(57)【要約】      （修正有）【課題】試験、検査、及び計測に関し、具体的には、試験、検査、計測、及びその他の使用に用いることができる真空システム及び方法を提供する。【解決手段】真空システム１００、及び真空システムの使用を含みうる、ワークピース１０４を検査するための方法であって、真空システム１００は、真空チャンバ１０８の少なくとも一部を画定するハウジング１０６と、振動して真空チャンバの容積を変化させるハウジング１０６内のピストン１１２と、真空チャンバ１０８と流体連通する第１のバルブ１１８及び第２のバルブ１２０と、第２のバルブ１２０及び真空チャンバ１０８と流体連通するフード１２４とを含みうる。真空システム１００は、急速な周波数での真空システムサイクル、したがって真空圧力サイクルを可能にする高速バルブを含みうる。【選択図】図１
2019060846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを検査するための真空システム（１００）であって、
真空チャンバ（１０８）の少なくとも一部を画定するハウジング（１０６）と、
振動することにより前記真空チャンバのチャンバ容積を変化させるように構成された、前記ハウジング内のピストン（１１２）と、
前記真空チャンバと流体連通する第１のバルブ（１１８）であって、前記第１のバルブを通る前記真空チャンバへのガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を可能にする第１の開位置と、前記第１のバルブを通る前記真空チャンバへの前記ガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を防止する第２の閉位置とを含む第１のバルブと、
前記真空チャンバと流体連通する第２のバルブ（１２０）であって、前記第２のバルブを通る前記真空チャンバへの前記ガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を可能にする開位置と、前記第２のバルブを通る前記真空チャンバへの前記ガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を防止する閉位置とを含む第２のバルブと、
前記第２のバルブ及び前記真空チャンバと流体連通するフード（１２４）であって、前記第２のバルブは、開位置にあるときには前記第２のバルブを通って前記真空チャンバと前記フードとの間に前記ガスが流れることを可能にし、前記閉位置にあるときには前記第２のバルブを通って前記真空チャンバと前記フードとの間に前記ガスが流れることを防止するフードと
を備える真空システム。
【請求項２】
前記フード（１２４）は、前記検査中に前記真空システムによって前記ワークピース（１０４）の表面（１０２）に真空力が加えられている間、前記ワークピースの前記表面に配置されるように構成されている、請求項１に記載の真空システム。
【請求項３】
前記ワークピース（１０４）の検査中に起動及び停止するように構成されたレーザ（１２８）であって、前記起動中に前記ワークピースの前記表面（１０２）を照射するレーザビーム（１３０）を放射するレーザを更に備える、請求項２に記載の真空システム。
【請求項４】
前記ワークピースの前記検査中に前記ワークピース（１０４）の前記表面（１０２）を撮像するように構成されたカメラ（１３２）を更に備える、請求項３に記載の真空システム。
【請求項５】
前記第１のバルブ（１１８）及び前記第２のバルブ（１２０）の少なくとも１つは、ソレノイド空気圧バルブである、請求項１に記載の真空システム。
【請求項６】
前記ピストン（１１２）は、０．１ヘルツから１０００ヘルツの周波数範囲で第１の位置から第２の位置まで移動し前記第１の位置に戻るように構成され、前記第１の位置では前記チャンバ容積が最大チャンバ容積であり、前記第２の位置では前記チャンバ容積が最小チャンバ容積である、請求項１に記載の真空システム。
【請求項７】
少なくとも一部が前記ハウジング（１０６）によって画定されたドライバチャンバ（１１０）と、
前記ピストン（１１２）に連結され、前記ドライバチャンバ内に配置されたドライバ（１１６）であって、前記真空チャンバ（１０８）から前記ドライバチャンバを隔てる前記ピストンを振動させるように構成されたドライバと
を更に備える、請求項１に記載の真空システム。
【請求項８】
ワークピースを検査するためのシェアログラフィーシステムであって、
真空システム（１００）を備え、前記真空システム（１００）は、
真空チャンバ（１０８）の少なくとも一部を画定するハウジング（１０６）と、
振動することにより前記真空チャンバのチャンバ容積を変化させるように構成された、前記ハウジング内のピストン（１１２）と、
前記真空チャンバと流体連通する第１のソレノイド空気圧バルブ（１１８）であって、前記第１のソレノイド空気圧バルブを通る前記真空チャンバへのガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を可能にする第１の開位置と、前記第１のソレノイド空気圧バルブを通る前記真空チャンバへの前記ガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を防止する第２の閉位置とを含む第１のソレノイド空気圧バルブと、
前記真空チャンバと流体連通する第２のソレノイド空気圧バルブ（１２０）であって、前記第２のソレノイド空気圧バルブを通る前記真空チャンバへの前記ガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を可能にする開位置と、前記第２のソレノイド空気圧バルブを通る前記真空チャンバへの前記ガスの取り込み及び前記真空チャンバからの前記ガスの排出を防止する閉位置とを含む第２のソレノイド空気圧バルブと、
前記第２のソレノイド空気圧バルブ（１２０）及び前記真空チャンバ（１０８）と流体連通するフード（１２４）であって、前記第２のソレノイド空気圧バルブは、前記開位置にあるときには前記第２のソレノイド空気圧バルブを通って前記真空チャンバと前記フードとの間に前記ガスが流れることを可能にし、前記閉位置にあるときには前記第２のソレノイド空気圧バルブを通って前記真空チャンバと前記フードとの間に前記ガスが流れることを防止するフードと、
前記ワークピース（１０４）の検査中に起動及び停止するように構成されたレーザ（１２８）であって、前記起動中に前記ワークピースを照射するレーザビームを放射するレーザと、
前記ワークピースの検査中に前記ワークピースを撮像するように構成されたカメラ（１３２）と、
前記ワークピース（１０４）の検査中に前記真空システム（１００）、前記レーザ（１２８）、及び前記カメラ（１３２）の作動を調整するように構成されたコントローラ（１３４）と
