15 Het maximum 92 verschaft geen directe meting van de diameters 84 omdat de secundaire as 54 van de elliptische laserbundel 26A een groter deel van de openingen overdekt dan slechts een lijn die loopt door de centra 86. De maxima 92 kunnen evenwel worden gebruikt voor het berekenen van de dia-20 meter door aannames te doen omtrent de basisvorm van de openingen. De aannames omtrent de vorm van de openingen kunnen ten dele worden geverifieerd door analyse van de vorm van de overgangen 96 die indicatief zijn voor de vorm van de ronde openingen.The maximum 92 does not provide direct measurement of the diameters 84 because the secondary axis 54 of the elliptical laser beam 26A covers a larger portion of the apertures than just a line passing through the centers 86. However, the maxima 92 can be used to calculate of the slide-20 meters by making assumptions about the basic shape of the openings. The assumptions about the shape of the openings can be partially verified by analyzing the shape of the transitions 96 indicative of the shape of the round openings.

25 Alhoewel de onderhavige uitvinding is beschreven in relatie tot drie maskers - schaduwmasker 22, roostermasker 60 en puntmasker 80 - zullen vakmensen begrijpen dat iedere plaat met openingen kan worden gebruikt met de onderhavige uitvinding ter bepaling van eigenschappen van de openingen.Although the present invention has been described in relation to three masks - shadow mask 22, grille mask 60 and tip mask 80 - those skilled in the art will understand that any apertured sheet can be used with the present invention to determine aperture properties.

30 Figuur 4 is een gedeeltelijk blokschema van de ellip tische laser 24, het schaduwmasker 22, de cilindrische lenzen 29A tot 29G en de fotocellen 30A tot 30G.Figure 4 is a partial block diagram of the elliptical laser 24, the shadow mask 22, the cylindrical lenses 29A to 29G, and the photocells 30A to 30G.

Om de elliptische laserbundel 26A tot 26G te produceren, gebruikt de elliptische laser 24 een laser 100 voor het 35 genereren van een ronde laserbundel 102. De laser 100 bestaat bij voorkeur uit een 1,8 mW liniair gepolariseerde 6,33 nm i <~· n ' ' q i • * 14To produce the elliptical laser beam 26A to 26G, the elliptical laser 24 uses a laser 100 to generate a round laser beam 102. The laser 100 preferably consists of a 1.8 mW linearly polarized 6.33 nm i <~ · n '' qi • * 14

He-Ne laser. De ronde bundel 102 treedt de bundelexpansietelescoop 104 binnen die de ronde bundel in twee orthogonale richtingen expandeert. Alhoewel wordt getoond dat de ronde laserbundel 102 de opwekkende laser 100 verlaat en direct de bunde-5 lexpansietelescoop 104 binnentreedt, zal de vakman begrijpen dat de laser 100 anders kan zijn gepositioneerd wanneer spiegels worden gebruikt voor het leiden van de ronde laserbundel 102 naar de bundelexpansietelescoop 104. Bij de voorkeursuitvoering creërt de bundelexpansietelescoop 104 een bundel die 10 acht maal breder is dan de ronde bundel 102 in de ene richting en twee maal breder dan de ronde bundel 102 in de orthogonale richting. Het resultaat van deze expansie is een elliptische laserbundel 106 waarvan een vergrote dwarsdoorsnede wordt getoond in figuur 5. De elliptische laserbundel 106 bezit een 15 secundaire as 108 en een primaire as 110. In de voorkeursuitvoeringsvormen is de primaire as vier keer langer dan de secundaire as 108. In figuur 4 strekt de secundaire as zich uit loodrecht op het papier en is de primaire as 110 gelegen in het vlak van de figuur.He-Ne laser. The round beam 102 enters the beam expansion telescope 104 which expands the round beam in two orthogonal directions. Although it is shown that the round laser beam 102 exits the generating laser 100 and directly enters the beam-5 expansion telescope 104, those skilled in the art will understand that the laser 100 may be positioned differently when mirrors are used to guide the round laser beam 102 to the beam expansion telescope 104. In the preferred embodiment, the beam expansion telescope 104 creates a beam that is eight times wider than the round beam 102 in one direction and two times wider than the round beam 102 in the orthogonal direction. The result of this expansion is an elliptical laser beam 106, an enlarged cross-section of which is shown in Figure 5. The elliptical laser beam 106 has a secondary axis 108 and a primary axis 110. In the preferred embodiments, the primary axis is four times longer than the secondary axis 108. In Figure 4, the minor axis extends perpendicular to the paper and the primary axis 110 is located in the plane of the figure.

