TW200525132A - Improved real-time goniospectrophotometer - Google Patents

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200525132 (1) 九、發明說明 相關申請案 本發明主張於2003年8月15日以Jeffery L.Guttman 名義 申請之 名稱爲 '、Novel Real-Time Goniospectrophotometer"的臨時申請案第 60 / 495132 號 案之優先權。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於第一或第二源之測角分光光度術、測角 分光輻射術、測角光度術或測角輻射術測量的使用，包括 顏色測量、散射術、多角度光線散射（MALS )及光束分 佈特徵之領域。 【先前技術】 測角分光光度計係用以將光線之光譜特徵化爲光源（ 諸如L E D s )之角度的函數，且亦用於在油漆或墨水中具 有表面測角或珍珠色素之上漆或印染之材料。一般市面上 可購得之系統係藉由使用一光纖耦!合之分光計且繞該光源 或樣本來移動該光纖來獲得該測角光譜，或者是藉由使用 一組定位於一組固定角度之分光計來獲得該測角光譜。在 繞該光源之一單一方位角針對多個天頂角所需的測量時間 通常在1 一 20分鐘的範圍內。 習知實務係使用一偵測系統（諸如一光纖耦合之攝譜 儀）繞該光源之機械掃描。圖]顯示一習知測角分光光度 200525132 (2) 計1 〇〇之槪要視圖。測角分光光度計1 00之偵測系統1 03 例如可以爲一附接至一分光光度計之光纖電纜以提供與光 源1 有關的光譜資料。如此，偵測系統1 0 3在其接收來 自於光源1 0 1之光學輻射上具有高度的方向性，且因此可 被組態成以大致爲一單一天頂角從該光源1 01之一單一方 位角來接收光線。在偵測系統1 03與光源I 〇 1之間的距離 通常在該 ''近場〃區域內，但亦可位在、遠場〃區域。該 ''遠場〃區域的定義爲一距該光源1 0 1 —段夠遠的距離， 使得光源1 0 1可被視爲一點光源。在兩區域之間一般使用 的拇指邊界法則係 '、五倍法則（Five-Times Rule ) 〃 ，其 中該偵測系統1 0 3被設置在一距該光源1 〇 1之距離爲該光 源1 0 1之橫側寬度的至少五倍。 在操作時，該偵測系統1 03繞光源1 0 1掃描，且停止 於一組預定天頂角之每一角度處以一分光計測量一光譜。 因此，便可以獲得一光譜掃描爲繞該光源1 0 1之一單一方 位角之角度位置的函數。在某些實施例中，偵測系統1〇3 可以沿著在一球體上之大圓圈且以光源1 0 1爲其中心點來 轉動。偵測系統1 0 3亦可以被定向成使其可在一大致源自 於該球體之中心的一個小的連續角度來收集光線。 圖2顯示一實例，其中光源1 〇 1由光束1 〇 5所照射。 光束]07爲照射光束105從光源1〇]所反射之光束。如圖 2所示，光源1 〇 ]可以爲一沉積在一基部或基板1 09上之 材料。在某些測試狀態中，光束】0 5之散射可在偵測系統 ]0 3中被測量。在某些測試狀態中，從光源]〇 ]發出之光 -5- 200525132 (3) 線係在藉由照射光束1 05所激發之後的冷光結果。 然而，在每一角度位置上執行光譜掃描需花費很多時 間來執行。因此，諸如在圖1及2所示之系統可能會很慢 。如上所述，在一單獨方位角之光譜掃描可能會花上大約 20分鐘。因此，該掃描之角度分佈可能會花費幾百至幾 ‘ 千分鐘（視角度之數量而定）來執行。 圖3係顯示一測角分光光度計3 00，其可以略微減少 掃描時間。