を備えるシェアログラフィーシステム。
【請求項９】
前記ピストン（１１２）は、０．１ヘルツから１０００ヘルツの周波数範囲で第１の位置から第２の位置まで移動し前記第１の位置に戻るように構成され、前記第１の位置では前記チャンバ容積が最大チャンバ容積であり、前記第２の位置では前記チャンバ容積が最小チャンバ容積であり、
前記コントローラ（１３４）は、前記ワークピース（１０４）の検査中に前記ピストンの作動を調整するように構成されている、請求項８に記載のシェアログラフィーシステム。
【請求項１０】
少なくとも一部が前記ハウジング（１０６）によって画定されたドライバチャンバ（１１０）と、
前記ピストン（１１２）に連結され、前記ドライバチャンバ内に配置されたドライバ（１１６）であって、前記真空チャンバ（１０８）から前記ドライバチャンバを隔てる前記ピストンを振動させるように構成されたドライバと
を更に備える、請求項８に記載のシェアログラフィーシステム。
【請求項１１】
ワークピースを検査するための方法（２００）であって、
大気圧で前記ワークピース（１０４）の表面（１０２）の第１の画像を取得すること［工程２０４］と、
真空システム（１００）を用いて、前記ワークピースの前記表面に加えられる真空圧力を前記大気圧から第１の真空圧力まで上昇させること［工程２０６］と、
前記第１の真空圧力で前記ワークピースの前記表面の第２の画像を取得すること［工程２０８］と、
前記ワークピースの前記表面に加えられる前記真空圧力を前記大気圧まで低下させることなく前記第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させることであって、前記第２の真空圧力は前記第１の真空圧力よりも低く前記大気圧よりも高い、前記真空圧力を低下させること［工程２１２］と、
前記第２の真空圧力で前記ワークピースの前記表面の第３の画像を取得すること［工程２１４］と、
前記ワークピースの前記表面に加えられる前記真空圧力を前記大気圧まで低下させることなく前記第２の真空圧力から第３の真空圧力まで上昇させることであって、前記第３の真空圧力は前記第１の真空圧力よりも高い、前記真空圧力を上昇させること［工程２１６］と
を含む方法（２００）。
【請求項１２】
前記第１の画像は第１の基準画像であり、前記方法は、
前記第１の真空圧力が前記表面に加えられている間、レーザ（１２８）により出力されるレーザビーム（１３０）を用いて前記ワークピース（１０４）の前記表面（１０２）を照射することと、
前記表面が前記レーザビームで照射されている間、前記表面の第１の検査画像である前記第２の画像の前記取得を実施することと、
前記第２の真空圧力が前記表面に加えられている間、前記レーザビームを用いて前記表面を照射することと、
前記表面が前記レーザビームで照射されている間、第２の基準画像である前記第３の画像の前記取得を実施することと
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記表面（１０２）に加えられる真空圧力を前記第１の真空圧力から前記第２の真空圧力まで低下させる間、前記レーザビーム（１３０）による前記表面の前記照射を取り除くことを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ワークピースの欠陥を示す前記第１の検査画像と前記第１の基準画像との差を検出するために前記第１の検査画像と前記第１の基準画像を比較すること［工程２２０］を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
第１のワークピース層が第２のワークピース層から分離していることを示す、前記第１の検査画像と前記第１の基準画像との差を検出することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記大気圧から前記第１の真空圧力まで前記真空圧力を上昇させることは、
真空チャンバの容積を増加させ、且つ前記チャンバ内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストンを移動させることと、
前記真空チャンバ及び前記ワークピースの前記表面と流体連通するバルブを開放することと
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の真空圧力から前記第２の真空圧力まで前記真空圧力を低下させることは、
前記真空チャンバ（１０８）の前記容積を減少させ、且つ前記チャンバ内の前記チャンバ真空圧力を低下させるように前記ピストン（１１２）を移動させることと、
前記真空チャンバ及び前記ワークピースの前記表面と流体連通する前記バルブ（１１８）、（１２０）を開放することと
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記バルブは第１のソレノイド空気圧バルブ（１１８）であり、前記方法は、
前記真空チャンバと流体連通する第２のソレノイド空気圧バルブ（１２０）を閉位置から開位置まで移動させることと、
前記開位置にある前記第２のソレノイド空気圧バルブを通ってガスを前記真空チャンバ（１０８）内へと噴射することとを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ワークピース（１０４）の前記表面（１０２）に加えられる前記真空圧力を前記大気圧から前記第１の真空圧力まで上昇させることは、前記真空システム（１００）の真空チャンバのチャンバ容積を増加させ、且つ前記真空チャンバ（１０８）内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストン（１１２）を移動させることを含み、
前記ワークピースの前記表面に加えられる前記真空圧力を前記第１の真空圧力から前記第２の真空圧力まで低下させることは、前記真空チャンバの前記チャンバ容積を減少させ、且つ前記真空チャンバ内の前記チャンバ真空圧力を低下させるように前記ピストンを移動させることを含み、
前記ワークピースの前記表面に加えられる前記真空圧力を前記第２の真空圧力から前記第３の真空圧力まで上昇させることは、前記真空チャンバの前記チャンバ容積を増加させ、且つ前記真空チャンバ内の前記チャンバ真空圧力を上昇させるように前記ピストンを移動させることを含み、