20 De elliptische laserbundel 106 treedt de bundelexpan sietelescoop 104 binnen en valt op de kubusvormige bundel-splitser 112. De kubusvormige bundelsplitser 112 reflecteert de elliptische laserbundel 106 onder 90° waarbij de secundaire as loodrecht op de bladzijde blijft gericht. De elliptische 25 laserbundel 106 ontmoet vervolgens de bundelsplitser 114A. De bundelsplitser 114A bestaat uit één van de vele bekende bun-delsplitsers uit de stand van de techniek maar behoort bij voorkeur tot de soort die de elliptische laserbundel 106 in twee bundels van gelijke intensiteit splitst. Één van de bun-30 dels gaat voort door de bundelsplitser 114A in een richting evenwijdig aan de opvalrichting van de elliptische laserbundel 106 naar een tweede bundelsplitser 114B. De andere bundel reflecteert vanaf de bundelsplitser 114A in een richting loodrecht op de invallende richting van de elliptische laserbun-35 del 106 naar de bundelsplitser 114C. De bundelsplitsers 114B en 114C zijn bij voorkeur identiek aan de bundelsplitser 114A.The elliptical laser beam 106 enters the beam expander telescope 104 and falls on the cubic beam splitter 112. The cubic beam splitter 112 reflects the elliptical laser beam 106 at 90 ° with the secondary axis remaining perpendicular to the page. The elliptical laser beam 106 then meets the beam splitter 114A. The beam splitter 114A is one of many known prior art beam splitters but preferably belongs to the type that splits the elliptical laser beam 106 into two beams of equal intensity. One of the beams proceeds through the beam splitter 114A in a direction parallel to the incident direction of the elliptical laser beam 106 to a second beam splitter 114B. The other beam reflects from the beam splitter 114A in a direction perpendicular to the incident direction from the elliptical laser beam 106 to the beam splitter 114C. The beam splitters 114B and 114C are preferably identical to the beam splitter 114A.

1 0 04 19/* 151 0 04 19 / * 15

De twee bundels worden opnieuw gesplitst door respectievelijk de bundelsplitsers 114B en 114C. Één uitgangsbundel van de bundelsplitser 114B wordt verdeeld door de bundelsplit-ser 114D die een halve bundel richt naar het schaduwmasker 22 5 en een halve bundel naar de referentiefotocel 116. De fotocel 116 levert een stroom die representatief is voor de intensiteit van de opvallende bundel, welke stroom wordt toegevoerd aan de transimpedantieversterker 32A van figuur 1. De bundel die valt op de fotocel 116 is bij voorkeur van dezelfde inten-10 siteit als de eerder besproken elliptische laserbundels 26A tot 26G. De andere uitgangsbundel vanuit de bundelsplitser 114B wordt door de bundelsplitser 114E verdeeld, die de helft van de bundel naar het schaduwmasker 22 stuurt en de helft naar de spiegel 118A. Spiegel 118A reflecteert vervolgens de 15 bundel naar het schaduwmasker 22.The two beams are split again by beam splitters 114B and 114C, respectively. One output beam from the beam splitter 114B is divided by the beam splitter 114D which directs a half beam to the shadow mask 22 and a half beam to the reference photocell 116. The photocell 116 supplies a current representative of the intensity of the incident beam, which current is applied to the transimpedance amplifier 32A of Figure 1. The beam falling on the photocell 116 is preferably of the same intensity as the previously discussed elliptical laser beams 26A to 26G. The other output beam from the beam splitter 114B is divided by the beam splitter 114E, which sends half of the beam to the shadow mask 22 and half to the mirror 118A. Mirror 118A then reflects the beam to the shadow mask 22.

De uitgangsbundels van de bundelsplitser 114C worden verdeeld door respectievelijk de bundelsplitsers 114F en 114G. Ieder van deze splitsers richt de helft van de opvallende bundels naar het schaduwmasker 22 en de helft naar respectieve-20 lijk de spiegels 118B en 118C. Deze spiegels reflecteren de opvallende bundels naar het schaduwmasker.The output beams of the beam splitter 114C are divided by the beam splitters 114F and 114G, respectively. Each of these splitters directs half the incident beams to the shadow mask 22 and half to the mirrors 118B and 118C, respectively. These mirrors reflect the striking beams to the shadow mask.