如圖3所示，測角分光光度計3 00包括複數個 φ 偵測器系統 3 0 1 — 1至3 0 1 — N。偵測器系統3 0 1 — 1至 301 — N係被固定在環繞光源101之特定角度上，使得每 一偵測器系統可接收以一特定天頂角0 !至Θ n自該光源 1 〇 ]所發出之光線。如上所述，每一偵測器系統 3 0 1 — 1 至301— N可包括一光纖，其被指向以接收以一方位角Θ 1 至0 n自該光源1 〇 1所發出之光線。每一偵測器系統3 0 1 —1至3(Π—Ν可包括一分光計來提供對應於其中一天頂 角Θ】至之光譜。 _ 圖4顯示使用一測角分光光度計3 0 0來特徵化一由光 束 1 0 5所照射之光源1 0 1。光源1 0 1 (其可以位在基板 1 〇 9上）相應於照射光束1 0 5而反射、發光或以其他方式 發射光線。照射光束1 〇 5會從該光源1 0 1被反射至反射光 束107中。 雖然在圖3及4中所示之測角分光光度計3 00的實施 例可以減少提供光源1 〇 1之光譜掃描所需要之時間，然而 其成本很高，因爲每一偵測器系統3 0 1 — 1至3 0 1 - N係 -6- 200525132 (4) 一獨立的偵測器系統，其需要一獨立的分光計。再者，測 角分光光度計3 0 0亦必須校正多個偵測器系統3 0 1 - 1至 3 0 1 — N。又，由於用以將其他偵測器系統3 〇】一 1至3 0 1 - N固定在定位上之載座的機械阻礙，因此其難以測量連 續性角度的光譜。 因此，有必要針對需要測角分光光度分析之應用來提 供具有經濟效益之更快速方法以獲得材料樣本或光源之顏 色光譜的角度相依度。 【發明內容】 依照本發明，一種測角分光光度計包括一拋物線反射 器’其可使一位在該拋物線焦點上之光源的角度空間光學 地轉變成一線性空間。然後便可使用一單一繞射元件及區 域照相機來同時地測量該光源之角度光譜。 依照本發明之某些實施例之一種取得一角度光譜之方 法，其包含：拋物線地反射從一光源發出之光線以提供一 光束’該光束包括從該光源之一特定方位角之一天頂角範 圍所發出之光線；從光束光譜性地散佈光線；及捕捉一對 應至該光束之測角光譜，該測角光譜包括對應至該天頂角 範圍之光譜。在某些實施例中，該光束包括一組不連續光 束，在該組不連續光束中之每一光束對應該天頂角範圍中 之一天頂角。在某些實施例中，可準直該組不連續光束。 在某些實施例中，從光束中光譜性地散佈光線包括在一繞 射光柵中繞射該光束。在某些實施例中，在從光束中光譜 -7- 200525132 (5) 性地散佈光線之前會聚該光束。在某些實施例中，捕捉一 測角光譜包括從對應在天頂角範圍中之複數天頂角之繞射 光柵中偵測一光譜。在某些實施例中，該光譜爲一第零階 光譜，然而亦可使用一較高階光譜。在某些實施例中，從 繞射光栅發出之光譜被投影在一螢幕上。在某些實施例中 ，偵測該光譜包括將該光譜之一影像數位式地捕捉至一數 位照相機中。該數位照相機可以係一 CCD照相機。在某 些實施例中，該光源係一由一照射光束所照射之樣本。在 某些實施例中，該照射光束源自於一經由一光纖耦接至該 照射光束之光源。 依照本發明某些實施例之一種測角分光光度計可包含 :一拋物線反射器，其定位成可接收來自於一光源之光線 及產生一光束；一光譜元件，其定位成可接收來自於該拋 物線反射器之光束且產生一繞射光束；及一光學偵測器系 統，其被耦接以從該繞射光束來偵測一測角光譜。在某些 實施例中，該拋物線反射器包括交替的反射性及非反射性 材料條帶。在某些實施例中，該測角分光光度計可包括一 準直元件，其定位在該拋物線反射器與該繞射元件之間。 在某些實施例中，該準直元件係一組平行板。