前記大気圧から前記第１の真空圧力まで前記真空圧力を上昇させること、前記第１の真空圧力から前記第２の真空圧力まで前記真空圧力を低下させること、及び前記第２の真空圧力から前記第３の真空圧力まで前記真空圧力を上昇させることが少なくとも６０ヘルツの周波数で実施される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の真空圧力は、前記第１の真空圧力の1/4から3/4である、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本教示は、試験、検査、及び計測に関し、具体的には、試験、検査、計測、及びその他の使用に用いることができる真空システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空システムは、産業界において試験、検査、及び計測に広く使用されている。真空システムは、例えば、製品の設計及び／又は製造プロセスが、製品が確実に負荷又は応力抵抗性の基準に適合するのに十分であるか否かを評価するために使用することができる。別の使用では、製品の表面を真空からのサイクル負荷に曝して、製品の耐疲労性を試験することができる。破壊試験においては、製品に加える真空を製品が故障するまで上昇させて真空応力に対する耐性が測定されうる。非破壊試験又は検査においては、物品が適切に製造されたことを確実とするために、真空システムを用いて生産ロットのうち一部又は全ての物品に応力が加えられうる。
【０００３】
従来のシステム設計では利用することができない試験モード及び条件を可能にする真空システムが加わることは、本技術分野で歓迎されるであろう。
【発明の概要】
【０００４】
以下、本教示の一又は複数の実行例のいくつかの態様について基本的に理解することができるように、簡略化した概要を提示する。本概要は、広範な概説ではなく、また本教示の主要な要素又は重要な要素を特定することや本開示の範囲を定めることを意図するものでもない。むしろ、本概要の本質的な目的は、後に提示する詳細な説明の前置きとして簡略的に一又は複数の概念を提示するためのものに過ぎない。
【０００５】
本教示の一実行例では、ワークピースを検査するための真空システムは、真空チャンバの少なくとも一部を画定するハウジングと、振動することにより真空チャンバのチャンバ容積を変化させるように構成された、ハウジング内のピストンと、真空チャンバと流体連通する第１のバルブであって、第１のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする第１の開位置と、第１のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する第２の閉位置とを含む第１のバルブと、真空チャンバと流体連通する第２のバルブであって、第２のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする開位置と、第２のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する閉位置とを含む第２のバルブと、第２のバルブ及び真空チャンバと流体連通するフードであって、第２のバルブは、開位置にあるときには第２のバルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを可能にし、閉位置にあるときには第２のバルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを防止するフードとを含む。
【０００６】
この実行例では、フードは、検査中に真空システムによってワークピースの表面に真空力が加えられている間、ワークピースの表面に配置されるように構成されうる。真空システムは、ワークピースの検査中に起動及び停止するように構成されたレーザであって、起動中にワークピースの表面を照射するレーザビームを放射するレーザを更に含んでいてよい。更に、真空システムは、ワークピースの検査中にワークピースの表面を撮像するように構成されたカメラを含みうる。
【０００７】
実行例では、第１のバルブ及び第２のバルブの少なくとも１つはソレノイド空気圧バルブであってよい。更に、ピストンは、０．１ヘルツから１０００ヘルツの周波数範囲で第１の位置から第２の位置まで移動し第１の位置に戻るように構成されていてよく、第１の位置ではチャンバ容積が最大チャンバ容積であり、第２の位置ではチャンバ容積は最小チャンバ容積である。真空システムは、少なくとも一部がハウジングによって画定されたドライバチャンバと、ピストンに連結され、ドライバチャンバ内に配置されたドライバであって、ドライバチャンバを真空チャンバ（１０８）から隔てるピストンを振動させるように構成されたドライバとを更に含んでいてよい。
【０００８】
本教示の別の実行例では、ワークピースを検査するためのシェアログラフィーシステムは真空システムを含む。真空システムは、真空チャンバの少なくとも一部を画定するハウジングと、振動することにより真空チャンバのチャンバ容積を変化させるように構成された、ハウジング内のピストンと、真空チャンバと流体連通する第１のソレノイド空気圧バルブであって、第１のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする第１の開位置と、第１のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する第２の閉位置とを含む第１のソレノイド空気圧バルブと、真空チャンバと流体連通する第２のソレノイド空気圧バルブであって、第２のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする開位置と、第２のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する閉位置とを含む第２のソレノイド空気圧バルブと、第２のソレノイド空気圧バルブ及び真空チャンバと流体連通するフードであって、第２のソレノイド空気圧バルブは、開位置にあるときには第２のソレノイド空気圧バルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを可能にし、閉位置にあるときには第２のソレノイド空気圧バルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを防止するフードとを含む。シェアログラフィーシステムは、ワークピースの検査中に起動及び停止するように構成されたレーザであって、起動中にワークピースを照射するレーザビームを放射するレーザと、ワークピースの検査中にワークピースを撮像するように構成されたカメラと、ワークピースの検査中に真空システム、レーザ、及びカメラの作動を調整するコントローラを更に備える。
【０００９】