Dit netwerk van bundelsplitsers en spiegels produceert acht elliptische laserbundels van gelijke intensiteit. Tegen de tijd dat deze het schaduwmasker of de referentiefoto-25 cel 116 bereiken heeft iedere bundel drie bundelsplitsers ontmoet en bezit ieder ongeveer een achste van de intensiteit van de elliptische laserbundel 106. De bundel die op de referen-tiecel 116 valt bezit dus ongeveer dezelfde intensiteit als ieder van de zeven bundels die op het schaduwmasker vallen.This network of beam splitters and mirrors produces eight elliptical laser beams of equal intensity. By the time they reach the shadow mask or reference photo cell 116, each beam has met three beam splitters and each has approximately one rear of the intensity of the elliptical laser beam 106. Thus, the beam falling on the reference cell 116 has approximately the same intensity as each of the seven beams falling on the shadow mask.

30 Alhoewel de uitvinding eenvoudigheidshalve is be schreven met gebruikmaking van acht laserbundels, heeft gebruikmaking van tweeëndertig elliptische laserbundels de voorkeur. De tweeëndertig bundels worden geproduceerd door twee aparte elliptische lasers die ieder zestien elliptische laser-35 bundels leveren. Twee van de elliptische laserbundels van iedere verzameling van zestien worden gebruikt als referentie-bundels.Although the invention has been described for simplicity using eight laser beams, use of thirty-two elliptical laser beams is preferred. The thirty-two beams are produced by two separate elliptical lasers, each delivering sixteen elliptical laser-35 beams. Two of the elliptical laser beams from each set of sixteen are used as reference beams.

1 C C i 1 9 i \ 161 C C i 1 9 i \ 16

Gesplitste elliptische laserbundels vanaf de spiegel 118A en de bundelsplitsers 114D en 114E, de spiegel 118B en de bundelsplitsers 114F en 114G, alsmede de spiegel 118C gaan door drie cilindrische lenzen respectievelijk 120A, 120B en 5 120C alvorens op het schaduwmasker 22 in figuur 4 te vallen.Split elliptical laser beams from the mirror 118A and the beam splitters 114D and 114E, the mirror 118B and the beam splitters 114F and 114G, as well as the mirror 118C, pass through three cylindrical lenses 120A, 120B and 5 120C, respectively, before falling on the shadow mask 22 in Figure 4 .

De cilindrische lenzen 120A tot 120G hebben geen invloed op de afmeting van de primaire as van de gesplitste elliptische laserbundels. Evenwel maken deze dat de secundaire as van de gesplitste elliptische laserbundels focuseert op een uitermate 10 kleine lengte.The cylindrical lenses 120A to 120G do not affect the size of the primary axis of the split elliptical laser beams. However, they make the secondary axis of the split elliptical laser beams focus on an extremely small length.

De cilindrische lenzen 120A, 120B en 120C produceren respectievelijke elliptische laserbundels 26E tot 26G, 26B tot 26D, alsmede 26A die op het schaduwmasker 22 vallen. Bij voorkeursuitvoeringen bezitten de elliptische laserbundels 26A tot 15 26G een verhouding tussen de primaire as en de secundaire as van 100 op 1, waarbij de lengte van de primaire as ongeveer 5 mm bedraagt en de lengte van de secundaire as ongeveer 0,05 mm bedraagt. Zoals hierboven werd besproken, maakt deze elliptische vorm het mogelijk om de breedte van de gleuven 20 zowel bij het centrum van de gleuven als bij de einden van de gleuven te meten.The cylindrical lenses 120A, 120B and 120C produce elliptical laser beams 26E to 26G, 26B to 26D, respectively, as well as 26A which fall on the shadow mask 22. In preferred embodiments, the elliptical laser beams 26A to 26G have a major axis to minor axis ratio of 100 to 1, the primary axis length being about 5mm and the minor axis length being about 0.05mm. As discussed above, this elliptical shape makes it possible to measure the width of the slots 20 both at the center of the slots and at the ends of the slots.