在某些實施 例中，該光譜元件係一繞射光柵。在某些實施例中，該光 學偵測器系統包括一定位成用以捕足該測角光譜之照相機 。在某些實施例中，該照相機係一 C C D陣列。在某些實 施例中，該照相機係一數位照相機。在某些實施例中，該 測角分光光度計可包括被耦接在拋物線反射器與光譜元件 -8- 200525132 (6) 之間的聚焦光學件以將光線會聚在該照相機中。在某些實 施例中’ 一電腦可被耦接至光學偵測器系統，以分析由該 光學偵測器系統所偵測之測角光譜。 依照本發明某些實施例之一種藉由一測角分光光度計 來檢查一工件之方法包括：提供一照射光源；定位該工件 使得該工件之一部分係由該照射光源所照射；收集從該工 件之該部分對應於在一拋物線反射器中之天頂角範圍所散 射之光線，且構成一從該拋物線反射器所反射之光束；繞 射該光束以形成一繞射光束；從該繞射光束偵測一測角光 譜；判斷該測角光譜是否落在一規格中；及根據該測角光 譜是否落在該規格中之判斷結果來通過或剔除該工件。在 某些實施例中，提供一照射光源包括將從一燈泡發出之光 線耦合至一光纖中，該光纖係被定位在該工件上方。在某 些貫施例中’繞射該光束以形成一繞射光束包括在該光束 中定位一繞射光栅。在某些實施例中，偵測該測角光譜包 括以一位置感測性偵測器來測量該繞射光束。該位置感測 性偵測器可以係一 C C D陣列。 依照本發明之實施例針對需要測角分光光度分析之應 用來供一種更快速獲得顏色光譜對材料樣本或光源之角 度的方法。依照本發明之方法可應用於其他應用場合，諸 如測角器具、固定之多角度器具及具有橢圓形面鏡之散射 計。 本發明這些及其他實施例將進一步參考附圖來說明如 下。 -9- 200525132 (7) 【實施方式】 本發明之某些實施例可在大約3 0毫秒內獲得在一大 於9 0 °之角度範圍內的全部測角性光譜（一測角光譜）。 使用一具有待測光源定位在拋光線之焦點上之拋物線反射 器可以同時地捕捉一組不連續角度之資料。藉由此一組態 ，角度光線發射會轉變成一平行於該拋物線之中心軸而行 進的準直光束。因此，有角度地發射之光線會相對於該拋 物線反射器之中心軸而在被反射光束之截面上呈線性及徑 向地分佈，且具有角度及半徑之二次一對一對應性。 在被耦接至 CCD區域感測器之反射光束中設置繞射 光柵或其他光譜分散性元件可以提供針對所有由拋物線反 射器所集中之角度的整個光譜的同時測量。在某些實施例 中，一沿著拋物線反射器之狹縫可用以作爲繞射光柵分光 計之入口孔徑。或者，該拋物線反射器本身可以爲一拋物 線之薄區段。一可選擇之角度視域（F Ο V )元件可限制入 射在光柵上之光線的角度限度。一可選擇之擋光器可定位 在光源與光柵之間。此一擋光器可以阻擋從光源直接射出 之光線。在某些實施例中，一準直器可定位在該拋物線反 射器與光譜分散性元件之間。在某些實施例中，可以藉由 一準直器或藉由該拋物線反射器來產生一組平行光束，其 中每一光束對應至一單獨的天頂角。該角度強度分佈輪廓 可藉由對每一天頂角予以積分來獲得。或者，強度分佈輪 廓可以利用一定位在準直之光束空間中之線性陣列來獲得 而不需要光譜分散性元件。 -10- 200525132 (8) 圖5顯示依照本發明之測角分光光度計5 〇 ο之一實施 例。光源1 01定位在一拋物線反射器5 0 2之焦點上。光源 101可以爲一諸如LED、燈泡或其他可發光源。或者，光 源1 0 1可以爲一被照射材料，其相應於一照射光束來反射 (散射）光線或冷光（未顯示在涵5中）。再者，一狹縫 ~ (未圖示）可定位在光源1 0 1與拋物線反射器5 0 2之間， 以作爲一入口狹縫。此一入口狹縫可被定位成使自光源 1 〇 1所發出之對應至該天頂角0之範圍且僅使一環繞一特 馨 定方位角（/)之窄頻帶的光線才可以進入。 