本実行例では、ピストンは、０．１ヘルツから１０００ヘルツの周波数範囲で第１の位置から第２の位置まで移動し第１の位置に戻るように構成されていてよく、第１の位置ではチャンバ容積が最大チャンバ容積であり、第２の位置ではチャンバ容積は最小チャンバ容積である。更に、コントローラは、ワークピースの検査中にピストンの作動を調整するように構成されていてよい。シェアログラフィーシステムはまた、少なくとも一部がハウジングにより画定されるドライバチャンバと、ピストンに連結され、ドライバチャンバ内に配置されたドライバであって、真空チャンバからドライバチャンバを隔てるピストンを振動させるように構成されたドライバとを含んでいてよい。
【００１０】
別の実行例では、ワークピースを検査するための方法は、大気圧でワークピースの表面の第１の画像を取得することと、真空システムを用いて、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧から第１の真空圧力まで上昇させることと、第１の真空圧力でワークピースの表面の第２の画像を取得することと、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧まで低下させることなく第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させることであって、第２の真空圧力は第１の真空圧力よりも低く大気圧よりも高い、真空圧力を低下させることと、第２の真空圧力でワークピースの表面の第３の画像を取得することと、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧まで低下させることなく第２の真空圧力から第３の真空圧力まで上昇させることであって、第３の真空圧力は第１の真空圧力よりも高い、真空圧力を上昇させることとを含む。
【００１１】
本教示の本実行例では、第１の画像は第１の基準画像であり、方法は、第１の真空圧力が表面に加えられている間、レーザにより出力されるレーザビームを用いてワークピースの表面を照射することと、表面がレーザビームで照射されている間、表面の第１の検査画像である第２の画像の取得を実施することと、第２の真空圧力が表面に加えられている間、レーザビームを用いて表面を照射することと、表面がレーザビームで照射されている間、第２の基準画像である第３の画像の取得を実施することとを更に含む。
【００１２】
方法は、表面に加えられる真空圧力を第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させる間、レーザビームによる表面の照射を取り除くことと、ワークピースの欠陥を示す第１の検査画像と第１の基準画像との差を検出するために第１の検査画像を第１の基準画像と比較することとを更に含みうる。加えて、方法は、第１のワークピース層が第２のワークピース層から分離していることを示す、第１の検査画像と第１の基準画像との差を検出することを更に含んでいてよい。
【００１３】
実行例では、大気圧から第１の真空圧力まで真空圧力を上昇させることは、真空チャンバの容積を増加させ、且つチャンバ内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストンを移動させることと、真空チャンバ及びワークピースの表面と流体連通するバルブを開放することとを含む。第１の真空圧力から第２の真空圧力まで真空圧力を低下させることは、真空チャンバの容積を減少させ、且つチャンバ内のチャンバ真空圧力を低下させるようにピストンを移動させることと、真空チャンバ及びワークピースの表面と流体連通するバルブを開放することとを更に含んでいてよい。
【００１４】
実行例では、バルブは第１のソレノイド空気圧バルブであってよく、方法は、真空チャンバと流体連通する第２のソレノイド空気圧バルブを閉位置から開位置まで移動させることと、開位置にある第２のソレノイド空気圧バルブを通ってガスを真空チャンバ内へと噴射することとを更に含んでいてよい。
【００１５】
ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧から第１の真空圧力まで上昇させることは、真空チャンバのチャンバ容積を増加させ、且つ真空チャンバ内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストンを移動させることを含みうる。ワークピースの表面に加えられる真空圧力を第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させることは、真空チャンバのチャンバ容積を減少させ、且つ真空チャンバ内のチャンバ真空圧力を低下させるようにピストンを移動させることを含みうる。ワークピースの表面に加えられる真空圧力を第２の真空圧力から第３の真空圧力まで上昇させることは、真空チャンバのチャンバ容積を増加させ、且つ真空チャンバ内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストンを移動させることを含みうる。真空圧力を大気圧から第１の真空圧力まで上昇させること、真空圧力を第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させること、及び真空圧力を第２の真空圧力から第３の真空圧力まで上昇させることが少なくとも６０ヘルツの周波数で実施される。実行例では、第２の真空圧力は、第１の真空圧力の1/4から3/4までであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成している添付図面は、本教示の実行例を示し、且つ記載部分と共に本開示の原理を説明するものである。
【００１７】
【図１】本教示の実行例に係る真空システムの側面断面図である。
【図２】本教示に係る真空システムを用いて実施することができる装飾積層板などのワークピースを検査するためのプロセスのフロー図である。
【図３】本教示の実行例に係る真空システムを用いてワークピースの表面に加えられうる例示的な真空圧力プロファイルを示すグラフである。
【図４】本教示の実行例に係るサポート電子装置を含む真空システムの概略図である。
【図５】本教示の例示的な実行例における様々な真空システムのコンポーネントの協働的な機能を示すタイミング図である。
【図６】本教示に係る真空システムを用いるシェアログラフィーシステムの機能ブロック図である。
【００１８】
図の一部の細部は、厳密な構造的精度、細部、及び縮尺を維持するためというよりはむしろ、本教示の理解を容易にするために簡略化され描写されていることに留意されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本教示の例示的な実行例について以下で詳細に言及し、その例を添付図面に示す。図面全体を通して、同一又は類似の部品を指す場合には可能な限り同一の参照番号を使用する。
