(57)【要約】本発明は、透明媒体の光学特性を検出するための画像化装置およびその方法に関する。本発明は、光学特性を得るために、透明媒体の少なくとも２つの画像を光学的または電子的に重ね合せる。画像を重ね合せることによって、本発明は、単独の構成において、透明媒体の種々の光学特性を検出することができる。
2005528593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明媒体を特徴付けるための方法が：
（ａ）前記透明媒体の画像を形成するために、前記透明媒体を２回通過させ、そしてレンズを介して検出器アレイに、点光源からの光を透過させるステップであって、少なくとも１つの収束鏡が実質的に前記レンズの光学的中心付近の位置にある点に光を向けるようになっている、光を透過させるステップと；
（ｂ）前記画像を解析して、前記透明媒体の光学特性を特徴付けるステップと；
を含む透明体を特徴付けるための方法。
【請求項２】
前記光学特性が、欠陥、厚み、非均一性、透明度、光学密度、拡散またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
欠陥が、屈折欠陥、散乱欠陥、遮断欠陥またはそれらの組合せを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記レンズが、前記透明媒体に対応する平面に集光される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記点光源から前記収束鏡までの距離および前記収束鏡から前記検出器アレイまでの距離を合せた距離が、前記鏡の焦点距離の約４倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ビームスプリッタを用いて、前記点光源から前記透明媒体を通る光の第１のパスが前記鏡から前記透明媒体を通る光の第２のパスと同軸であるように光を整列させる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記点光源が、アパーチャ付きランプ、光ファイバまたは発光ダイオードから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記透明媒体が、ポリマーフィルム、ガラス、コーティングフィルムまたはコーティングガラスである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記検出器アレイが、１次元または２次元である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記画像が、フィルタリング、ブロブ解析、閾値化処理またはそれらの組合せを用いて解析される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記透明媒体上に１つ以上の欠陥の位置を識別するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記透明媒体の光学特性を定量化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記透明媒体が、ウェブまたは個別の部品を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記欠陥が１ミクロン以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記検出器アレイが、ＣＣＤ、ＣＭＯＳまたはフォトダイオードを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学特性に基づく前記透明媒体の処理を調整するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記光が、テレセントリック態様で前記透明媒体に当たる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
透明媒体を特徴付けるための方法が：
（ａ）点光源からの光を前記透明媒体を通って収束鏡に通過させるステップと；
（ｂ）前記透明媒体の画像を形成するために、光を前記収束鏡から前記透明媒体に戻し、レンズによって検出器アレイに反射させるステップであって、前記鏡からの光が実質的に前記レンズの光学的中心付近の位置にある点で収束するようになっている、光を反射させるステップと；
（ｃ）前記透明媒体の光学特性を特徴付けるために、前記画像を解析するステップと；
を含む透明媒体を特徴付けるための方法。
【請求項１９】
透明媒体を特徴付けるための方法が：