光源1 01可被定位在一相對於拋物線反射器5 02之拋 物線中心軸的任意角度，天頂角及方位角（0 ，0 )。拋 物線反射器5 0 2可以爲任何拋物狀表面，其可反射由測角 分光光度計5 0 0所測量之波長範圍內的光線。在某些實施 例中，拋物線反射器5 02可以爲一離軸式拋物面鏡之一區 段。然後，該拋物線反射器5 02便可以捕捉對應於一特定 方位角4之天頂角0範圍的光線。 φ 在某些實施例中，光源1 〇 1可以從一受照射樣本來形 成。在某些實施例中，可採用一燈泡及一多模式光纖束來 將照射光束傳遞至樣本以產生光源1 01。在某些實施例中 ^ ’具有標稱直徑爲4 0微米及大約0.5 5之數値孔徑之個別 元件纖維的2.4毫米之光纖束可用以將光線傳遞至一材料 來开> 成光源1 0 1。從由一直流電源所驅動之局強度鎢絲燈 泡發出之光線或從一高強度附加之氙閃光燈泡所發出之光 線可被結合至該光纖中。視硏究所需之光學波長之範圍而 -11 - 200525132 (9) 定，亦可採用任何其他燈泡。 由光源1 0 I所發出介於天頂角Θ !及Θ 2之間的光線 係由拋物線反射器5 02所含括。此外，拋物線反射器5 02 可被設定在特定的方位角。在某些實施例中，拋物線反射 器5 02可以與大於90 °之天頂角丨0 2— 0 1丨相交，然而 亦可以採用與較小分佈之方位角相交的拋物線反射器。在 某些實施例中，拋物線反射器5 02亦可被定爲一組方位角 。在某些實施例中，拋物線反射器5 02可包括狹縫孔徑或 其他反射性材料之窄縫，以反射角度0 i及0 2之間的特 定不連續天頂角的光線。在某些實施例中，拋物線反射器 5 02可以爲一連續反射器，以反射對應於天頂角Θ】及0 2 之範圍中之所有角度的光線。在某些實施例中，拋物線反 射器5 0 2可以爲薄的，以僅收集從一繞一預定方位角ψ之 狹窄方位角範圍內的光線。在某些實施例中，拋物線反射 器可以從一原始加工部件以重複製程來形成。 圖6顯示依照本發明某些實施例之拋物線反射器5 0 2 之一部分的截面視圖。在圖6中所示之拋物線反射器5 0 2 實施例包括反射區域6 0 1及非反射區域6 0 2。非反射區域 可以爲拋物線反射器5 02上之吸附條帶或可以爲形成在拋 物線反射器5 0 2中之狹縫。光束6 0 3從光源1 〇 1反射而發 出，然後，可包括一組不連續光束，且在該組不連續光束 中之每一光束對應至以一對應之特定天頂角θ n所收集之 光線中的每一光線。從光源1 0 1所發出之光線可從拋物線 反射器5 02被反射成大致平行的光線，且每一光線與從光 -12- 200525132 (10) 源1 ο 1以一對應天頂角發出之光線相關聯。在某些實施例 中，可以取得大約5至8個天頂角資料，這符合表面測角 材料測量之 ASTM Draft Standard WK1 164。從拋物線反 射器502反射之光束603便可成爲擬準直薄光線之型式， 每一光線對應至介於角度0 ϊ及Θ 2之間之一不同的唯一 天頂角。拋物線反射器5 02之某些實施例提供一連續光束 603，其中以一特定天頂角0 n發出之光線對應至光束603 中之一特定位置。 在某些實施例中，拋物線反射器5 02可具有大約1〇 毫米的焦距。然而，一般而言，該拋物線反射器5 02可具 有任何焦距。具有1 〇毫米之焦距，光源1 01可具有大約 1毫米之橫向寬度且保持些許程度的角度解析度。在操作 時，光源1 被定位在拋物線反射器5 02之焦點。 在本發明之某些實施例中，從拋物線反射器5 02反射 之光束603可藉由圖5所示之準直器504予以進一步準直 。