Het licht van de elliptische laserbundels 26A, 26B, 26C, 26D, 26E, 26F, 26G dat door het schaduwmasker 22 gaat vormt respectievelijk de doorgelaten bundels 28A, 28B, 28C, 25 28D, 28E, 28F, 28G. De cilindrische lenzen 29A, 29B, 29C, 29D, 29E, 29F, 29G bevinden zich tegenover cilindrische lenzen respectievelijk 120C, 120B en 120A en zorgen voor het opnieuw richten van het licht van de doorgelaten bundels respectievelijk 28A, 28B, 28C, 28D, 28E, 28F, 28G dat werd afgebogen bij 30 het passeren door de gleuven in het schaduwmasker 22. De cilindrische lenzen 29A, 29B, 29C, 29D, 29E, 29F, 29G vormen respectievelijk de bundels 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F, 31G die vallen op de fotocellen respectievelijk 30A, 30B, 30C, 30E, 30F, 30G beschreven in figuur 1.The light from the elliptical laser beams 26A, 26B, 26C, 26D, 26E, 26F, 26G passing through the shadow mask 22 forms the transmitted beams 28A, 28B, 28C, 28D, 28E, 28F, 28G, respectively. The cylindrical lenses 29A, 29B, 29C, 29D, 29E, 29F, 29G are opposed to cylindrical lenses 120C, 120B and 120A respectively and redirect the light from the transmitted beams 28A, 28B, 28C, 28D, 28E respectively 28F, 28G which was deflected as it passed through the slots in the shadow mask 22. The cylindrical lenses 29A, 29B, 29C, 29D, 29E, 29F, 29G respectively form the bundles 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F , 31G falling on the photocells 30A, 30B, 30C, 30E, 30F, 30G described in Figure 1, respectively.

35 De vakman zal begrijpen dat het schaduwmasker verti caal stabiel moet blijven bij het passeren door de elliptische laserbundels. Verticale bewegingen in het schaduwmasker zullen 1004194 17 het masker verplaatsten buiten het brandpuntsgebied van de secundaire as van de elliptische laserbundel. Voor en na de sonde kunnen rollen worden toegepast om het schaduwmasker in verticale richting tegen te houden bij het bewegen door de 5 bundel. Bovendien moet het vlak van het masker liefst loodrecht worden gehouden op de propagatierichting van de elliptische laserbundels of moet een compensatiefaktor worden gebruikt ter compensatie van de eventuele scheefstelling van het schaduwmaskervlak ten opzichte van de ideale positie.Those skilled in the art will appreciate that the shadow mask must remain vertically stable when passing through the elliptical laser beams. Vertical movements in the shadow mask will displace the mask outside the focal area of the minor axis of the elliptical laser beam. Rollers can be used before and after the probe to retain the shadow mask in the vertical direction when moving through the beam. In addition, the plane of the mask should preferably be kept perpendicular to the propagation direction of the elliptical laser beams or a compensation factor should be used to compensate for any skew of the shadow mask plane relative to the ideal position.

10 De figuren 6 en 7 tonen één uitvoeringsvorm van de bundelexpansietelescoop 104. Figuur 6 is een zij-aanzicht, zoals getoond in figuur 4, met de secundaire as van de bundels loodrecht op de bladzijde en de primaire as als getoond verticaal in het vlak van de figuur. Figuur 7 is een bovenaanzicht 15 waarbij de primaire as loodrecht op de pagina staat en de secundaire as verticaal in het vlak van de figuur is gelegen.Figures 6 and 7 show one embodiment of the beam expansion telescope 104. Figure 6 is a side view, as shown in Figure 4, with the secondary axis of the beams perpendicular to the page and the primary axis shown vertically in the plane of the figure. Figure 7 is a plan view 15 with the primary axis perpendicular to the page and the secondary axis located vertically in the plane of the figure.

In de figuren 6 en 7 treedt de ronde laserbundel 102 van de laser 100 in de achromatische lens 126 binnen die bestaat uit een sferische lens met een brandpunt van 15 mm.In Figures 6 and 7, the round laser beam 102 of the laser 100 enters the achromatic lens 126 which consists of a spherical lens with a focal length of 15 mm.

20 Aangezien de achromatische lens 126 sferisch is, worden zowel de primaire as als de secundaire as van de ronde laserbundel 102 geconvergeerd tot een bundelafmeting van 20 micrometer, 15 mm vanaf de lens.Since the achromatic lens 126 is spherical, both the primary axis and the minor axis of the round laser beam 102 are converged to a beam size of 20 µm, 15 mm from the lens.