透明媒体の２つ以上の画像を重ね合せるステップを含んでいて；各画像が収束鏡から、点光源から放射される光を反射することによって生成され、光が前記鏡からの反射前または反射後のいずれかで、前記透明媒体を介して透過する前記光に関して実質的にレンズの中心付近の１つの点に収束されるようになっており、２つ以上の画像が形成され、それぞれが固有の焦点面を有し、固有の焦点面の１つが前記透明媒体に対応するようになっている；
透明媒体を特徴付けるための方法。
【請求項２０】
前記画像が、１つのレンズを介して検出器アレイに重ね合せられる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記画像が、個別の検出器アレイに関して２つ以上のレンズを用いて形成され、前記検出器アレイからの信号が電子的に重ね合せられる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記透明媒体の光学特性を特徴付けるために、前記重ね合せられた画像を解析するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記光学特性が、欠陥、厚み、非均一性、透明度、光学密度、拡散またはそれらの組合せを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
欠陥が、屈折欠陥、散乱欠陥、遮断欠陥またはそれらの組合せを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記画像が、フィルタリング、ブロブ解析、閾値化処理またはそれらの組合せを用いて解析される、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記透明媒体の光学特性を定量化するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記光学特性に基づく前記透明媒体の処理を調整するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
透明媒体における光学特性を検出するための装置であって、
（ａ）前記透明媒体を介して光を透過するための点光源と、
（ｂ）前記光を、前記透明媒体へ反射して戻し、かつ、実質的に前記レンズの光学的中心付近のある点へ反射するための収束鏡と、
（ｃ）前記レンズから受像するための検出器アレイと、
（ｄ）前記透明媒体の光学特性を決定するために、前記画像を解析するための解析装置と、
を具備する装置。
【請求項２９】
前記光学特性が、欠陥、厚み、非均一性、透明度、光学密度、拡散またはそれらの組合せを含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
欠陥が、屈折欠陥、散乱欠陥、遮断欠陥またはそれらの組合せを含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記レンズが、前記透明媒体に対応する平面に集光される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記点光源から前記収束鏡までの距離および前記収束鏡から前記検出器アレイまでの距離を合せた距離が、前記鏡の焦点距離の約４倍である、請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
前記点光源から前記透明媒体を通る光の第１のパスが、前記鏡から前記透明媒体を通る光の第２のパスと同軸であるように光を整列するためにビームスプリッタをさらに含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３４】
前記点光源が、アパーチャ付きランプ、光ファイバまたは発光ダイオードを含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３５】
前記透明媒体が、ポリマーフィルム、ガラス、コーティングフィルムまたはコーティングガラスである、請求項２８に記載の装置。
【請求項３６】
前記検出器アレイが、１次元または２次元である、請求項２８に記載の装置。
【請求項３７】
前記画像が、フィルタリング、ブロブ解析、閾値化処理またはそれらの組合せを用いて解析される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３８】
前記解析装置が、前記透明媒体上の１つ以上の欠陥の位置を識別する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３９】
前記透明媒体が、ウェブまたは個別の部品を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項４０】
前記欠陥が１ミクロン以上である、請求項２９に記載の装置。
【請求項４１】
前記検出器アレイが、ＣＣＤ、ＣＭＯＳまたはフォトダイオードを含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項４２】