如圖7所示，在某些實施例中，準直器5 04可以爲一結 構陣列的薄板70 1，其由進一步窄化視域之間隔件（未圖 不）所隔開。在某些實施例中，準直器504可包括交替的 透明及反射表面的任何配置，其可進一步校直該光束603 。在該光束6 0 3包括一組不連續光束的實施例中，準直器 5 〇 4可包括一組對應的平行板。在某些實施例中，在該光 束603爲一連續光束的例子中，準直器5〇4可包括—組平 行板，使得激發準直器5 04之光束6 0 3包括一組不連續光 束。在某些實施例中，準直器5 04可包括一對板體，以整 -13- 200525132 (11) 體地校直該光束603。 此外，在某些實施例中’一撞光板5 0 3 (圖 固定成鄰近該光源101，以阻止在角度01及02 頂角範圍以外的光源1 〇 1進入該準直器5 04。在 續光束603之實施例中，該準直器504係不存在 再次參考圖5，可包括或可不包括不連續光 603係被導向光譜元件506。光譜元件506可以 性地分散光束6 03中之光線的任何裝置。 在某些實施例中，可導入聚焦光學件505 603導引在光譜元件5 06上。在某些實施例中， 件5 0 5可以爲圓柱形光束塑形光學件，其可以在 譜元件5 0 6上之前先降低平行光束的線性程度。 施例中，聚焦光學件5 0 5在一準直透鏡5 1 2後面 聚焦透鏡5 1 1。 光譜元件506可包括將一光束分離成其各別 何裝置，例如一繞射光柵或一稜鏡。在某些實施 係採用一具有一透射光柵之繞射光柵，該透射光 i/t大約360至大約800奈米之光譜範圍內最大效 化的1 5 0 0條/毫米。一般而言，光束6 0 3係由 5 0 6繞射成多階光譜。然後可藉由測量光束6 〇 3 射的光線強度來決定測角分光分佈。從光譜元件 射之光束在圖5中被顯示爲光譜507。光譜507 繞射階。圖8 C顯示依照本發明之測角分光光度 例，其採用零階繞射。習於此技者應可瞭解，一 5 )可被 之間之天 採用一連 的。 束之光束 爲可光譜 以將光束 聚焦光學 入射於光 在某些實 可包括一 波長之任 例中，其 柵具有在 率之最佳 光譜元件 經一階繞 5 06所繞 包括所有 計之實施 測角光譜 -14 - 200525132 (12) 亦可從更局階繞射來獲得。 請參考圖5，從光譜5 0 7中之一單階繞射之光線係由 透鏡系統5 0 8所集中，且被導引在一偵測器5 〇 9上。當在 測角分光光度計5 0 0之實施例中存在透鏡系統5 0 8時，該 透鏡系統可在一準直透鏡5 1 4後面包括一聚焦透鏡5 1 3。 偵測器5 0 9可以爲任何空間感測性偵測裝置，例如， 一電荷耦合式偵測器（C C D )陣列。在某些實施例中，例 如’如圖8所示，在由偵測器5 0 9所偵測之前，該光譜可 被投影在一螢幕8 0 1上。亦可以採用其他空間感測性偵測 裝置，例如一 C Μ 0 S照相機或V i d i c ο η照相機。從偵測器 5 09發出之信號（視特定偵測器系統而定，其可以爲類比 或數位信號）接著便可被輸入至一分析儀或電腦系統5 1 0 。電腦系統5 1 0接著從所收集之資料提供測角光譜以作爲 記錄、進一步處理或顯示之用。 圖8 Α顯示依照本發明某些實施例之測角分光光度計 8 0 0的截面視圖。如針對圖5所述，從光源1 01所發出而 對應於天頂角β I及0 2範圍之光線係由拋物線反射器5 02 所捕捉且被導入至光束603中。如前所述，光束603可以 爲一連續光束或一組不連續光束，每一獨立光束對應至一 不連續的天頂角θ η。在一連續光束中，從天頂角0 η發出 之光線可由光束中之位置所偵測到。 光束603入射在光譜元件506上，其在圖8Α中爲一 繞射光柵，其具有平行於圖8Α所示之截面之平面的尺線 。