(57)【要約】      （修正有）【課題】動的シェアログラフィ検査のための方法及びシステムを提供する。【解決手段】動的シェアログラフィ法により、層状材料、特に、多孔材料を含む層状材料の非破壊検査が可能となる。この方法は、初期負荷状態（通常ゼロ負荷）に戻すことなく、例えば鋸歯方式で負荷を増加及び減少させる負荷プロファイルを使用する。このような方式で負荷プロファイルを使用することにより、参照スペックル画像が絶えず更新されて、バックグラウンドノイズが最小化され、且つ欠陥がノイズから区別される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠陥を検出するためのシェアログラフィ検査方法であって、
試験片（２６０）の最上面（２６１）を、コヒーレント光線（２１１）で照射すること、
第１のスペックルパターンを含む第１のシェアログラフィ画像を捕捉することであって、ゼロの真空圧力が前記最上面に適用されている、捕捉すること、
第１の真空圧力を前記最上面に適用すること、
前記第１の真空圧力を前記最上面に適用している間に、第２のスペックルパターンを含む第２のシェアログラフィ画像を捕捉すること、
前記第１のスペックルパターンと前記第２のスペックルパターンとを使用して、欠陥が存在するかどうかを判定すること、及び
前記最上面における真空圧力を低下させ、前記第１の真空圧力より小さく且つゼロの真空圧力より大きい第２の真空圧力を前記最上面に適用すること
を含む方法。
【請求項２】
前記第２の真空圧力を前記最上面に適用している間に、第３のスペックルパターンを含む第３のシェアログラフィ画像を捕捉すること、
前記最上面における真空圧力を上昇させ、前記第１の真空圧力より大きい第３の真空圧力を前記最上面に適用すること、
前記第３の真空圧力を適用している間に、第４のスペックルパターンを含む第４のシェアログラフィ画像を捕捉すること、及び
前記第３のスペックルパターンと前記第４のスペックルパターンを使用して、前記試験片に欠陥が存在するかどうかを判定すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のシェアログラフィ画像を捕捉することに続いて、前記シェアログラフィ検査の完了まで、前記試験片（２６０）の前記最上面（２６１）において真空圧力をゼロより大きい真空圧力に保持する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２及び前記第４のシェアログラフィ画像を捕捉した後でオフになり、前記真空圧力を前記第２の真空圧力へと低下させる前にオンになるように、前記コヒーレント光線（２１１）源を同期させることを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
複層積層板の欠陥を検出するための非破壊的方法であって、
前記複層積層板の最上面（２６１）を、コヒーレント光線（２１１）で照射すること［４２０］、
前記複層積層板の前記最上面の第１の参照スペックル画像を取得すること［４２２］であって、前記最上面が第１の真空圧力を受け［４２４］、前記第１の真空圧力が、前記第１の参照スペックル画像を取得する間０以上である、取得すること、
前記最上面の第１の試験スペックル画像を捕捉している［４２６］間に、前記第１の真空圧力より大きい第２の真空圧力を前記最上面に適用すること、
前記最上面における真空圧力を、前記第２の真空圧力より小さく且つ前記第１の真空圧力より大きい第３の真空圧力へと低下させること［４４２］、
前記第３の真空圧力を前記最上面に適用している間に前記最上面の第２の参照スペックル画像を取得すること［４４４］、
前記最上面における前記真空圧力［４４６］を、前記第２の真空圧力より大きい第４の真空圧力へと上昇させること、
前記第４の真空圧力を前記最上面に適用している間に前記最上面の第２の試験スペックル画像を捕捉すること［４４８］、
前記第２の参照スペックル画像と前記第２の試験スペックル画像とを使用して、前記複層積層板に欠陥が存在するかどうかを判定すること［４５２］
を含む方法。
【請求項６】
前記最上面（２６１）における真空圧力を、前記第４の真空圧力より小さく且つ前記第３の真空圧力より大きい第５の真空圧力へと低下させること、
前記第５の真空圧力を前記最上面に適用している間に、前記最上面の第３の参照スペックル画像を取得すること［４６４］、
前記最上面における真空圧力を、前記第４の真空圧力より大きい第６の真空圧力へと上昇させること［４６６］、
前記第６の真空圧力を前記最上面に適用している間に、前記最上面の第３の試験スペックル画像を取得すること［４６８］、及び
前記第３の参照スペックル画像と前記第３の試験スペックル画像とを使用して、前記複層積層板の間に欠陥が存在するかどうかを判定すること［４７２］
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び前記第２の試験スペックル画像を取得した後に前記コヒーレント光線（２１１）をオフにし、真空圧力を前記第３及び前記第５の真空圧力へと低下させた後にオンにするように、コヒーレント光源 （２１０）を同期させることを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複層積層板が、
化粧板（１１０）；
前記化粧板に接着接合されたパネル外板（１２０）、及び
ハニカム又はマイクロセルラ発泡体を含む、前記パネル外板に接着接合されたコア（１３０）
を含む、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項９】