前記欠陥に基づいて前記透明媒体を処理するステップをさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項４３】
前記光が、テレセントリック態様で前記透明媒体に当たる、請求項２８に記載の装置。
【請求項４４】
透明媒体の２つ以上の画像を重ね合せる装置において、該装置が
２つ以上の画像化システムを含み、各システムが、透明媒体を介して光を透過するための点光源と、前記点光源からの光が実質的に画像化レンズの中心付近の点に収束するように位置決めされる収束鏡と、前記レンズから画像を受光するための検出器アレイと、を具備し、各システムが画像を生成し、各画像が固有の焦点面を有し、前記固有の焦点面の１つが前記透明媒体に対応する、
透明体媒体の２つ以上の画像を重ね合わせる装置。
【請求項４５】
前記画像が、１つのレンズを介して検出器アレイ上に重ね合せられる、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記画像が個別の検出器アレイを備えた２つ以上のレンズを用いて形成され、前記検出器アレイからの信号が電子的に重ね合せられる、請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
前記光学特性が、欠陥、厚み、非均一性、透明度、光学密度、拡散またはそれらの組合せを含む、請求項４４に記載の装置。
【請求項４８】
欠陥が、屈折欠陥、散乱欠陥、遮断欠陥またはそれらの組合せを含む、請求項４４に記載の装置。
【請求項４９】
前記画像が、フィルタリング、ブロブ解析、閾値化処理またはそれらの組合せを用いて解析される、請求項４４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明媒体の少なくとも一部の光学品質を解析するのに理想的に適している画像化方法および装置に関し、さらに詳細には本発明は、透明媒体の品質を解析するために、たとえば、屈折、遮断および散乱などの欠陥を検出するために、複数の画像を重ねるようになっている。
【背景技術】
【０００２】
光学フィルムなどの透明フィルムの作製における望ましくない結果は、フィルムにおける機能的欠陥または表面上の欠陥のいずれかを生じる。これらの結果の潜在的な原因は多数あり、一般に異なる態様で現れる。たとえば、透明フィルムおよび半透明フィルムの場合には、表面のかき傷が光を散乱し、厚さの変動がわずかな屈折率の変動を生じる可能性があり、飛散物が透過光を遮断する、または反射光を散乱する可能性がある。微妙な性質の欠陥、小さなサイズの欠陥、種々の欠陥のために、品質を確保するために、出てくるフィルムを手動で検査することは困難である。
【０００３】
光学フィルムを自動的に検査するための種々の試みがなされており、これにより、手動検査に比べた場合、欠陥検出性能を向上し、コストを低減する。いくつかの試みは成功しているが、難しい問題の１つはフィルムにおける微妙なフローパターンとして現れる厚さの変化の欠陥を検出するための自動化システムを実現することができないことである。さらに、異なるタイプの欠陥の検出は一般に、２つ以上の光学構成を必要とする。たとえば、かき傷、フローパターン、飛散物を検出することは、関連する処理電子機器に加えて、２つまたは３つの光学構成を必要とする可能性がある。
【０００４】
従来、実行されているウェブ検査システムは一般に、かき傷または表面粒子などの散乱欠陥を検出することができるラインスキャンカメラを搭載している。ラインスキャンカメラは、反射モードまたは透過モードのいずれかにおいて暗視野光学素子を備えるように構成され、際立った欠陥を検出することができる。しかし、この単独構成では、屈折欠陥、またはフィルムの表面を変形しない埋没粒子を検出するのに十分ではない。
【０００５】
レーザスキャナは、同時にすべての結果を検知するために、複数のチャネルを備えるように構成されることができる。基本的には、これは、各チャネルに１つのシステムという複数のシステムを有するものと同一であり、システムの複雑さおよびコストを増大させる。また、レーザスキャナは、大きくて複雑な電気機械システムであり、作製環境を導入するのに費用がかかる。レーザスキャナはまた、広いウェブにわたってきわめて高い解像度を必要とする検査用途の場合には、平行に進めることが困難である。
【０００６】
別の画像化技術は、シュリーレン画像化法と呼ばれている。この技術は一般に、光学系の中の屈折率の変動を測定するのに有用である。この技術は、不均質性が生じる媒体の該当部分によって屈折されるエネルギを検出することによって、媒体内部の不均質性を検出する。シュリーレン画像化は一般に、大きな対象物に対して長い距離にわたって用いられる。媒体の屈折率における変化を検出する場合に唯一可能であるため、システムはフィルム検査には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