經繞射之光束5 07接著會被顯示在螢幕8 0 1上且由偵測 -15- 200525132 (13) 器8 0 3所偵測。在圖8A中，光譜元件5 06係被顯示爲可 顯示在一繞射光柵上之尺線的方向。光譜元件5 06在此參 考平面中將會被定向，使得光束603可被直接入射在光譜 元件506之表面上。 圖8 B顯示沿著圖8 A之方向A A所取之測角分光光度 計8 00的垂直截面視圖。光束6 03之一對應至天頂角0 n 之切面係顯示從拋物線反射器5 02被繞射。在此平面中， 光譜元件5 06之繞射光柵被設定成相對該光束6 03呈一角 度。繞射光栅之尺線係垂直於該測角分光光度計800在圖 8 Β中所示之截面。該繞射光束5 0 7對應至天頂角0 η之第 零階光譜係被顯示在螢幕801上。一偵測器8 03 (其可以 爲一諸如CCD照相機之數位照相機）接著便偵測對應至 天頂角0 η之光譜。 圖8 C顯不被投影在營幕8 0 1上之全組光譜，一測角 光譜。舉一測角光譜爲例，光線之強度係由暗影所表示。 然後，偵測器8 0 3可在一單一曝照中針對範圍爲0 I及0 2 之所有天頂角來同時測量光譜作爲天頂角之一函數。在波 長方向中之每一切面對應至一單一天頂角θη (或更精確 地說，爲β η附近之一小組角度△ 0 )。因此，便可測定 任一特定角度之光譜，如在圖8 C中用以指示天頂角0 „ 之光譜的切面所示。 在某些實施例中，照相機8 0 3可以爲一 1 2位元數位 CCD照相機，其具有6.45平方微米像素之1 03 7 χ ；[ 3 7 6陣 列。該CCD影像可以在一運作一數位訊框捕捉軟體（諸 -16 - 200525132 (14) 如由 Photon公司所生產之 Beam Profile Software)之電 腦系統5 1 0中取得。在某些實施例中，基於數位訊框捕捉 器之最大速率，影像取得時間大約爲9 0毫秒。 在某些實施例中，由數位訊框捕捉軟體所捕捉的影像 可被輸出至分析軟體，例如MatLab，以供分析之用。資 料分析可引入例如材料反射率對角度之測定，或者角度光 譜資料對CIE色度計空間的變換。在某些實施例中，電腦 系統5 1 0僅檢查該測角光譜以確保其落在一特定的製造規 格中。在此例中，若測角光譜落在預定規格以外時，電腦 系統5 1 0可警告一作業員。 圖9顯示依照本發明某些實施例之測角分光光度計 9〇1在一製造環境900中的應用。如圖9所示，一光源 9 〇 5係被耦接至一光纖9 0 7中，使得一工件9 0 3可受照射 。測角分光光度計9 0 1被定位成使其可取得一從工件9 0 3 所散射之光線的測角光譜。在某些實施例中，可以獲得在 工件9 03上之不同位置處的數個測角光譜。接著，測角分 光光度計90 1判斷所獲得之測角光譜是否落在一預定規格 內，然後根據判斷結果來通過或剔除該工件9 0 3。 工件903可以爲任何零件，其中一測角光譜爲一重要 參數，例如色度、塗繪覆蓋率或其他的特徵。再者，工件 9 0 3可位在一組裝線上，因此一旦已檢查該工件9 0 3之後 ，便會有另一工件9 09接受檢查。 在此所述之測角分光光度計實施例提供測角光譜之更 快速及更便宜的取得方式。針對光源1 0 1附近之每一組天 - 17- 200525132 (15) 頂角的光譜資料會被放入一數位照相機中，其亦會同時地 從每一組天頂角來捕捉每一光譜。因此，依照本發明之測 角分光光度計之實施例可僅採用一單一數位照相機或 C C D偵測器，且可在單一照相機之資料要求的同時來取 得同步光譜。 在本說明書中所述之實施例僅作爲示例性闡釋而非用 以限制本發明。因此，本發明僅由後附申請專利範圍所限 制。 