前記第３及び前記第５の真空圧力が、それぞれ前記第２及び前記第４の真空圧力の１／２、１／３、又は１／４である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３の真空圧力が、前記第１の真空圧力と前記第２の真空圧力の間のデルタであり、前記第５の真空圧力が、前記第３の真空圧力と前記第４の真空圧力の間のデルタである、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３の真空圧力が前記第２の真空圧力の一部割合であり、第５の真空圧力が前記第４の真空圧力の前記一部割合であり、前記一部割合が１より小さい、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の参照スペックル画像と前記第２の試験スペックル画像とを使用して欠陥が存在するかどうかを判定することが、前記第２の試験スペックル画像から前記第２の参照スペックル画像を減算することを含む、請求項５から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の参照スペックル画像と前記第２の試験スペックル画像とを使用して欠陥が存在するかどうかを判定することが、前記化粧板（１１０）と前記パネル外板（１２０）の間に層状剥離（１６５）が存在するかどうかを判定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の参照スペックル画像と前記第２の試験スペックル画像とを使用して欠陥が存在するかどうかを判定することが、前記パネル外板（１２０）と前記コア（１３０）の間に層状剥離（１７５）が存在するかどうかを判定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の参照スペックル画像と前記第１の試験スペックル画像とを使用して前記複層積層板に欠陥が存在するかどうかを判定することを更に含む、請求項５から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第６の真空圧力が約５ｐｓｉである、請求項６に記載の方法。
【請求項１７】
コヒーレント光線（２１１）を提供するように構成されているコヒーレント光源（２１０）、
前記コヒーレント光線を拡大し（２２０）、拡大された前記コヒーレント光線を、試験片（２６０）の最上面（２６１）を照射するように方向付ける一又は複数の光学エレメント、
照射された前記試験片の前記最上面のスペックル画像を捕捉するシェアログラフィカメラ（２３０）、
前記試験片の前記最上面に対する負荷を、ゼロ負荷状態に戻すことなく、線形に増大する鋸歯パターンで増加及び減少させるように構成されている負荷システム（２５０）；及び
前記試験片の照射された前記最上面のスペックル画像を操作する画像操作システム（２４０）
を備えるシェアログラフィ検査システム（２００）。
【請求項１８】
前記負荷システム（２５０）が、真空、熱、又は機械的負荷を適用するように構成されている、請求項１７に記載のシェアログラフィ検査システム。
【請求項１９】
前記負荷システム（２５０）が、６０Ｈｚ以上の周波数で前記負荷を増加及び減少させるように構成されている、請求項１７に記載のシェアログラフィ検査システム。
【請求項２０】
前記画像操作システムが、スペックル画像を自動的に減算し、減算されたスペックル画像を視覚的に表示し、欠陥が存在するとの判定に基づいて検査を終了するように構成されている、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のシェアログラフィ検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、非破壊検査のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シェアログラフィは、表面変形を検出するために使用される非破壊検査のための方法である。これは、レーザ光を用いて試験対象の表面を照射することにより実施される。被照射面の画像が捕捉され、干渉又は「スペックル」パターンを生成するためにせん断される。次いで、試験対象の表面が、例えば真空、振動、又は熱によって生じる小さな負荷を受けている間に、別のスペックルパターンが捕捉される。シェアログラフィは、面外変形を検出するため、層状剥離といった表面の下に位置する欠陥について層状材料を検査するために特に有用である。図１Ａは、三つの層１１０、１２０、及び１３０から形成される層状材料１００を示している。層状剥離１６５は、層１１０と１２０の間に存在する。また、別の層状剥離１７５が層１２０と１３０の間に存在している。層状材料１００の最上面１０１に負荷が掛かっていないとき、面外変形はほとんど又はまったくない。対照的に、図１Ｂは、層状材料１００の最上面１０１が真空、熱、又は機械的方法による負荷を受けているときの、層状剥離１６５及び１７５にそれぞれ対応する面外変形１８５及び１９５を示している。図１Ｃのシェアログラフィ画像１９９に示すように、この方法は、無負荷状態における層状材料１００の最上面１０１のスペックルパターンを、負荷状態における最上面１０１のスペックルパターンから減算することにより、層状剥離１６５及び１７５によって生じた面外変形を検出する。
【０００３】
航空機及び他のビークルの内装に使用される材料は、高い比強度、機械的強度、及び寸法安定性を含む厳しい性能要求を受ける。また、火災の場合に放出される熱、煙、及び毒素が小さいことが望ましい。これら要件を満たすために、複層ラミネート材といった層状複合材料が使用されることが多い。図１Ｄは、例示的ビークル、例えば図１Ａに示されるような層状複合材料を有する内装を含む航空機１５０を示す。この場合、層１１０は、化粧板又は「デクラム（ｄｅｃｌａｍ）」として知られる航空機内装の可視表面に使用される一般的な材料を表している。デクラムは、通常、一又は複数のポリマー層と、一又は複数の接着層とを含んでいる。デクラムは、典型的にはパネル外板（例えば図１Ａの層１２０）の上方に位置し、一又は複数のプリプレグ接着層で形成される。このパネル外板はハニカムコア（例えば図１Ａの層１３０）の上方に位置している。デクラムで覆われたエリアといった層状複合材料を、航空機の製造の間及び航空機が運航中の欠陥について検査することは、可視表面にしか到達できないこと、大量の表面を検査しなければならないこと、及び非破壊的方法が望ましいことを含む、幾つかの困難を呈する。