【００２０】
本明細書において、「大気圧」とは地球の大気中の空気の重量により作用する自然圧力のことを指し、また、説明の簡略化のため、「大気圧」は標準圧力（７６０Ｔｏｒｒ）であると想定する。「真空圧力」というフレーズは、表面若しくは他の構造体上、又は表面若しくは他の構造体の場所で真空システムにより人為的に作用する、大気圧よりも小さい負圧（例えば、７６０Ｔｏｒｒよりも小さい圧力）のことを指す。本明細書において、真空圧力は、大気圧では存在せず（〜７６０Ｔｏｒｒ）、理論上最大値である０Ｔｏｒｒの絶対真空まで増大する。
【００２１】
上述のように、産業界では、試験及び検査などの使用のための真空システムが採用されている。例えば、シェアログラフィーは、装飾積層板などの積層構造体内部の欠陥を検出するために採用されうる検査技術である。これらの積層構造体は、例えば、上昇前における航空機内部の加圧中の圧力変化及び／又は航空機の上昇及び下降中に生じる圧力変化を受ける航空機内部において使用されうる。装飾積層板は、接着層を有する多孔質の内側ハニカムコアに付着した装飾外側層を含みうる。加圧中又は高度変更中に航空機内部の圧力変化が生じている間には、積層板の剥離及び分離などの構造的な欠陥によって表面の欠損が生じうる。こうした表面の欠損を呈することとなる積層板の性質は、構造体の表面に加えられる真空応力（すなわち、真空圧力）を含みうるシェアログラフィーを用いて特定することができる。真空応力を加えている間、表面はコヒーレント光で照射され、レーザ干渉法の分野で知られている干渉パターン（すなわち、スペックルパターン）が生成される。コヒーレント光は、レーザ又は別のコヒーレント光源から発されるものであってよく、レーザ技術の分野で知られているように、コヒーレント光は電磁波がある期間にわたって互いに一定の予測可能な相関係を維持する単色光を含む。照射された表面は通常、電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いて撮像され、通常は真空応力が存在しない状態で大気圧で取得された基準画像から減算することにより当該基準画像と比較される検査画像（すなわち、試験用画像又は減算画像）が準備される。基準画像は、表面そのものの検査中に当該表面を撮像することにより得られるため、この検査方法は、いくつかの他の検査技術よりも非相関ノイズ（すなわち、「Ｄ−ノイズ」）からの誤差の影響を受けにくい。
【００２２】
従来のシェアログラフィー中は、表面を大気圧に曝している間に基準画像が得られ、シェアログラフィーフードを用いて表面に真空圧力が加えられ、検査画像が得られ、そして真空圧力が除去されて表面が再び大気圧に曝される。このサイクルは反復することができ、表面に加えられる真空圧力は前のサイクルと同一であるか又は異なる。しかしながら、真空圧力の各適用の合間に表面は大気圧へと戻される。これが従来の真空システム設計の制約である。
【００２３】
本教示の実行例に係る真空システムは、従来の真空システムでは利用することができない真空プロファイルを含みうる一連の真空圧力を試験サンプルの表面に加えるために使用することができる。種々の真空プロファイルにより、欠陥の特定が改善されうる。更に、本教示に係る真空システムは、急速なサイクル速度、例えば、約０．１ヘルツ（Ｈｚ）から約１０００Ｈｚ、例えば、約６０Ｈｚ以上、又は約６０Ｈｚから約１０００Ｈｚの周波数で一連の真空圧力を加えうる。シェアログラフィーに使用される従来のシステムは、表面上で一定の真空圧力を１分以上維持するように作動する。これら従前のシステムは、高速で作動せず、また高速での作動が必要とされないデジタル制御放出バルブを含む。デジタル制御放出バルブは、例えば６０Ｈｚから１０００Ｈｚの高速で作動した場合には作動上の不具合を生じるであろう。これに対し、本教示に係る真空システムは、ソレノイド空気圧バルブを使用することを含んでいてよく、それゆえ０．１Ｈｚから１０００Ｈｚ又は６０Ｈｚ以上からの範囲にわたって、不具合を生じることなく長時間作動することができる。この構成は、高作動周波数での実施が必要とされない従来のシステムにおいては使用されない。真空システムの高周波作動により、例えば積層構造体で発見される何らかの欠陥の検知を改善することが可能となる。高周波での作動によって、例えば撮像整合性が改善されうることにより、低い作動周波数の範囲で作動するシステムと比べてＤ−ノイズが低減されうる。
【００２４】
本教示の実行例では、真空システムは、試験サンプルの表面を大気圧に戻すことなく試験サンプルの表面に加えられる真空圧力を上昇及び低下させることができるように設計されうる。大気圧に戻すことなく上昇した真空圧力で基準画像を取得することにより、大気圧で取得される基準画像とは異なるベースラインが得られ、またＤ−ノイズの減少が促進される。例えば、実行例では、大気圧で試験サンプルの表面から第１の基準画像が取得される。続いて、第１の真空圧力が試験サンプルの表面に加えられ、第１の真空圧力で第１の検査画像が取得され、当該表面に加えられた真空圧力は、第１の真空圧力よりも低いが大気圧よりも高い第２の真空圧力まで低下させられうる。第２の真空圧力で試験サンプルの表面から第２の基準画像が取得され、試験サンプルの表面に加えられた真空圧力は、当該サンプルを大気圧に戻すことなく、第１の真空圧力よりも高い第３の真空圧力まで上昇させられうる。このようにして、試験サンプルの表面に加えられる平均真空圧力は、検査又は検査の一部が完了するまで試験サンプルの表面が大気圧に戻されることなく経時的に連続して上昇しうる。
【００２５】
図１は、本教示の実行例に係る真空システム１００の内部を示す概略断面図である。真空システム１００は、積層ワークピース１０４などのワークピース１０４の表面１０２に試験及び／又は検査を実施するように作動しうる。ワークピース１０４は、例えば、上記のように装飾積層板でありうる。
【００２６】
図１の真空システム１００は、少なくとも部分的に真空チャンバ１０８及びドライバチャンバ１１０を画定するハウジング１０６と、真空チャンバ１０８をドライバチャンバ１１０から概ね分離するピストン１１２とを含む。真空チャンバ１０８内部で真空圧力を生成し維持することができるように、ピストン１１２の周囲に空気が通るのを抑制又は防止するため、一又は複数のシール部材１１４がピストン１１２とハウジング１０６との間に配置されうる。各シール部材１１４は、ピストン１１２の移動中におけるシール部材１１４の摩耗を抑制する低摩擦ライナ１１５に物理的に接触しうる。ドライバチャンバ１１０内に配置される電気機械ドライバ１１６などのドライバ１１６は、ピストン１１２に機械的に結合され、ハウジング１０６内でピストン１１２を往復するように移動又は振動させることにより、真空チャンバ１０８のチャンバ容積を増加及び減少させるように構成されている。