Bij het brandvlak van de achromatische lens 126, on-25 geveer 15 mm vanaf de achromatische lens 126, bevindt zich een pinhole-samenstel 12Θ. Het pinhole-samenstel 128 bezit bij voorkeur een ronde opening met een diameter van 40 micrometer. Het pinhole-samenstel 128 verwijdert ongewenst licht bij de omtrek van de ronde laserbundel 102. Het laserlicht vanuit het 30 pinhole-samenstel 128 divergeert, op bij benadering conische wijze, naar de samengestelde cilindrische lens 130 die op 30 mm is gelegen vanaf het pinhole-samenstel 128. Zoals in figuur 7 wordt getoond, bezit de meervoudige cilindrische lens 130 een brandpuntslengte van 30 mm en collimeert daarom het opval-35 lende laserlicht zodat de bundel niet langer expandeert in de richting van de secundaire as. Op het punt waar de samengestelde cilindrische lens 130 het laserlicht collimeert, is de 1004194 18 breedte van de bundel langs de secundaire as twee maal zo groot als bij de ronde laserbundel 102. Zoals in figuur 6 wordt getoond, heeft de samengestelde cilindrische lens 130 geen effect op de divergentie van het laserlicht in de rich-5 ting van de primaire as.At the focal plane of the achromatic lens 126, about 15 mm from the achromatic lens 126, is a pinhole assembly 12Θ. The pinhole assembly 128 preferably has a round opening with a diameter of 40 micrometers. The pinhole assembly 128 removes unwanted light at the periphery of the round laser beam 102. The laser light from the pinhole assembly 128 diverges, in an approximately conical manner, to the composite cylindrical lens 130 located 30 mm from the pinhole. assembly 128. As shown in Figure 7, the multiple cylindrical lens 130 has a focal length of 30 mm and therefore collimates the incident laser light so that the beam no longer expands toward the minor axis. At the point where the composite cylindrical lens 130 collimates the laser light, the 1004194 18 width of the beam along the minor axis is twice as large as the round laser beam 102. As shown in Figure 6, the composite cylindrical lens 130 has no effect on the divergence of the laser light in the direction of the primary axis.

Het laserlicht gaat voort te expanderen in de richting van de primaire as totdat een samengestelde cilindrische lens 132, die wordt getoond in de figuren 6 en 7, wordt ontmoet. De samengestelde cilindrische lens 132 bezit een brand-10 puntslengte van 120 mm en bevindt zich ongeveer 120 mm vanaf het pinhole-samenstel 128. Zoals getoond in figuur 6, colli-meert de cilindrische lens 132 dus het laserlicht zodat dit niet langer divergeert in de richting van de primaire as. Het heeft evenwel geen effect op het laserlicht in de richting van 15 de secundaire as, zoals getoond in figuur 7. Het laserlicht wordt verder gecollimeerd langs de secundaire as bij het passeren door de samengestelde cilindrische lens 132.The laser light continues to expand toward the primary axis until an assembled cylindrical lens 132, shown in Figures 6 and 7, is encountered. The composite cylindrical lens 132 has a focal length of 120 mm and is located approximately 120 mm from the pinhole assembly 128. Thus, as shown in Figure 6, the cylindrical lens 132 collimates the laser light so that it no longer diverges in the direction of the primary axis. However, it has no effect on the laser light in the direction of the minor axis, as shown in Figure 7. The laser light is further collimated along the minor axis as it passes through the composite cylindrical lens 132.

De samengestelde cilindrische lens 132 is zodanig gepositioneerd dat de primaire aslengte van het dwarsdoorsne-20 degebied van het laserlicht dat uit de lens komt acht maal groter is dan bij de ronde laserbundel 102. Aangezien de lengte van het laserlicht langs de secundaire as twee maal zo groot is als de lengte in de ronde bundel 102 bezit de bundel die uit de bundelexpansietelescoop 104 van de figuren 6 en 7 25 treedt een verhouding tussen de primaire as en de secundaire as van 4 op 1.The composite cylindrical lens 132 is positioned such that the primary axis length of the cross-sectional area of the laser light exiting the lens is eight times greater than that of the round laser beam 102. Since the length of the laser light along the secondary axis is twice as long as the length in the round beam 102, the beam emerging from the beam expansion telescope 104 of FIGS. 6 and 7 has a ratio of 4 to 1 between the primary axis and the secondary axis.