【０００４】
今日まで、デクラムで覆われたエリアを検査するためのシェアログラフィの使用は、ハニカムコアの多孔性により限定された成功しか見てこなかった。欠陥が孔と同じ又は孔より小さい可能性があるため、シェアログラフィ検査のための従来の方法は、多孔材料によって生じるノイズ（例えば、非相関ノイズ又は「Ｄノイズ」）から欠陥を区別することができないという欠点を有している。したがって、当分野には、上記の欠点及び不備に対処する必要が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の教示によれば、欠陥を検出するためのシェアログラフィ検査方法が提供される。この方法は、試験片の最上面をコヒーレント光で照射すること、及びゼロ真空圧力を最上面に適用しながら第１のスペックルパターンを含む第１のシェアログラフィ画像を捕捉することを含む。第１の真空圧力を最上面に適用し、第１の真空圧力が最上面に適用されている間に第２のシェアログラフィ画像を捕捉する。第２のシェアログラフィ画像は第２のスペックルパターンを含む。次いで、第１のスペックルパターンと第２のスペックルパターンとを使用して、欠陥が存在するかどうかを決定する。次いで、最上面における真空圧力を低下させ、第１の真空圧力より小さくゼロ真空圧力より大きい第２の真空圧力を最上面に適用する。本発明の教示によれば、シェアログラフィ検査方法は、第２の真空圧力が最上面に適用されている間に捕捉することのできる、第３のスペックルパターンを含む第３のシェアログラフィ画像を更に含むことができる。最上面における真空圧力は上昇させることができ、第１の真空圧力より大きい第３の真空圧力を最上面に適用すことができる。第３の真空圧力が適用されている間に第４のシェアログラフィ画像を捕捉することができる。第４のシェアログラフィ画像は第４のスペックルパターンを含む。第３のスペックルパターンと第４のスペックルパターンとを使用して、試験片における欠陥の存在を判定することができる。
【０００６】
本発明の教示によれば、複層積層板の欠陥を検出するための非破壊的方法が提供される。この方法では、複層積層板の最上面をコヒーレント光で照射する。次いで、第１の真空圧力を受ける複層積層板の最上面の第１の参照スペックル画像を取得する。第１の真空圧力は、第１の参照スペックル画像を取得する間０以上である。最上面の第１の試験スペックル画像を捕捉している間に、第１の真空圧力より大きい第２の真空圧力を最上面に適用する。次いで、最上面における真空圧力を、第２の真空圧力より小さく第１の真空圧力より大きい第３の真空圧力へと低下させる。最上面に第３の真空圧力を適用しながら最上面の第２の参照スペックル画像を取得する。次いで、最上面における真空圧力を、第２の真空圧力より大きい第４の真空圧力へと上昇させる。第４の真空圧力を最上面に適用しながら、最上面の第２の試験スペックル画像を取得する。次いで、第２の参照スペックル画像と第２の試験スペックル画像とを使用して、複層積層板に欠陥が存在するかどうかを判定する。
【０００７】
本発明の教示によれば、シェアログラフィ検査システムが提供される。このシステムは、コヒーレント光線を提供するように構成されたコヒーレント光源、コヒーレント光線を拡大し、この拡大されたコヒーレント光線を、試験片の最上面を照射するように方向付ける一又は複数の光学エレメント、照射された試験片の最上面のスペックル画像を捕捉するシェアログラフィカメラ、及び試験片の最上面に対する負荷を増加及び減少させるよう構成された負荷システムを含む。このシェアログラフィ検査システムは、照射された試験片の最上面のスペックル画像を操作する画像操作システムも含む。
【０００８】
上記概要及び後述の詳細な記載は、例示及び説明のみを目的としており、特許請求される開示内容を制限するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書に組み込まれ、且つこの明細書の一部を構成する添付図面は、本発明を例示し、明細書と共に、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
【００１０】
【図１Ａ−Ｃ】Ａ及びＢは、それぞれ負荷状態及び無負荷状態において欠陥を含む層状複合材料を示している。Ｃは、シェアログラフィ検査により得られた面外変形を示すスペックルパターンの模式図である。
【図１Ｄ】層状複合材料を有する内装を含む航空機を示している。
【図２】本発明による例示的シェアログラフィ検査システムを示している。
【図３】本発明による例示的シェアログラフィ検査方法を示している。
【図４】真空圧力とレーザ光の適用を同期させる、本発明による例示的シェアログラフィ検査方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここから、例が添付図面に例示されている本発明の例示的実装態様を詳しく参照する。可能な場合には、同一又は類似の部品に言及するために図面全体を通して同一の参照番号が使用される。後述の説明では、本願の一部を形成する添付図面を参照する。これらの添付図面は、本発明が実施され得る特定の例示的実装態様を説明することを目的として示されている。これらの実装態様は当業者が本発明を実施することができるよう十分に詳細に記載されており、他の実装態様が利用可能であること、本発明の範囲から逸脱せずに変更を加えることができることが理解されるであろう。したがって、以下の説明は例示にすぎない。