【００２７】
真空チャンバ１０８は、第１のバルブ１１８及び第２のバルブ１２０を更に含み、その両方が真空チャンバ１０８と流体連通している。２つのバルブ１１８、１２０の各々は、本明細書で説明する真空システム１００の作動モードに応じて、真空チャンバ１０８内への空気の取り込み又は排出を可能にする第１の位置、又は真空チャンバ１０８への空気の取り込み又は真空チャンバ１０８からの空気の排出を防止する第２の閉位置に選択的に配置されうる。
【００２８】
第１のバルブ１１８は、環境空気又は供給ガス源からの別のガスの、真空チャンバ１０８内への流れ及び真空チャンバ１０８からの流れを選択的に可能にする又は防止するように配置されうる。第２のバルブ１２０は、図示の実行例においては少なくとも一部が真空シェアログラフィーフード１２４などのフード１２４とワークピース１０４の試験領域１２５とによって画定された試験チャンバ１２２と流体連通している。フード１２４及び第２のバルブ１２０に連結された可撓性のホース又はチューブ１２６により、真空チャンバ１０８とフード１２４とが第２のバルブ１２０を介して流体連通されうる。本実行例の態様では、ワークピース１０４の表面１０２、具体的には試験領域１２５の表面１０２が、試験チャンバ１２２、可撓性ホース１２６、第２のバルブ１２０、真空チャンバ１０８、及び第１のバルブ１１８を介して大気と流体連通している。
【００２９】
真空システム１００は、レーザビーム１３０を出力するように構成されたレーザ１２８、及びカメラ１３２を更に含む。レーザ１２８及びカメラ１３２は、フード１２４に取り付けられうる。フード１２４は、簡略化のため図示していない他の構成、例えば、試験又は検査中に検査画像（スペックルパターン、干渉パターン）を形成するために、レーザビーム１３０を偏向させてカメラ１３２によるレーザビーム１３０の撮像を可能する様々な傾斜ミラー及び／又は光偏向器などを含んでいてよい。
【００３０】
第１のバルブ１１８及び第２のバルブ１２０の位置及び／又は作動と、ピストン１１２を移動させ配置するドライバ１１６、レーザ１２８、カメラ１３２、及び真空システム１００の他の電気的及び機械的構造の各々の作動とが、ダイレクトエンコーダドライブ（ｄｉｒｅｃｔ  ｅｎｃｏｄｅｒ  ｄｒｉｖｅ）（すなわち、コントローラ）１３４によって制御及び／又は監視されうる。コントローラ１３４は、有線、無線、電気的、機械的、電気機械的、電磁的手段などにより、ドライバ１１６、第１のバルブ１１８、第２のバルブ１２０、レーザ１２８、カメラ１３２、及び真空システム１００の他の構造及び下位コンポーネントの各々と通信しうる。真空システム１００は、コントローラ１３４により監視及び／又は制御される他の構造、例えば、真空チャンバ１０８内に配置される一又は複数の圧力センサ１３６、試験チャンバ１２２内でフード１２４に配置される一又は複数の圧力センサ１３８などを含んでいてよい。
【００３１】
ドライバ１１６の移動又は作動によってハウジング１０６内でピストン１１２が配置され、これにより真空チャンバ１０８の容積が制御される。真空チャンバ１０８の容積は、ピストン１１２がドライバ１１６に近づくように移動するにつれ増加し、ピストン１１２がドライバ１１６から離れるように移動するにつれて減少する。第１のバルブ１１８が閉位置にあり、且つ、第２のバルブ１２０が閉位置にあるか若しくはフード１２４がワークピース１０４の表面１０２を封止しているか又はその両方である場合に、真空チャンバ１０８内の真空圧力は、ピストン１１２がドライバ１１６に近づくように移動するにつれ上昇し、ピストン１１２がドライバ１１６から離れるように移動するにつれて低下する。第１のバルブ１１８が閉位置にあり、第２のバルブ１２０が開位置にあり、且つフード１２４がワークピース１０４の表面１０２を封止しているとき、試験チャンバ１２２内の真空圧力はピストン１１２がドライバ１１６に近づくように移動するにつれ上昇し、ピストン１１２がドライバ１１６から離れるように移動するにつれて減少する。第１のバルブ１１８を開放すると、真空チャンバ１０８内の圧力が大気圧と等しくなる。第２のバルブ１２０を開放すると、試験チャンバ１２２内の圧力が真空チャンバ１０８内の圧力と等しくなる。
【００３２】
第１のバルブ１１８及び第２のバルブ１２０は、高速バルブでありうる。実行例では、２つのバルブ１１８、１２０の各々は独立して、毎秒３０回以上の速度、例えば、毎秒６０回以上の速度で、開位置と閉位置との間で切り替わるように構成されている。２つのバルブ１１８、１２０はソレノイド空気圧バルブであってよく、例えば、ウィスコンシン州、ピウォーキーのＴＬＸ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社より入手可能なＰＡ０７モデルの高速吐出バルブ、又は別の適切なバルブであってよい。
【００３３】
図１の実行例に示すように、ドライバ１１６は、回転可能な駆動ホイール１５０、及び駆動ホイール１５０を接続ロッド１５４の第１の端部に取り付けるクランク１５２を含む。接続ロッド１５４は、例えば、端部リンク１５８を用いて第２の端部でピストンロッド１５６に取り付けられる。ピストンロッド１５６は、ピストン１１２に固定されうるか、ピストン１１２の一部として形成されうるか、又はピストン１１２と一体化されうる。他の種類のドライバ又は駆動機構、例えば、電気機械式ドライバ、電磁式ドライバ、機械式ドライバなどが企図される。
【００３４】
ピストン１１２の移動、したがって真空チャンバ１０８の容積は、コントローラ１３４により制御される駆動ホイール１５０の移動によって制御される。駆動ホイール１５０は、連続的な速度又は可変の速度で１６０に示す単一の方向に回転しうる。別の実行例では、駆動ホイール１５０は１６２に示す両方向に回転することができ、これによって、一定又は可変の回転速度で作動しうる１６０の実行例と比較して、ピストン１１２の移動及び真空チャンバ１０８の容積の多様な制御が可能となりうる。
【００３５】
コントローラ１３４はこのように、ドライバ１１６、第１のバルブ１１８、第２のバルブ１２０、レーザ１２８、及びカメラ１３２の作動を制御及び調整する。コントローラ１３４の作動は、メモリ内に保存されたソフトウェア及び／又はファームウェアの指示（簡略化のため図示しない）によって命令されうる。コントローラ１３４は、例えば、一又は複数のコントローラボード上の一又は複数のマイクロプロセッサなどの一又は複数の論理デバイスを含む集積回路（簡略化のため図示しない）などの電子装置を含みうる。
【００３６】