透明フィルムの異なる光学特性を検出し定量化することができる単独の画像化方法および装置を提供することは有利であると思われる。また、単独の画像化構成によって屈折、遮断および散乱による欠陥を検出することも好都合であると思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、透明媒体の異常を検出し、その光学特性を定量化するための画像化装置および方法に関する。本発明は、透明媒体の少なくとも一部の光学特性を得るために、透明媒体の少なくとも２つの画像を光学的または電子的に重ね合せる。
【０００９】
一実施形態において、透明媒体の光学特性を特徴付けるための方法は、透明媒体を２回通って点光源からの光を透過するステップを含む。光は、レンズを介して検出器アレイに向けられ、透明媒体の画像を形成する。少なくとも１つの収束鏡は、実質的にレンズの光学的中心付近の位置にある点に光を向けるために用いられる。次に、透明媒体の光学特性を特徴付けるために、画像が従来の解析技術を用いて解析される。点光源から収束鏡までの距離と収束鏡から検出器アレイまでの距離を合せた距離は、鏡の焦点距離の約４倍であることが好ましい。
【００１０】
他の実施形態において、透明媒体を特徴付けるための方法は、透明媒体の２つ以上の画像を重ね合せるステップを含み、各画像は点光源から放射される光を収束鏡で反射することによって生成される。光は、実質的にレンズの中心付近の１点に収束する。光は、鏡から反射される前または後のいずれかで、透明媒体を透過する。２つ以上の画像が形成され、それぞれが固有の焦点面を有し、固有の焦点面の１つが透明媒体に対応するようになっている。画像は、単独のレンズの使用によって検出器アレイ上に重ねられてもよい。あるいは、画像は、個別の検出器アレイを備えた２つ以上のレンズを用いて形成され、検出器アレイからの対応する信号が電子的に重ね合せられてもよい。
【００１１】
本発明の装置は一般に、透明媒体を介して光を透過するための点光源を具備する。収束鏡は、実質的にレンズの光学的中心付近の位置にある点に透明媒体を介して光を反射するように設けられる。検出器アレイは、レンズから画像を受光する。画像は、上記の透明媒体の光学特性を決定するために、解析装置において解析される。
【００１２】
本発明の装置の好ましい実施形態は、透明媒体の２つ以上の画像を重ね合せる。この装置は、１つ以上の画像化システムを具備する。各システムは、透明媒体を介して光を透過するための点光源と、点光源からの光が実質的に画像化レンズの中心付近にある点で収束するように位置決めされる収束鏡と、を有する。検出器アレイは、レンズからの画像を受光するための装置に備えられている。各システムは画像を生成し、各画像は固有の焦点面を有し、固有の焦点面の１つが透明媒体に対応するようになっている。
【００１３】
本発明の実施形態は、たとえば、欠陥、非均一性、透明度、光学密度または拡散の変動などの透明媒体における光学特性を特徴付けることができる。本発明の方法は、単独の構成によって屈折欠陥、散乱欠陥、遮断欠陥をはじめとする光学的欠陥を検出することができることが好ましい。
【００１４】
本発明の目的のために、本願明細書で用いられる以下の用語は、以下のように定義される。
「ウェブ」は、１つの方向に寸法の幅を有し、直交方向に不定の長さを有する材料のシートを意味する。
「収束鏡」は、単独の点から放射される光が、鏡面からの反射後に単独の点に戻るように向けられる特に構成される鏡を意味する。
「ウェブ上の画像線」は、検出器アレイ上に現在画像を形成しているウェブの部分を意味する。
「点光源」は、単独の点の物理的な形態を伴う電磁放射線の源を意味する。
「ビームスプリッタ」は、光ビームを２つ以上の経路に分割するための鏡またはプリズムを用いる光学デバイスを意味する。
「レンズ」は、光線を曲げて収束または発散させて画像を形成する物体または物体の群を意味する。
「カメラ」は、画像を記録するために、物体からの光がフィルムまたは半導体デバイスなどの光感知材料上に集光されるさまざまなデバイスを意味する。
「検出器アレイ」は、入射光子を電気信号に変換することができる光電性デバイスのアレイを意味する。
【００１５】
本発明の利点は、添付図面に照らして考えれば、以下の詳細な説明から当業者には容易に明白となるであろう。
【００１６】
上記の図面は本発明の一実施形態について述べているが、説明に記載したように、他の実施形態もまた考えられる。すべての場合において、本開示は、説明のために本発明を示しており、限定するものではない。種々の他の修正および実施形態は、本発明の原理の範囲および精神を逸脱することなく、当業者によって考え出されることができることを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、透明媒体の光学特性を決定するのに適している。本発明は、透明媒体の少なくとも一部の２つ以上の画像を重ね合せる機構を提供する。画像は、透明媒体の光学特性を決定するために、光学的または電子的に重ね合せられる。