【００１２】
本発明の実装態様は、層状材料、特に、多孔材料層を含む層状材料を非破壊的に検査する方法に対する需要に対処する。開示される動的シェアログラフィ法は、負荷プロファイルを利用して参照画像を絶えず更新し、バックグラウンドノイズを最小化する。この方法では、初期負荷状態（通常ゼロ）に戻るまで負荷を減少させることなく、例えば鋸歯式に負荷を増加及び減少させることができる。これにより、欠陥を、例えば層状材料の一又は複数の多孔層から生じる非相関ノイズから区別することが可能となる。検出可能な欠陥には、限定されないが、解体、層状剥離、亀裂、及び衝撃による損傷が含まれる。開示される動的シェアログラフィ法は、欠陥の凡その位置を認知する必要なく使用することができる。更に、開示される方法は、有利には自動化され得る。以下の実施例は多孔層による非相関ノイズの存在を克服する欠陥の検出ための方法を提供するが、本開示内容を読んだ当業者であれば、多孔層を含まない材料及び非層状材料にこの例示的方法を使用できることが分かるであろう。
【００１３】
図２は、例示的なシェアログラフィ検査システム２００を示している。シェアログラフィ検査システム２００は、コヒーレント光線２１１を提供するレーザ又は他のいずれかのソースといったコヒーレント光源２１０を含むことができる。本明細書において使用される用語、コヒーレント光又はコヒーレントビームは、一般にレーザのような点源からの、同じ波長及び位相を有する光を指す。システム２００は、コヒーレント光線２１１を拡大して検査対象である試験片２６０に向かって方向付けることのできるビーム拡大器２２０又は他の光学エレメントを更に含む。シェアログラフィカメラ２３０は、照射された最上面２６１上のスペックルパターンの画像を捕捉する。用語「スペックルパターン」は、本明細書では用語「スペックル画像」と互換可能に使用され、これは、シェアログラフィ画像に埋め込まれている。
【００１４】
当業者であれば、シェアログラフィカメラ２３０が電荷結合素子（「ＣＣＤ」）画像センサ、レンズ及び／又は他の光学エレメント、並びに画像せん断装置を含み得ることが分かるであろう。画像せん断装置は、例えば、一対の横方向にずれた（「せん断」）画像を生成するプリズム及び偏光子とすることができる。シェアログラフィカメラは、複数の機能を提供する。このカメラは、試験対象から反射された画像を受け取り、ほぼ一直線上にある二つの異なる対象点から散乱した一対の横方向にずれた非並行な画像を、プリズムを用いて生成する。偏光子は、二つのせん断画像が互いに干渉し合ってシェアログラフィ画像にスペックルパターンを生成することを可能にする。シェアログラフィカメラ２３０はまた、埋め込まれたスペックルパターンを含むシェアログラフィ画像を、ＣＣＤセンサを用いて捕捉する。シェアログラフィカメラ２３０の例には、Ｌａｓｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（Ｎｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，ＰＡ）によって製造されるデジタルシェアログラフィカメラモデルＶＨ−５２００  ＶＧが含まれる。
【００１５】
シェアログラフィ検査システム２００は、画像操作システム、例えば、捕捉された画像を操作するソフトウエアを含むコンピュータ２４０も含むことができる。画像化ソフトウエアの例には、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ）のＮＩ  Ｖｉｓｉｏｎ及びＭａｔｈｗｏｒｋｓ社（Ｎａｔｉｃｋ，ＭＡ）のＩｍａｇｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｏｏｌｂｏｘが含まれる。当業者であれば、他の構成要素がシステム２００に含まれ得ることを理解するであろう。例えばビームスプリッタ、レンズ、ミラー、及び他の光学エレメントを使用して、コヒーレント光を拡大、方向付け、及び収集することができること、及び他のソフトウエア／装置を使用してスペックルパターン及びシェアログラフィ画像を捕捉、操作及び表示することができる。
【００１６】
例示的シェアログラフィ検査システム２００は、試験片に負荷を掛けるための負荷システムを更に含むことができる。負荷システム又は負荷構成要素は、圧力、熱、及び／又は機械的負荷を使用して試験片に負荷を掛けることができる。異なる負荷システムを、特定の検査状況に使用できることを理解されたい。選択される負荷の種類及び負荷システムは、試験片の組成、欠陥の大きさ、及び検査エリアの大きさを含む複数の要因に応じて決まる。例えば、特定の状況では、多孔性の複合材料を検査するために真空システムが有利である一方で、非多孔性の複合材料を検査するために熱又は音響負荷を使用することができる。図２は、試験片２６０の一部を囲む例示的真空システム２５０を示している。例示的実施形態では、真空システム２５０は、シェアログラフィ検査システムの他の構成要素の一部又は全部を封入し得る。真空システム２５０は、負荷条件及び非負荷条件を提供するために、試験片２６０に真空を適用することができる。例えば、真空システム２５０は、急速なサイクル速度、例えば６０Ｈｚ以上の周波数で一連の真空圧力を適用することができる。
【００１７】