真空システムを用いてワークピースを検査するための一例示的な方法２００を、図２のフローチャート又はフロー図に示す。方法２００は、上記の図１に示す構造の一又は複数の作動又は使用により進行するため、図１を参照して説明する。しかしながら、本明細書で明示しない限り、方法２００は特定の構造及び使用に限定されないことが理解されよう。
【００３７】
２０４に示すように、大気圧でワークピースの表面１０２、具体的には試験領域１２５の表面１０２の第１の基準画像が取得される。第１の基準画像を取得するために、フード１２４がワークピース１０４の表面１０２に置かれて試験チャンバ１２２が形成されうる。第１のバルブ１１８及び第２のバルブ１２０の両方が、未だ開放されていない場合には開放されうる。試験チャンバ１２２内の圧力は、大気圧（例えば、７６０Ｔｏｒｒ、真空圧力０）で、ピストン１１２は、真空チャンバ１０８の容積が真空システム１００の設計上許容される最小限となるように、ドライバ１１６から最大距離の位置に配置されうる。当該最小限の容積は、真空システムの設計及び使用により変化しうる。本教示の実行例に係る真空システムは、比較的小型で持ち運び可能である一方、例えば毎秒約０．１サイクル（すなわち、Ｈｚ）から１０００Ｈｚまで、又は約６０Ｈｚから約１０００Ｈｚまで、又は少なくとも６０Ｈｚ以上の高域作動周波数で広範囲の真空圧力を試験構造体に加えることを可能にする。上述のように、真空システムの高周波作動により、例えば、積層構造体で発見される何らかの欠点の検出を改善することができる。高周波作動によって、例えば撮像整合性が改善され、これにより低域作動周波数で作動するシステムと比較してＤ−ノイズが低減されうる。真空システムの他の要素と協働するドライバ１１６により、ピストン１１２のサイクルは少なくとも６０ヘルツの周波数で第１の位置から第２の位置まで移動し、第１の位置に戻りうる。第１の位置では真空チャンバ１０８のチャンバ容積が最大に設定され、第２の位置では真空チャンバ１０８のチャンバ容積が最小に設定される。
【００３８】
表面１０２が大気圧下にある状態で、コントローラ１３４は、表面１０２をレーザビーム１３０で照射するためにレーザ１２８をスイッチオンする（すなわち、使用可能にする）。表面１０２が照射されている間、コントローラがカメラ１３２をトリガしてワークピース１０４の表面１０２から反射したレーザビーム１３０を撮像することにより、２０４に示すように第１の基準画像が準備される。第１の基準画像は、メモリに保存することができるデータセットをもたらすように処理されうるスペックルパターンを含む。
【００３９】
次に、第１のバルブ１１８を閉鎖しピストン１１２をドライバ１１６に近づくように移動させて真空チャンバ１０８の容積を増加させる。これにより、真空チャンバ１０８内の真空圧力が第１の真空圧力まで上昇する。第２のバルブ１２０が開放される際、２０６の時点で第１の真空圧力がワークピース１０４の試験領域１２５の表面１０２に加えられる。表面１０２に第１の真空圧力が加えられている間及び表面１０２がレーザビーム１３０で照射されている間に、コントローラはカメラ１３２をトリガしてワークピース１０４の表面１０２から反射したレーザビーム１３０を撮像し、これにより２０８に示すようにメモリに保存されるスペックルパターンを含むワークピース１０４の表面１０２の第１の検査画像が準備される。第１の検査画像が取得された後、レーザ１２８は使用不可とされうる。
【００４０】
第１の基準画像及び第１の検査画像は、コントローラ１３４又は別のプロセッサにより処理及び／又は分析され、デジタルデータなどのデータに変換される。２１０の時点で、第１の検査画像（すなわち、第１の検査画像デジタルデータ）と第１の基準画像（すなわち、第１の基準画像デジタルデータ）との差を検出するために、第１の検査画像を、例えば第１の基準画像から減算することにより、第１の基準画像と比較する。検出されたときの差は、ワークピースの欠陥、例えば、第１の層の第２の層からの剥離又は分離を示す。欠陥は、例えば、第１の層と第２の層との間の接着層の不具合、ワークピースの製造中に形成された第１の層と第２の層との間のガスポケット、層の破砕、又は他の故障モードによって生じうる。
【００４１】
次に、ピストン１１２をドライバ１１６から離れるように移動させて真空チャンバ１０８の容積を減少させ、またこれにより、２１２の時点で、真空チャンバ１０８内の真空圧力及びワークピースの表面１０２に加えられる真空圧力を第２の真空圧力まで低下させる。第２の真空圧力は、大気圧よりも高いが、第１の真空圧力よりも低い圧力でありうる。第２の真空圧力が表面１０２に加えられている間、コントローラ１３４は、表面１０２をレーザビーム１３０で照射するためにレーザ１２８を使用可能にしうる。表面１０２が照射されている間、コントローラはカメラ１３２をトリガしてワークピース１０４の表面１０２から反射したレーザビーム１３０を撮像し、これにより２１４の時点でメモリに保存されるスペックルパターンを含む第２の基準画像が準備される。第２の基準画像が取得された後、例えばＤ−ノイズを減少させる又は除去するために、レーザ１２８は使用不可とされうる。第２の基準画像を処理及び／又は分析して、第２の基準画像データセットが準備されうる。
【００４２】
プロセスは、例えば、ピストン１１２をドライバ１１６に近づくように移動することにより、真空チャンバ１０８の容積及び真空チャンバ１０８内の真空圧力を第３の真空圧力まで上昇させることによって継続されうる。またこれによって、２１８の時点で第３の真空圧力がワークピース１０４の表面１０２に加えられる。第３の真空圧力は、第１の真空圧力よりも大きくてよい。第３の真空圧力が表面１０２に加えられている間、２１８の時点で表面１０２の第２の検査画像が取得される。２以上の層の剥離、及びワークピースの積層された層の分離を生じさせる層破砕などのワークピースの欠陥を検出するために、第２の検査画像は、画像処理中に例えば第１の基準画像、第２の基準画像、及び／又は第１の検査画像から減算されうる。このような欠陥により、ワークピースの表面は、真空システムによって表面に加えられる様々な真空圧力で様々な負荷を受けている間に様々な表面輪郭を有することになる。
【００４３】
ワークピースの欠陥を検出するために、第２のスペックルパターンを含む第２の画像が画像処理中に第１のスペックルパターンを含む第１の画像から減算されるか、又はワークピースの欠陥を検出するために別の比較技術を採用してもよいが、欠陥が存在せず、したがって欠陥が検出されないか又は特定されない場合もあることが理解されよう。本明細書で説明する方法は、本教示に係る真空システムを用いて実施されうるプロセスの一例にすぎないことが更に理解されよう。
【００４４】