De figuren 8 en 9 openbaren een tweede uitvoeringsvorm van de bundelexpansietelescoop 104. Figuur 8 toont de bundelexpansietelescoop in dezelfde richting als getoond in 30 figuur 4. Figuur 9 toont de bundelexpansietelescoop vanaf de bovenkant.Figures 8 and 9 disclose a second embodiment of the beam expansion telescope 104. Figure 8 shows the beam expansion telescope in the same direction as shown in Figure 4. Figure 9 shows the beam expansion telescope from the top.

Figuur 8 toont de expansie van de ronde laserbundel 102 langs de richting van de hoofdas. Een achromatische lens 136 met een brandpuntslengte van 15 mm focuseert het licht in 35 de ronde laserbundel 102 op een ronde opening aanwezig in een pinhole-samenstel 138 op ongeveer een afstand van 15 mm. Het ronde gat is ongeveer 40 micrometer in diameter en filtert . · / ' r' A.Figure 8 shows the expansion of the round laser beam 102 along the main axis direction. An achromatic lens 136 with a focal length of 15 mm focuses the light in the round laser beam 102 on a round aperture contained in a pinhole assembly 138 about 15 mm apart. The round hole is about 40 micrometers in diameter and filters. / / 'R' A.

19 ongewenst licht uit rondom de omtrek van de bundel. Het laserlicht divergeert vanuit het pinhole-samenstel 138 op een bij benadering conische wijze en valt op een cilindrische lens 140 die zich op 60 mm afstand bevindt. Zoals in figuur 8 wordt 5 getoond, heeft de cilindrische lens 140 geen invloed op de divergentie van het licht langs de primaire as. De cilindrische lens 140, evenwel die een brandpuntslengte bezit van + 60 mm, collimeert het laserlicht wel zodat het niet langer divergeert langs de secundaire as. Deze collimatie wordt getoond in 10 figuur 9 en resulteert in een bundel met een secundaire as die vier keer groter is dan de secundaire as aanwezig bij de ronde laserbundel 102.19 emits unwanted light around the periphery of the beam. The laser light diverges from the pinhole assembly 138 in an approximately conical manner and falls on a cylindrical lens 140 spaced 60 mm apart. As shown in Figure 8, the cylindrical lens 140 does not affect the divergence of the light along the primary axis. The cylindrical lens 140, however, which has a focal length of + 60 mm, does collimate the laser light so that it no longer diverges along the minor axis. This collimation is shown in Figure 9 and results in a beam with a secondary axis four times larger than the secondary axis present at the round laser beam 102.

Vanuit de cilindrische lens 140 loopt het laserlicht naar de achromatische lens 142 die zich op 120 mm afstand be-15 vindt vanaf het pinhole-samenstel 138. De achromatische lens 142 is een sferische lens met een brandpuntslengte van 120 mm die het laserlicht breekt langs zowel de primaire as als de secundaire as. Het brandpunt van de achromatische lens 142 is zodanig dat het licht dat langs de primaire as divergeert 20 wordt gecollimeerd zodat dit niet langer divergeert of convergeert langs de primaire as. Bovendien veroorzaakt de achromatische lens 142 dat het licht dat wordt gecollimeerd langs de secundaire as convergeert naar een punt 120 mm voor de lens.From the cylindrical lens 140, the laser light passes to the achromatic lens 142 which is 120 mm away from the pinhole assembly 138. The achromatic lens 142 is a spherical lens with a 120 mm focal length that refracts the laser light along both the primary axis as the secondary axis. The focus of the achromatic lens 142 is such that the light diverging along the primary axis is collimated so that it no longer diverges or converges along the primary axis. In addition, the achromatic lens 142 causes the light collimated along the secondary axis to converge to a point 120 mm in front of the lens.