一般に、シェアログラフィ検査システム２００は以下のように動作する。コヒーレント光源２１０、例えばレーザは、ビーム拡大器２２０によって拡大されるコヒーレント光線２１１を提供する。拡大されたコヒーレント光２２１は、ビーム拡大器２２０から出て、真空システム２５０内部に封入された試験片２６０の部分の最上面２６１を照射するように方向付けられる。本明細書では、試験片２６０は、被加工物又は試験対象とも呼ぶ。試験片２６０は、一又は複数の層から形成されたいずれかの材料とすることができる。例には、限定されないが、多プライタイヤ、化粧板、発泡断熱材、及び熱防護システム（ＴＰＳ）が含まれる。照射された最上面２６１は、シェアログラフィカメラ２３０により画像化することができる。得られたスペックル画像は、参照スペックル画像として利用することができる。参照スペックル画像が捕捉されたら、真空システム２５０は、試験片２６０の最上面２６１に負荷を掛ける真空を適用することができる。試験スペックル画像はシェアログラフィカメラ２３０によって捕捉することができる。次いで、画像化ソフトウエアを含むコンピュータ２４０は、参照スペックル画像と試験スペックル画像とを比較することができる。次いで、欠陥の存在を、試験スペックル画像と参照スペックル画像とを比較することにより判定することができる。例えば、参照スペックル画像を試験スペックル画像から減算することができ、次いでオペレータ／技術者は減算された画像を閲覧して欠陥が存在するかどうかを判定することができる。加えて、例えば、オペレータ／技術者による閲覧に先立って欠陥を区別し易くするためにフィルタリングすることにより、画像を更に処理することができる。他の例示的実施形態では、オペレータ／技術者の判断を、欠陥認識ソフトウエアを用いて欠陥の存在を判定することにより無くすことができる。
【００１８】
図３は、鋸歯パターンで（例えば線形に増大する鋸歯パターンで）真空圧力を上昇及び低下させることができる、複合層状材料を検査するための本発明による例示的な動的シェアログラフィ法３００を示している。図面に示すように、真空圧力の上昇は、真空圧力が直前のスペックル画像が捕捉された時点の真空圧力より大きくなることを指す。同様に、真空圧力の低下は、真空圧力をが直前のスペックル画像が捕捉された時点の真空圧力より小さくなることを指す。図３は、検査の間の時間に対して適用される真空圧力の観点から方法３００を示している。３１０では、真空は適用されておらず、したがって試験片の最上面に負荷が掛かっていない。本明細書では、これをゼロ負荷状態とも呼ぶ。ゼロ負荷状態は、例えば、大気圧、例えば、雰囲気圧又は海面レベルでの大気圧とすることができる。試験片の最上面の第１の参照スペックル画像はこの状態で捕捉される。次いで、３２０において、真空を試験片に適用し、第１の真空圧力で第１の試験スペックル画像を捕捉する。この時点で、コンピュータは、第１の参照スペックル画像と第１の試験スペックル画像とを比較し、欠陥が存在するかどうかを判定することができる。当業者であれば、その場合オペレータが第１の試験スペックル画像から減算された第１の参照スペックル画像を閲覧して欠陥が存在するかどうかを判定することのできる、非自動化手順も適用可能であることが分かるであろう。
【００１９】
３３０に示すように、真空圧力を第２の真空圧力へと低下させることができる。この第２の真空圧力は、第１の真空圧力の一部割合、例えば、第１の圧力の二分の一（１／２）、三分の一（１／３）、四分の一（１／４）などとすることができるが、初期状態、例えばゼロ真空圧力より大きく、第１の真空圧力より小さい真空圧力でなければならない。この一部割合は１より小さくなければならない。次いで、第２の参照スペックル画像を第２の真空圧力において捕捉することができる。
【００２０】
次いで３４０では、真空圧力を、第１の真空圧力より大きい第３の真空圧力へと上昇させることができる。試験片の最上面の第２の試験スペックル画像を、第３の真空圧力において捕捉することができる。この時コンピュータ又はオペレータは、第２の参照スペックル画像と第２の試験スペックル画像とを使用して、欠陥が存在するかどうかを判定することができる。欠陥が検出される場合、試験を停止し、検査を完了させることができる。
【００２１】
欠陥が検出されずに検査が完了しない場合、３５０に示すように、真空圧力を第４の真空圧力へと低下させることができる。３５０における第４の真空圧力は、３４０の第３の真空圧力の一部割合、例えば、二分の一、三分の一、四分の一などとすることができるが、ゼロ真空圧力よりは大きい。特定の例示的方法では、この一部割合は、第１の真空圧力に対する第２の真空圧力と同じとすることができる。換言すれば、第２の真空圧力が第１の真空圧力の二分の一である場合、第４の真空圧力は第３の真空圧力の二分の一とすることができる。他の実施例では、第２の真空圧力は、初期状態（無負荷）と第１の真空圧力の間のデルタとすることができる。第４の真空圧力は、第２の真空圧力と第３の真空圧力の間の同じデルタとすることができる。例えば、第２の真空圧力が初期無負荷状態と第１の真空圧力の間の中間点である場合、第４の真空圧力は、第２の真空圧力と第３の真空圧力の間の中間点とすることができる。次いで、第３の参照スペックル画像を第４の真空圧力において捕捉することができる。
【００２２】
次いで、真空圧力を３６０における第５の真空圧力へと上昇させることができる。３６０における第５の真空圧力は、第３の真空圧力より大きい。試験片の最上面の第３の試験スペックル画像を捕捉することができる。この時コンピュータ又はオペレータは、第３の参照スペックル画像と第３の試験スペックル画像とを使用して、欠陥が存在するかどうかを判定することができる。欠陥が検出される場合、試験を停止することができる。
【００２３】