【圖式簡單說明】 圖1顯示一測角分光光度計之實施例，其中一偵測器 系統在一光源附近掃描。 圖2顯示如圖1所示之測角分光光度計之一實施例， 其中該光源係一受照射材料。 圖3顯示一測角分光光度計之實施例，其包括定位在 光源周圍之固定角度上的多個偵測器/分光計。 圖4係顯示圖3所示之測角分光光度計的實施例，其 中該光源係一受照射材料。 圖5顯示依照本發明某些實施例之測角分光光度計。 圖6顯示可使用在本發明實施例中之一拋物線反射器 的實施例。 圖7顯示可使用在本發明實施例中之一準直器之實施 例。 圖8 A顯示依照本發明之測角分光光度計之一實施例 -18 - 200525132 (16) 的截面視圖。 圖8 B顯示沿著圖8 A之依照本發明之測角分光光度 計之實施例的AA方向所取之截面視圖。 圖8 C係顯示由一依照本發明之測角分光光度計之實 施例中之偵測器所偵測之樣本光譜。 圖9係顯示依照本發明某些實施例之測角分光光度計 在一生產程序中的應用。 在諸圖式中，具有相同標號之元件具有相同或_似白勺 功能。 【主要元件符號說明】 1 00 測 角 分 光 光 度 計 10 1 光 源 103 偵 測 器 系 統 105 光 束 107 光 束 1 0 9 基 板 300 測 角 分 光 光 度 計 301 - 1 ( N〕 丨 偵 測 器 系 統 500 測 角 分 光 光 度 計 502 拋 物 線 反 射 器 503 擋 光 板 504 準 直 器 505 聚 隹 光 學 件 -19 - 200525132 (17) 5 06 5 07 508 509 5 10 5 11 5 12 5 13 5 14 60 1 602 603 70 1 80 1 803 900 90 1 903 光譜元件 光譜 透鏡系統 偵測器 電腦系統 聚焦透鏡 準直透鏡 聚焦透鏡 準直透鏡 反射區域 非反射區域 光束 薄板 螢幕 偵測器 製造環境 測角分光光度計 工件

90 5 光源 90 7 光纖 909 工件 -20-

Claims (1)

1. 200525132 ⑴ 十、申請專利範圍 1 · 一種取得一角度光譜之方法，包含： 拋物線地反射從一光源發出之光線以提供一光束，該 光束包括從該光源之一特定方位角之一天頂角範圍所發出 之光線； 從光束光譜性地散佈光線；及 捕捉一對應至該光束之測角光譜，該測角光譜包括對 應至該天頂角範圍之光譜。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該光束包括 一組不連續光束，在該組不連續光束中之每一光束對應該 天頂角範圍中之一天頂角。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包括準 直該組不連續光束。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中從光束中光 譜性地散佈光線包括在一繞射光柵中繞射該光束。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括在 從光束中光譜性地散佈光線之前會聚該光束。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中捕捉一測角 光譜包括從對應在天頂角範圍中之複數天頂角之繞射光柵 中偵測一光譜。 7 .如申請專利範圍第6項之方法，其中該光譜爲一 第零階光譜。 8 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中該光譜係一 較高階光譜。 -21 - 200525132 (2) 9_ $ i靑®和」®第6項2方^去’其中從繞射光珊 發出之光譜被投影在一螢幕上。 10. 如申請專利範圍第6項之方法，其中偵測該光譜 包括將該光譜之一影像數位式地捕捉至一數位照相機中。 11. 如申δΡ9專利車E圍％ 1 〇項之方法，其中該數位照 相機係一 CCD照相機。 12·如申請專利範圍第1項之方法，其中該光源係一 由一照射光束所照射之樣本。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之方法，其中該照射光 束源自於一經由一光纖耦接至該照射光束之光源。 1 4 . 一種測角分光光度計，其包含： 一拋物線反射器，其定位成可接收來自於一光源之光 線及產生一光束； 一光譜元件，其定位成可接收來自於該拋物線反射器 之光束且產生一繞射光束；及 一光學偵測器系統，其被锅接以從該繞射光束來偵測 一測角光譜。 】5 ·如申請專利範圍第1 4項之測角分光光度計，其 中該拋物線反射器包括交替的反射性及非反射性材料條帶 〇 16.如申請專利範圍第]4項之測角分光光度計，進 一步包括一準直元件，其定位在該拋物線反射器與該繞射 元件之間。 】7 .如申請專利範圍第1 6項之測角分光光度計，其 >22- 200525132 (3) 中該準直兀件係一組平行板。 1 8 ·如申請專利範圍第1 4項之測角分光光度計，其 中該光譜元件係一繞射光栅。 19.如申請專利範圍第1 4項之測角分光光度計，其 中該光學偵測器系統包括一定位成用以捕足該測角光譜之 照相機。 2〇.如申請專利範圍第1 9項之測角分光光度計，其 中該照相機係一 C C D陣列。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項之測角分光光度計，其 中該照相機係一數位照相機。 22 ·如申請專利範圍第1 4項之測角分光光度計，進 一步包括被耦接在拋物線反射器與光譜元件之間的聚焦光 學件。 2 3.如申請專利範圍第1 4項之測角分光光度計，進 一步包括被耦接在拋物線反射器與光譜元件之間的聚焦光 學件。 24 ·如申請專利範圍第1 4項之測角分光光度計，進 一步包括一被耦接至光學偵測器系統之電腦，以分析由該 光學偵測器系統所偵測之測角光譜。 2 5 · —種測角分光光度計，包含： 用以捕捉針對一方位角而從一光源之一天頂角範圍所 發出之光線且提供一光束的裝置； 用以光譜性地散佈在該光束中之光線的裝置；及 用以捕捉一對應至該天頂角範圍之測角光譜之裝置。 -23- 200525132 (4) 2 6 . 一種檢查一工件之方法，包含. 提供一照射光源； 定位該工件使得該工件之一部分係由該照射光源所照 射； 收集從該工件之該部分對應於在一拋物線反射器中之 天頂角範圍所散射之光線，且構成一從該拋物線反射器所 反射之光束； 繞射該光束以形成一繞射光束； 從該繞射光束偵測一測角光譜； 判斷該測角光譜是否落在一規格中；及 根據該測角光譜是否落在該規格中之判斷結果來通過 或剔除該工件。 2 7-如申請專利範圍第2 6項之方法，其中提供一照 射光源包括將從一燈泡發出之光線耦合至一光纖中.，該光 纖係被定位在該工件上方。 2 8·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中繞射該光 束以形成一繞射光束包括在該光束中定位一繞射光栅。 2 9 .如申請專利範圍第2 6項之方法，其中偵測該測 角光譜包括以一位置感測性偵測器來測量該繞射光束。 3 〇 ·如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該位置感測 性偵測器係一 C C D陣列。