【００１８】
図１は、本発明の装置および方法の一実施形態を示している。一般に、画像化システム１０は、透明媒体１２の光学特性を画像化するのに適している。画像化システム１０は、光をビームスプリッタ１６に向ける点光源１４を具備している。光は、透明媒体１２を通って収束鏡１８上に透過される。次に、光は、光の第１のパスと同様の線または領域を通って、透明媒体１２を通って戻るように反射される。この線または領域を画像化領域２０と呼ぶ。収束鏡から反射され画像化領域２０を２回目に通過する光は、レンズ２２に向けられる。収束鏡１８からの光は、実質的にレンズ２２の光学的中心付近の位置でレンズ２２上の点に向けられる。カメラ２６を備える検出器アレイ２４は、レンズからの光を受光して、透明媒体１２の画像化領域２０に対応する電気信号に変換する。次に、透明媒体の画像を表す検出器アレイからの電気信号は、従来の認識技術を用いて処理または解析されてもよい。
【００１９】
図２は、折り畳んでいない図において、図１の実施形態をさらに示すために設けられている。点光源１４からの光は、収束鏡１８から反射されるまで点光源１４から扇形に広がり、透明媒体１２を通る。反射光は、ウェブ１２を２回目にも通過し、単独の点に収束する。本発明によれば、収束鏡１８からの反射後に光が収束する点は、実質的にレンズ２２の光学的中心付近にある点である。ウェブの画像は、レンズ２２を通過する光から検出器アレイ２４によって形成される。
【００２０】
本発明は、透明媒体の光学特性を画像化するのに適している。透明媒体は、目に付くほどの散乱または拡散を生じることなく、光の少なくとも一部を透過させることができる任意の材料であってもよい。透明媒体は、ポリマーフィルム、ガラス、コーティングフィルムまたはコーティングガラスから選択されることが好ましい。透明媒体は、ウェブの形態または個別の部分のいずれかで提供されることが好ましい場合がある。ウェブ画像化の場合には、ウェブが点光源によってハイライトが当てられる領域を通過するように、本発明が連続セグメントの画像またはウェブの画像化領域を提供している間、ウェブは所定の速度で進んでもよい。
【００２１】
フィルムなどの透明媒体の作製において、一般に、媒体の光学特性は実質的に均一であることが望ましい。残念なことに、作製工程は、透明媒体の望ましくない光学特性を取り入れる可能性がある。たとえば、透明媒体の光学特性は、欠陥、厚さ、非均一性、透明度、光学密度、拡散のような特性またはこれらの記載した特性の組合せを含みうる。本発明は、所望の基準から記載した特性の１つまたはすべての変動を決定するために、透明媒体に画像化することができる。
【００２２】
従来の画像化システムは、単独の構成で種々のタイプの欠陥に対処することはできない。たとえば、従来の構成は、屈折欠陥を検出すると同時に、散乱欠陥または遮断欠陥などの他の欠陥を検出することができない。本発明は、画像化される媒体の同一の部分の少なくとも２つの像を同時に画像化することができるため、単独の構成で屈折欠陥、散乱欠陥、遮断欠陥またはそれらの組合せのような光学特性に関して媒体の検査を行うことができる。
【００２３】
本発明によれば、点光源は電磁放射線を透過するために用いられる。点光源は、検出器アレイが透明媒体の画像を記録するのに十分なエネルギを提供するように選択される。当業者は、特定の検出器アレイに適合するように点光源を選択することができる。すべての従来認められている点光源は、本発明と共に使用するのに適している。点光源の限定されない実施例としては、白熱灯、光ファイバまたは発光ダイオードが挙げられる。好ましい実施形態において、源の有効サイズを限定するために、アパーチャが用いられてもよい。一般的なアパーチャサイズは、１００μｍ〜５ｍｍの範囲である。
【００２４】
好ましい実施形態において、ビームスプリッタが、２つ以上の経路に光ビームを分割するために用いられる。ビームスプリッタは、同軸照明を提供するために種々の構成で用いられてもよい。同軸照明は、ゴーストと呼ばれる１つの画像で２度現れる１つの特徴の発生を逓減するのに役立つ可能性がある。従来のビームスプリッタは、本発明と共に使用するのに適している。
【００２５】
本発明を実行する際に用いられる収束鏡は、具体的には点光源から発せられた光が、鏡面から反射した後、点に戻るように向けられるように構成される。収束鏡は、光をレンズの光学的中心付近の位置にある点に向けることが好ましい。収束鏡は、少なくとも１次元、好ましくは２次元で収束されることができる。用いられる収束鏡のタイプは、画像化システムの感度を左右する。特定の光学特性を適切に画像化するために、一定の形態の透明媒体および特定のタイプの光学特性はより高品質の鏡を必要とする。当業者は、特定の透明フィルムに必要な画像化のレベルを実現するために、鏡の品質を適合させることができる。