欠陥が検出されない場合、真空圧力の上昇及び低下と、本明細書に記載される方式での参照及び試験スペックル画像の捕捉を繰り返すことができる。例えば、例示的方法３００は、最大真空圧力が約５ｐｓｉに到達するまで継続することができる。例示的方法３００は、捕捉されたスペックル画像内の欠陥がＤノイズから識別可能になるまで継続することができる。図３では時間が絶対値でなく相対的に示されていることを理解されたい。図３では点として示されているが、３３０及び３５０における真空圧力は、例えば、参照画像の取得が可能であるように、一定の期間にわたって一定に保持できる。同様に、３２０、３３０、及び３６０における真空圧力は、試験画像の取得が可能であり、欠陥の判定が検査の終了又は継続に先立って実施できるように、一定の期間にわたって一定に保持できる。換言すれば、真空圧力は、真空圧力を初期状態（例えば大気圧又は雰囲気圧）に戻るまで低下させることなく上昇及び低下させることができるが、真空圧力は、スペックル画像の取得が可能であるように、例えば図３に示す山３２０、３４０、及び３６０と谷３３０及び３５０において、一定の期間にわたって一定に保持できる
【００２４】
代替的に、３１０において試験片の最上面に初期負荷が適用されている状態で、動的シェアログラフィ検査を開始することができる。この場合、初期負荷は、真空圧力がそれを下回ることのない真空圧力を表わす。例えば、図３に示すように、３２０、３３０、３４０、３５０、及び３６０における真空圧力は、検査の間、３１０における初期真空圧力以下になることはない。真空圧力が、ゼロに戻ることも、３１０で第１の参照画像が取得される時点の真空圧力を下回ることもないため、参照スペックル画像はＤノイズを最小化するように絶えず更新される。
【００２５】
開示される動的シェアログラフィ法により、特にマイクロセルラ発泡層を含む層状複合材料内の、欠陥の検出が可能となる。本明細書に開示されるように、適用される負荷（例えば真空圧力）は、ゼロ又は初期負荷状態に戻ることなく上昇及び低下させる。例えば３２０における第１の上昇負荷において、マイクロセルラ層の孔は欠陥に合わせて拡大する。拡大した孔からの信号（例えばＤノイズ）が拡大した欠陥からの信号を遮蔽する場合、欠陥が検出されないことがある。別の参照画像を取得するために、例えば３３０及び３５０において負荷を低下させると、孔及び欠陥の拡大は低減するが、拡大していないそれらの初期状態に戻ることはない。例えば３４０及び３６０において負荷を更に上昇させると、最終的に孔はそれ以上拡大しなくなるが、欠陥は拡大し続ける。この時点で、欠陥からの信号が孔からのノイズを上回り、試験画像と参照画像との比較により欠陥が示される。
【００２６】
図４は、動的シェアログラフィ法３００における、真空圧力とレーザによる試験片の照射との同期を示している。真空圧力及びレーザの一方又は両方を同期させることにより、ノイズを低減することができるか、場合によっては消滅させることができ、これにより欠陥の検出精度を上げることができる。４１０では、試験片の最上面の一部が真空システムの内部に位置するように試験片を真空システム内に配置し、検査を開始することができる。４２０では、レーザをオンにし、試験片の最上面の前記部分を照射することができる。４２２において第１の参照画像を捕捉する。
【００２７】
４２４で第１の真空圧力を適用し、４２６で第１の試験画像を捕捉する。次いで４２８でレーザをオフにする。４３０に示されるように、画像化ソフトウエアを含むコンピュータは、第１の試験画像と第１の参照画像を使用して、欠陥が検出されるかどうかを判定する。欠陥が検出される場合、４３５において検査を任意で停止することができる。
【００２８】
欠陥が検出されない場合、４４０において、レーザをオンにすることにより検査を継続することができる。次いで４４２において、真空圧力を、第１の真空圧力の一部割合であるがゼロ真空圧力より大きい真空圧力をへと低下させる。他の実施例では、真空圧力は、初期状態と第１の真空圧力の間のデルタ圧力（例えば二つの圧力の中間点）へと低下させることができる。４４４で第２の参照画像を捕捉する。
【００２９】
４４６では、真空圧力を、第１の真空圧力より大きい第２の真空圧力へと上昇させる。４４８では第２の試験画像を捕捉し、次いで４５０でレーザをオフにする。このとき４５０では、画像化ソフトウエアを含むコンピュータは、第２の試験画像と第２の参照画像とを使用して、欠陥が検出されるかどうかを判定することができる。欠陥が検出される場合、４５５において検査を任意で停止することができる。
【００３０】
欠陥が検出されない場合、４６０において、レーザをオンにすることにより検査を継続することができる。次いで４６２において、真空圧力を、第２の真空圧力の一部割合であるがゼロ真空圧力より大きい真空圧力をへと上昇させることができる。他の実施例では、圧力を、４４２と同じデルタだけ低下させることができ、例えば、真空圧力を、第２の真空圧力と低下させた４４２の真空圧力の中間点へと低下させることができる。４６４で第３の参照画像を補足する。
【００３１】
４６６では、真空圧力を、第２の真空圧力より大きい第３の真空圧力へと上昇させる。４６８では第３の試験画像を捕捉し、次いで４７０でレーザをオフにする。４７２に示されるように、画像化ソフトウエアを含むコンピュータは、第３の試験画像と第３の参照画像とを使用して、欠陥が存在するかどうかを判定することができる。欠陥が検出される場合、４７５において検査を任意で停止することができる。欠陥が検出されない場合、４８０において、真空圧力を上昇させて参照スペックル画像を捕捉する上記ステップ、及び次いで真空圧力を直前に上昇させた真空圧力の一部割合へと低下させて試験スペックル画像を補足する上記ステップを繰り返すことにより、検査を継続することができる。これらステップは必要に応じて繰り返すことができる。例えば、検査は、欠陥が検出されるまで、又は所定の終点に達するまで、継続することができる。マイクロセルラ発泡体を含む複合材料の検査の場合、５ｐｓｉより大きい真空圧力はマイクロセルラ発泡体を損傷させ得るため、所定の終点は５ｐｓｉとすることができる。
【００３２】