Ongeveer 60 mm vanaf de achromatische lens 142 valt 25 het laserlicht op een negatieve cilindrische lens 144. De negatieve cilindrische lens 144 heeft geen invloed op het licht langs de primaire as en het licht wordt dus verder gecollimeerd langs die as. De lengte van de primaire as van het laserlicht bij verlaten van de negatieve cilindrische lens 144 30 is acht maal zo groot als de primaire as van de ronde laserbundel 102.About 60 mm from the achromatic lens 142, the laser light falls on a negative cylindrical lens 144. The negative cylindrical lens 144 does not affect the light along the primary axis and thus the light is further collimated along that axis. The length of the primary axis of the laser light exiting the negative cylindrical lens 144 30 is eight times that of the primary axis of the round laser beam 102.

Negatieve cilindrische lens 144 bezit een brandpunts-lengte van -60 mm. Hierdoor collimeert de negatieve cilindrische as 144 het laserlicht langs de secundaire as nadat dit is 35 geconvergeerd tot een secundaire aslengte die twee maal zo groot is als de secundaire aslengte aanwezig bij de ronde laserbundel 102. De verhouding van de primaire as van de bundel 1004194 20 tot de secundaire as bij het verlaten van de cilindrische lens 144 is aldus 4 op 1 en het licht wordt zowel gecollimeerd langs de primaire as als langs de secundaire as.Negative cylindrical lens 144 has a focal length of -60 mm. As a result, the negative cylindrical axis 144 collimates the laser light along the minor axis after it has converged to a minor axis length twice the major axis length present at the round laser beam 102. The ratio of the primary axis of the beam 1004194 20 thus, the secondary axis upon exiting the cylindrical lens 144 is 4 to 1 and the light is collimated both along the primary axis and along the secondary axis.

Door het creëren van een elliptische laserbundel met 5 een verhouding tussen de primaire as en de secundaire as van 100 op 1 verschaft de onderhavige uitvinding een middel voor het meten van de breedtes van de geselecteerde gedeelten van openingen in een schaduwmasker zonder een laserbundel over het schaduwmasker te zwaaien.By creating an elliptical laser beam with a 100 to 1 primary axis to secondary axis ratio, the present invention provides a means for measuring the widths of the selected portions of apertures in a shadow mask without a laser beam over the shadow mask to wave.

10 Alhoewel de onderhavige uitvinding is beschreven met verwijzing naar voorkeursuitvoeringen zullen vakmensen begrijpen dat wijzigingen kunnen worden aangebracht in de vorm en in de details zonder het wezen en het kader van de uitvinding te verlaten.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that changes can be made to the form and details without departing from the spirit and scope of the invention.

^ iq4^ iq4

Claims

1. A laser probe system for measuring attributes of a material sheet having openings each opening having a width in the direction of a first opening axis and a length in the direction of a second opening axis, the first and second opening axes being perpendicular on top of each other, with the openings aligned in a number of columns along the direction of the second opening axis, each column separated by a pitch, the laser probe system comprising: at least one probe laser beam falling on a first side of the plate, each probe laser beam being primary propagation direction, a primary axis in the direction of the first opening axis and a secondary axis in the direction of the second opening axis, the primary axis and the secondary axis being perpendicular to each other as well as perpendicular to the primary propagation direction of the probe laser beam1, and the primary axis is longer than the sum of the width of an opening and the pitch d and the secondary axis is less than the length of an opening, a receiving system positioned on the second side of the plate, which receiving system provides a detector signal representative of the amount of light passing through the openings in the plate and calculating means for an attribute of the plate, which calculating means are coupled to the receiving system and are suitable for calculating the attribute of the plate from the detector signal produced by the receiving system.

The laser probe system of claim 1, wherein the primary axis is at least twice as long as the distance between the slit columns and the secondary axis is less than half the length of one aperture.

The laser probe system of claim 2, wherein the attributes that can be calculated using the calculating means include widths of the apertures near the ends of the apertures, widths of the apertures near the center of the apertures openings, as well as the average light transmission for the entire length of at least one opening.

The laser probe system of claim 3, wherein the apertured material plate is movable relative to the laser probe system in a plane perpendicular to the primary propagation direction of at least one probe laser beam.

The laser probe system of claim 4, wherein the calculating means comprises means for identifying detector signal maxima having a constant value for more than an infinitely short period of time and means for calculating slots widths at the ends of the apertures using the value of at least one of the maximums of the detector signal.

The laser probe system of claim 5, wherein the calculating means further comprises: means for determining an average value from at least one of the maximum values, means for dividing the average value by a value representative of the amount of light that falls on the plate, which division yields a result and means for multiplying the result by the horizontal pitch distance, the multiplication yielding a measure of the width of the openings near the ends of the openings in the material plate.