【００２６】
任意の実施形態において、本発明は、光路を折り畳むために平面鏡を用いて、本発明の装置に必要な物理的空間を著しく縮小してもよい。
【００２７】
レンズが、本発明の方法および装置において用いられる。レンズは、光線を曲げて収束させ、検出器アレイに画像を形成する。レンズは、検出器アレイにおける対応する位置に透明媒体の物理的な部分を位置付けるように機能する。レンズは、透明媒体の位置に対応する平面上に集光することが好ましい。
【００２８】
検出器アレイは、入射光の光子を電気信号に変換することができる光電性装置のアレイである。レンズは、検出器アレイ上に画像を形成する。検出器アレイは、画像強度を対応する電気信号の振幅に変換する。検出器アレイによって生成される信号は、レンズによって透過される光画像の電子表示である。当業者によって一般に認識されている従来の検出器アレイは、本発明と共に使用するのに適している。許容可能な検出器アレイは、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）またはフォトダイオードの１次元または２次元のアレイ、を含むことが好ましい。
【００２９】
本発明の動作は、図１の実施形態をさらに参照して説明される。画像化システム１０の構成は、点光源１４から収束鏡１８までの距離および鏡からレンズ２２の中心付近の収束点までの距離を合せた距離が鏡１８の焦点距離の約４倍に等しいように設定される。図２は、折り畳んでいない２つの光路を示している。一般に、光源１４から鏡１８までの距離は、鏡１８からレンズ２２の中心までの距離に等しい。しかし、全体の距離が鏡１８の焦点距離の４倍に実質的に近いままである限り、依然として十分な収束を維持するが、距離はわずかに等しくない可能性がある。
【００３０】
光学部品を配置する際、点光源１４の代わりにレーザダイオードを使用することが有用である。好ましい実施形態に関する一般的な配置手順は、以下のとおりである。第一に、カメラ２６、レンズ２２、ビームスプリッタ１６および収束鏡１８の中心が同軸であるように、従来の方法を用いて、ビームスプリッタ１６、収束鏡１８、レンズ２２およびカメラ２６を大まかに配置する。また、点光源１４とレンズ２２との全体の距離が上記のように４Ｆであるように、点光源１４およびレンズ２２を位置決めする。次に、点光源１４の代わりにレーザを用いて、ビームが鏡１８の中心に正確に当たるまで、ビームスプリッタ１６の位置を微調整する。続いて、レーザビームがビームスプリッタ１６の中心を通って戻るように鏡１８を調整する。次に、レーザが検出器アレイ２４の中心に当たるようにカメラ２６を調整する。この時点で、レーザを点光源１４と交換し、レンズ２２の位置を前後に調整して、光が実質的にレンズ２２の中心付近で収束するようにする。最後に、検出器アレイ２４が点から発散するときに、光によって完全に照明されるまで、カメラ２６の位置を前後に調整する。光学系が完全に配置されるまで、この処理を繰り返す必要がある場合もある。系が適切に配置されていない場合には、光学信号の正確さが失われる結果となる恐れがある。
【００３１】
図１および図２に示される実施形態において、１つの収束鏡１８のみが用いられる。したがって、光は、交差する媒体の位置に応じてわずかに異なる角度で透明媒体１２に当たる可能性がある。しかし、透明媒体１２の組成に応じて、すべての光が位置に関係なく全く同一の態様で透明媒体１２に確実に当たる必要がある場合もある。
【００３２】
別の実施形態が、図３に示されている。画像化システム３０は、透明媒体３２の光学特性を画像化するように設定される。この場合には、点光源３４は、すべての光線が平行に反射されるように収束鏡３８に対して位置決めされる。これはテレセントリック画像化と呼ばれる。点光源は、ビームスプリッタ３６を介して光を放射する。光は、平面鏡４８によって透過され、収束鏡３８に向けられる。収束鏡３８は、画像化領域４０を形成するために、透明媒体３２を通って光を平行に反射する。光は、第２の平面鏡５０から反射され、透明媒体３２を透過し、収束鏡３８および平面鏡４８からレンズ４２へ反射される。レンズ４２は、カメラ４６を備えた検出器アレイ４４において、次に電気信号に変換される光学画像を提供する。図３は、放物面鏡の焦点に配置されたとき、光線が正確に同一の態様でウェブに当たり、平面鏡から反射され、再び画像化レンズの中心の１点に収束する収束鏡に戻るように進む状態を具体的に示している。
【００３３】
図３に示されるこの実施形態に関する画像化解像度は、特定の実現方法にきわめて依存している。ウェブまたは部品の検査に有用な一般的な解像度は、検出器アレイで画像化する場合、２０μｍ〜１ｍｍの範囲であってもよい。しかし、本方法は、１００ｍｍ程度の低い解像度および１μｍ程度の高い解像度を実現することができる。唯一の制限が、収束鏡のサイズおよび精度のほか、センサアレイの画素数および感度である。
【００３４】