本明細書の開示内容を読んだ当業者であれば、複数の理由で参照スペックル画像と試験スペックル画像とを比較した後に検査を停止する（例えば、４５５、４７５で）こともできることが分かるであろう。例えば、検査は、適用される真空圧力が閾値に到達したときに停止することができる。デクラムの例では、検査は、適用される真空圧力が約５ｐｓｉに到達したときに停止することができる。代替的には、検査は、Ｄノイズプラトーの直後に停止することができる。
【００３３】
開示される方法の一部又は全部は、有利には自動化することができる。例えば、真空圧力の上昇又は低下を、真空圧力の変更を制御するコンピュータを用いることにより、オペレータなしで達成することができる。これにより、オペレータに依存する方法と比較してより広いエリアが検査できるように、加速された速度で検査を進行させることができる。自動化は更に、画像処理及びパターン認識ソフトウエアを用いることにより、欠陥が存在するかどうかを判定することを含むことができる。これは、熟練技術者が検査を実施する必要を回避し、結果の一貫性を向上させることができる。
【００３４】
更に、本開示は下記の条項による実施例を含む。
１．試験片の最上面をコヒーレント光線で照射すること；第１のスペックルパターンを含む第１のシェアログラフィ画像を捕捉することであって、ゼロ真空圧力が最上面に適用される、捕捉すること；第１の真空圧力を最上面に適用すること；第１の真空圧力を最上面に適用している間に、第２のスペックルパターンを含む第２のシェアログラフィ画像を捕捉すること；第１のスペックルパターンと第２のスペックルパターンとを用いて欠陥が存在するかどうかを判定すること；及び最上面における真空圧力を低下させ、第１の真空圧力より小さく且つゼロ真空圧力より大きい第２の真空圧力を最上面に適用することを含む、欠陥を検出するためのシェアログラフィ検査方法。
２．第２の真空圧力を最上面に適用している間に、第３のスペックルパターンを含む第３のシェアログラフィ画像を捕捉すること；最上面における真空圧力を上昇させ、第１の真空圧力より大きい第３の真空圧力を最上面に適用すること；第３の真空圧力を適用している間に、第４のスペックルパターンを含む第４のシェアログラフィ画像を捕捉すること；及び第３のスペックルパターンと第４のスペックルパターンとを使用して、試験片に欠陥が存在するかどうかを判定することを更に含む、条項１の方法。
３．第１のシェアログラフィ画像を補足することに続いて、シェアログラフィ検査の完了まで、試験片の最上面における真空圧力をゼロより大きい真空圧力に保持する、条項１又は２の方法。
４．第２及び第４のシェアログラフィ画像を捕捉した後でオフになり、真空圧力第２の真空圧力へと低下させる前にオンになるように、コヒーレント光源を同期させすることを更に含む、条項２の方法。
５．複層積層板の最上面をコヒーレント光線で照射すること；複層積層板の最上面の第１の参照スペックル画像を取得することであって、最上面が第１の真空圧力を受けており、第１の真空圧力が、第１の参照スペックル画像の取得の間ゼロ（０）以上である、取得すること；最上面の第１の試験スペックル画像を捕捉している間に、第１の真空圧力より大きい第２の真空圧力を最上面に適用すること；最上面における真空圧力を、第２の真空圧力より小さく且つ第１の真空圧力より大きい第３の真空圧力へと低下させること；第３の真空圧力を最上面に適用している間に最上面の第２の参照スペックル画像を取得すること；最上面における真空圧力を、第２の真空圧力より大きい第４の真空圧力へと上昇させること；第４の真空圧力を最上面に適用している間に最上面の第２の試験スペックル画像を取得すること；及び第２の参照スペックル画像と第２の試験スペックル画像とを使用して複層積層板に欠陥が存在するかどうかを判定すること［４５２］を含む、複層積層板の欠陥を検出するための非破壊的方法。
６．最上面における真空圧力を、第４の真空圧力より小さく且つ第３の真空圧力より大きい第５の真空圧力へと低下させること；第５の真空圧力を最上面に適用している間に最上面の第３の参照スペックル画像を取得すること；最上面における真空圧力を、第４の真空圧力より大きい第６の真空圧力へと上昇させること；第６の真空圧力を最上面に適用している間に最上面の第３の試験スペックル画像を取得すること［４６８］；及び第３の参照スペックル画像と第３の試験スペックル画像とを使用して複層積層板の間に欠陥が存在するかどうかを判定することを更に含む、条項５の方法。
７．第１及び第２の試験スペックル画像を取得した後にコヒーレント光線をオフにし、真空圧力を第３及び第５の真空圧力へと低下させた後にオンにするように、コヒーレント光源を同期させることを更に含む、条項６の方法。
８．複層積層板が：化粧板；化粧板に接着接合されたパネル外板；及びパネル外板に接着接合されたコアを含み、コアがハニカム又はマイクロセルラ発泡体を含む、条項５又は６の方法。
９．第３及び第５の真空圧力が、第２及び第４の真空圧力の１／２、１／３、又は１／４である、条項６の方法。
１０．第３の真空圧力が、第１の真空圧力と第２の真空圧力の間のデルタであり、第５の真空圧力が第３の真空圧力と第４の真空圧力の間のデルタである、条項６の方法。
１１．第３の真空圧力が第２の真空圧力の一部割合であり、第５の真空圧力が第４の真空圧力の同一部割合であり、この一部割合は１より小さい、条項７の方法。
１２．第２の参照スペックル画像と第２の試験スペックル画像とを使用して欠陥が存在するかどうかを判定することが、第２の試験スペックル画像から第２の参照スペックル画像を減算することを含む、条項５から１１のいずれか一つの方法。
１３．第２の参照スペックル画像と第２の試験スペックル画像とを使用して欠陥が存在するかどうかを判定することが、化粧板とパネル外板の間に層状剥離１６５が存在するかどうかを判定することを含む、条項８の方法。