The laser probe system of claim 6, wherein the laser probe system further comprises: a plurality of laser beams each identical to the probe laser beam and each falling on separate parts of the material sheet, each laser beam being capable of producing a separate detector signal and the means of calculation. 35 parts are capable of producing a separate degree of width of openings near the ends of openings in the material sheet from each separate detector signal.

The laser probe system of claim 6, wherein the attribute calculating means comprises: I ÖO tjl Cji (2¾ means for identifying minima of the detector signal having a constant value for more than an infinitely short period of time and means for calculating widths at the centers of the apertures using the value of at least one of the minima of the detector signal.

The laser probe system of claim 8, wherein the attribute calculating means further comprises means for determining an average value 10 from at least one of the minimum values, means for dividing the average value by a value representative of the amount of light falling on the plate, which division produces a result, and means for multiplying the result by twice the horizontal pitch.

The laser probe system of claim 9, wherein the laser probe system further comprises: a plurality of laser beams each identical to the probe laser beam and each falling on separate areas of the material plate, each laser beam capable of producing a separate detector signal and the attribute calculating means are capable of producing a separate value of aperture widths near the center of the apertures in the material sheet from each separate detector signal.

The laser probe system of claim 4, wherein the attribute calculating means comprises: means for integrating the detector signal over a first period of time, said integration yielding an integrated detector signal, means for integrating a reference signal representative of the amount of light falling on the plate during the first period of time, which integration provides an integrated reference signal, means for dividing the integrated detector signal by the integrated reference signal to provide the average light transmission.

The laser probe system of claim 1, wherein the laser probe beam has a spatial intensity distribution 40 along its primary axis and a primary axis length such that I G & Lf / only relative movement between the plate and the probe laser beam in the direction of the secondary axis the amount light passing through the plate changes significantly.

The laser probe system of claim 1, wherein the 5 apertures comprise column apertures, each aperture column having at least one width, each width being in the direction of the primary axis of at least one probe laser beam.

The laser probe system of claim 13, wherein the attribute calculating means is suitable for calculating the size of the widths of column openings.

The laser probe system of claim 1, wherein the apertures comprise circular apertures, each circular aperture having a diameter.

16. A method of measuring slit widths in a moving strip having moving slit columns of columns with centers, the center of each slit column being from centers of other slit columns by a horizontal pitch distance , which method comprises: projecting a laser beam onto the moving strip, which beam exposes only a portion of the strip at any time, detecting the amount of energy transmitted through the strip, creating an electrical signal based on the detected energy, identifying portions of the electrical signal that are substantially constant for a period of time, each substantially constant portion having a value, and using the value of the substantially constant portion of the electrical signal for the calculation 35 of average widths of selected areas of the slots through which one rgie has entered.

The method of claim 16, wherein the average widths near the ends of the slots are calculated by: identifying substantially constant maxima of the electrical signal, each maximizing having a value, dividing of the value of one of the identified maxima by a value representative of the total energy falling on the strip to obtain a result and multiply the result by the horizontal pitch.

The method of claim 16, wherein the widths at the centers of the slots are calculated by: identifying substantially constant minima of the electrical signal, each minimum having a value, dividing the value of one of the minima identified by a value representative of the total amount of energy falling on the strip to obtain a result and multiplying the result by twice the horizontal pitch distance.

19. A method of measuring attributes of an apertured material sheet, said method comprising: projecting at least one probe laser beam onto a first side of the material sheet, each probe laser beam having a primary propagation direction, a primary axis, and a secondary axis, where the primary and secondary axes are perpendicular to each other and perpendicular to the primary propagation direction of the probe laser beam and the primary axis is longer than the secondary axis, detecting the amount of light passing through the openings in the plate material , creating a detector signal based on the amount of light detected, calculating from the detector signal at least one attribute of the material sheet.

The method of claim 19, wherein calculating at least one attribute of the material sheet comprises: identifying maximums of the detector signal, 40 wherein each maximum has a value and I, inter alia, 1/2 6 calculating a size of at least one opening using the value of at least one maximum.

21. The method of claim 19, wherein calculating at least one attribute of the material sheet comprises: identifying minima of the detector signal, each minimum having a value and calculating a size of at least one aperture with use of at least one minimum. IoL {11