好ましい実施形態から生じる画像は実施には、透明媒体を通る光の経路ごとに１つの画像である２つの重ね合せ画像からなる。図２に示されているように、レンズ１４の画像化面は通常、第２のパスの面に等しい。したがって、透明媒体１２を通る第１のパスは、レンズ２２に対して焦点にない。図４ａに示される画像は、２つのパスのそれぞれからの相対的な寄与を示している。第１のパス５２は微妙な屈折欠陥５４を強調し、焦点以外にある場合には最も有効である。第２のパス５６は光散乱欠陥５８または遮断欠陥６０に対して最も感度がよい。
【００３５】
２つの画像化パスの配置によって２つの画像を重ね合せることによって、当業者は、１つの画像において２つの個別の画像の利点を認識することができ、透明媒体の光学特性の解釈のために、画像処理を簡素化し、位置精度を維持することができる。図４ｂに示される画像は、図４ａに記される２つのパスの重ね合せを示している。かき傷および粒子などの小さな散乱欠陥６２または遮断欠陥６４に関連する高周波成分を有効に捕捉し、同時に、ポリマーの流れまたは厚さの変動などの微妙な屈折欠陥６６に対して強い光学的な痕跡を提供する。
【００３６】
画像が捕捉された後、たとえば欠陥などの透明媒体の光学特性に関する情報を提供するために解析されなければならない。処理の変動を抽出するために、画像を処理するための種々の従来の方法がある。欠陥検出の場合には、可能な方法としては、欠陥を強調するために、空間または周波数に基づくフィルタリング（これに限定されるわけではない）を行い、続いて、画像を二値化するために、強度レベルの閾値化処理を行う方法が挙げられる。二値化処理後、欠陥を抽出し、解析するために、従来のブラブ解析を行うことができる。均一性解析の場合には、画像の変動性を定量化して、作製工程の変動性を定量化するために、さまざまな統計分析を行うことができる。工程の変動性または欠陥レベルはこの画像化技術によって定量化されるため、作製工程を改善および制御し、高品質のレベルに向上および維持するために、その結果を用いることができる。
【００３７】
別の実施形態において、透明媒体の画像は、光学的ではなく電子的に重ね合せられてもよい。独自の１回パス画像がシステムの組合せによって類似の利点を得ることができる種々の別の実施形態がある。このような実施形態の１つが、図５に示されている。この場合には、第１のシステム７０は透明媒体７８の平面で集光するレンズ７２によって、集光される照明を用いる。レンズ７２の焦点面は、矢印８４によって示される。これは、好ましい実施形態による第２のパスに対応する。点光源７４は、収束鏡７６の方に向いている。光は、収束鏡７６から反射されて透明媒体７８を通る。透明媒体７８を通過する光は、実質的にレンズ７２の光学的中心付近にあるレンズ７２上の点に向けられる。これが、カメラ８２に位置する検出器アレイ８０に第１の画像を提供する。
【００３８】
第２のシステム９０は、透明媒体７８の平面の前で集光するレンズ９２によって集光される照明を用い、これは好ましい実施形態による第１のパスに対応する。レンズ９２の焦点面は、矢印１０４によって示される。点光源９４は、透明媒体７８を介して収束鏡９６に向けられる。光は、収束鏡９６から反射されて、実質的にレンズ９２の光学的中心付近にあるレンズ９２上の点に向けられる。これが、カメラ１０２に位置する検出器アレイ１００に第２の画像を提供する。
【００３９】
次に、２つの検出器アレイ８０、１００からの画像出力が、結合装置１０６において電子的に重ね合せられる。結合装置の非限定例としては、複数のディジタル入力チャネルまたは専用の２進画像処理ハードウェアを備えたコンピュータが挙げられる。次に、透明媒体７８の光学特性の重ね合せた画像には、好ましい実施形態に示されるものと類似の処理が施されてもよい。図５に関して記載したような別の実施形態は、所望の特徴を強調するように２つ以上の画像化システムを個別に構成することができることから、所望のレベルの自由度を提供する。
【００４０】
本発明の一般的な原理の上記の開示および前述の詳細な説明から、当業者は、本発明が可能な種々の修正を容易に理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその等価物によってのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の等角図である。
【図２】折り畳んでいないアレイにおける図１の実施形態の等角図である。
【図３】本発明の別の実施形態の等角図である。
【図４ａ】本発明によって検出されることができる欠陥の画像である。
【図４ｂ】本発明によって検出されることができる欠陥の画像である。
【図５】本発明の別の実施形態の等角図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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