１４．第２の参照スペックル画像と第２の試験スペックル画像とを使用して欠陥が存在するかどうかを判定することが、パネル外板とコアの間に層状剥離が存在するかどうかを判定することを含む、条項８の方法。
１５．第１の参照スペックル画像と第１の試験スペックル画像とを使用して複層積層板に欠陥が存在するかどうかを判定することを更に含む、条項５から１４のいずれか一つの方法。
１６．第６の真空圧力が約５ｐｓｉである、条項６の方法。
１７．コヒーレント光線を提供するように構成されたコヒーレント光源；コヒーレント光線を拡大し、拡大されたコヒーレント光線を、試験片の最上面を照射するように方向付ける、一又は複数の光学エレメント；照射された試験片の最上面のスペックル画像を捕捉するシェアログラフィカメラ；ゼロ負荷状態に戻すことなく、線形に増大する鋸歯パターンで、試験片の最上面に掛かる負荷を増加及び減少させるように構成された負荷システム；及び照射された試験片の最上面のスペックル画像を操作する画像操作システムを備えるシェアログラフィ検査システム。
１８．負荷システムが、真空、熱、又は機械的負荷を適用するように構成されている、条項１７のシェアログラフィ検査システム。
１９．負荷システムが、６０Ｈｚ以上の周波数で負荷を増加及び減少させるように構成されている、条項１７のシェアログラフィ検査システム。
２０．画像操作システムが、スペックル画像を自動的に減算し、減算されたスペックル画像を視覚的に表示し、欠陥が存在するとの判定に基づいて検査を終了するように構成されている、条項１７から１９のいずれか一つのシェアログラフィ検査システム。
【００３５】
本発明について、一又は複数の実施形態を用いて説明したが、特許請求の精神及び範囲から逸脱することなく、示されている実施例に変更及び／又は修正を行うことができる。例えば、プロセスが一連の作用又は事象として記載されているが、本発明はそのような作用又は事象の順番に限定されないことが分かるであろう。そのような作用は、異なる順番で、且つ／又は、本明細書に記載されたものとは別の作用又は事象と同時に起こることがある。例えば、方法のステップを、第１、第２、第３などとして記載した。本明細書において使用されるこれら用語は、互いに対する相対的順序のみを指し、例えば、第１は第２の前に起こる。さらに、本発明の一又は複数の態様又は実装態様に従って方法論を実施するために、すべてのプロセス段階が必要とされるわけではない。構造的構成要素及び／又は処理段階を追加することができるか、又は既存の構造的構成要素及び／又は処理段階を除去又は修正できることがわかるであろう。更に、本明細書に示された作用のうちの一又は複数は、一又は複数の別個の作用及び／又は段階で実行されることがある。加えて、用語「含んでいる」「含む」「有している」「有する」「伴う」またはそれらの変形が明細書と特許請求の範囲のどちらかで使用されている限り、こうした用語は、用語「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包括的であることが意図されている。「〜のうちの少なくとも一つ」という表現は、列挙された項目のうちの一又は複数を選択できることを意味するために使用される。本明細書で使用される、例えばＡ及びＢなどのアイテムの列挙に関する「一又は複数の」という表現は、Ａだけ、Ｂだけ、又はＡとＢを意味する。「〜のうちの少なくとも一つ」という表現は、列挙された項目のうちの一又は複数を選択できることを意味するために使用される。更に、考察及び特許請求の範囲で、他方における一方など二つの材料に対して使用された「における、上（ｏｎ）」という用語は、材料間の少なくともいくらかの接触を意味するのに対し、「上方（ｏｖｅｒ）」は、複数の材料が接近しているが、一又は複数の追加的な介在する材料を伴う可能性があり、接触は可能だが必須ではないことを意味する。「上に（ｏｎ）」又は「上方に（ｏｖｅｒ）」のいずれも、本明細書で使用される場合、何らかの方向性を示すわけではない。「等角の」という用語は、下にある材料の角度が等角の材料によって保護されるコーティング材を形容する。「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、例示された実装態様に対するプロセス又は構造の不適合を生じさせない限り、列挙された値を幾らか変更してもよいことを示す。最後に、「例示的な」は、記述が、理想的であることを示唆するというよりむしろ例として使用されることを示す。本明細書の開示内容の仕様及び実践を検討することにより、当業者には本開示の他の実装態様が明らになるだろう。本明細書及び実施例は例示のみを目的とすることが意図されており、本発明の真の範囲及び精神は、特許請求の範囲によって示されている。
【００３６】
本出願において使用される相対位置の用語は、被加工物の方向に関係なく、被加工物の従来の平面又は作業面に平行な平面に基づき定義される。本出願において使用される「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」又は「横方向（ｌａｔｅｒａｌ）」という用語は、被加工物の方向付けに関わらず、被加工物の従来の平面又は作業面に平行な平面として定義される。「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」という用語は、水平に直交する方向を指す。「に（おける）、上に（で）（ｏｎ）」「側面（「側壁」においてのように）」「高い」「低い」「上方（ｏｖｅｒ）」「最上部（ｔｏｐ）」「下」などの用語は、被加工物の方向に関係なく、被加工物の最上面にある従来の平面又は作業面に対して定義されている。
【図１Ａ−Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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