図３は、本明細書で説明される真空システム１００を用いて実施されうる例示的な真空プロファイルを示す。本実行例に示すように、基準画像はＡ〜Ｆの文字で特定され、検査画像は１〜５の数字で特定される。試験領域１２５の表面１０２を大気圧に戻すことなく上昇した真空圧力と低下した真空圧力を交互に試験領域１２５の表面１０２に加えている間、複数の基準画像Ｂ〜Ｆ及び検査画像１〜５が取得される。図示のように、本実行例における真空圧力のトレンドラインは、概ね直線的に上昇する。Ａ〜Ｆ及び１〜５で特定される圧力は、試験表面の撮像中若しくは試験表面の撮像が可能な期間にわたり維持されうるか、又はプロセスは図示のタイミングを用いて実施されうることが理解されよう。
【００４５】
実行例では、ワークピース１０４の表面１０２に上昇した真空圧力（例えば、検査画像１〜５に対する真空圧力）を加えた後、真空圧力は次に続く基準画像Ｂ〜Ｆに対しては低減又は低下されうる。例えば、検査画像１〜５で使用される真空圧力の値を、（まず真空圧力を大気圧まで低下させることなく）約１／４から約３／４、又は約１／３から約２／３、又は約３０％から約７０％、又は約１／２低減するか、又は任意の低下した圧力値まで低減させて、直後に続く基準画像Ｂ〜Ｆに対する真空圧力が得られる。
【００４６】
上述のように、第１のバルブ１１８及び第２のバルブ１２０は、ソレノイド空気圧バルブなどの高速バルブであってよい。これら高速バルブは、上記のようなピストン１１２と併用した場合に、従来の真空システムと比較して真空チャンバ１０８及び試験チャンバ１２２内の、急速で、制御された、且つ正確な真空圧力の変化の実現を支援する。更に、レーザ１２８は、例えばＤ−ノイズのを低減するためにこうした圧力変化の間にスイッチオフされうる。カメラ１３２は、レーザ１２８が使用可能であるときにのみ検査画像を取得する。こうしたカメラの運転中断の間にカメラのデータは変換及び処理されてよく、この点もまた、急速な真空システムのサイクルの実現を支援する。実行例では、完結する１つの検査サイクルは、連続的な３つの検査画像を含み、本明細書で記載する真空システムは、少なくとも６０ヘルツ（すなわち、毎秒≧６０の検査サイクル）で作動しうる。
【００４７】
図３の真空プロファイルは、本教示の実行例に係る真空システムにより実施され、当該真空システムを用いて取得されうる一例示的な真空プロファイルにすぎないことが理解されよう。更に、本教示に係る真空システムは、明確性及び簡略化のため図には示していない構造を含んでいてもよいこと、及び図示した様々な構造を除外又は変更してもよいことが理解されよう。例えば、真空システムは、検査用サブシステムを含まない独立型システムとして使用されうるか、又はレーザシェアログラフィー以外の又はレーザシェアログラフィーに加えてアコースティックシェアログラフィーなどの検査用サブシステム、又はシェアログラフィーの使用を採用しているもの以外の検査用サブシステムを含んでいてもよいことが企図される。完結する５つの作動サイクルを示す図３及び本開示の一態様に関しては、１つのサイクルが連続的な３つの画像を含む真空システムの作動として定義されてよい。
【００４８】
図４は、本教示の実行例に係るシェアログラフィーシステム４００の概略図である。シェアログラフィーシステム４００は、図１を参照して上記したものと同一であるか又は異なっていてよい真空システム４０２、フード４０４、レーザ４０６、及びホース４０８を含みうる。ホース４０８は、少なくとも部分的に真空システム４０２の真空チャンバ４１０とフード４０４との間の流体連通をもたらす。シェアログラフィーシステム４００は、シェアログラフィーシステム４００の他のサブシステムを監視及び／又は制御する図１のコントローラ１３４であるか、コントローラ１３４を含むか、又はコントローラ１３４と協働して機能しうる同期読み出し装置又はシンクロナイザ４１２を含む。シンクロナイザ４１２は、真空チャンバ４１０とフード４０４との間に空気が流れるように開放され、真空チャンバ４１０とフード４０４との間に空気が流れないように閉鎖される同期バルブ４１４の作動を制御する。同期バルブ４１４は、電気的接続４１６などの接続４１６を用いてシンクロナイザ４１２により制御される固体アクチュエータ、例えばソレノイド空気圧バルブであってよい。シンクロナイザ４１２は更に、例えば、レーザ電源４１８への接続を介してレーザ４０６の作動を制御する。
【００４９】
作動中、シェアログラフィーシステム４００は、フード４０４内の所望の圧力と、圧力センサ４２０を用いて測定された実際の真空圧力とを比較しうる。シンクロナイザ４１２は次いで、シェアログラフィーシステムの他の様々なコンポーネントの作動を制御して、フード４０４（すなわち、フード４０４とワークピース４２４とにより形成される試験チャンバ４２２）内の真空圧力を調節する。例えば、シンクロナイザ４１２は、所望の真空圧力を特定する第１の信号４２６を第１の比較器４２８に出力しうる。第１の比較器４２８はまた、実際の真空圧力を特定する第２の信号４３０を圧力センサ４２０から受信する。第１の比較器４２８からの出力４３２は、第３の信号４３２として第２の比較器４３４に入力され、第２の比較器４３４はまた、全圧を特定する第４の信号４３６をシンクロナイザ４１２から受信する。第４の信号４３６は、試験表面に加えられる真空圧力が確実に最大値を超えないようにするための真空リミッタを提供しうる。第２の比較器４３４からの出力４３８は、第５の信号４３８として真空システム４０２に入力され、これにより真空システムドライバ４４０（例えば、図１のドライバ１１６）の作動が制御される。
【００５０】
図５は、本教示の例示的な実行例に係るシェアログラフィーシステムの様々なコンポーネントのタイミングを示すタイミング図である。他のコンポーネントのタイミング及び追加のコンポーネントが企図されること、また図５に含まれる様々なコンポーネントを除外又は変更してもよいことが理解されよう。図１及び４に言及して図５を説明するが、本教示に係る他の真空システムが企図されることが理解されよう。
【００５１】
図５では、例えば、レーザ１２８／４０６を起動したとき（すなわち、レーザビーム１３０をオンしたとき）にカメラ１３２により画像が取り込まれる。画像は、基準画像及び検査画像とを含む。検査画像は、基準画像及び／又は他の検査画像の一又は複数と比較されうる（例えば、基準画像及び／又は他の検査画像の一又は複数から減算されうる）。
【００５２】
図５では、ピストン１１２、取り込みバルブ（すなわち、第１のバルブ）１１８、及び同期バルブ（すなわち、第２のバルブ）１２０／４１４のタイミングに応じて真空チャンバ１０８／４１０内の真空圧力は上昇及び低下する。更に、レーザビーム１３０は、画像取り込み中はオン状態、画像が取り込まれないときにはオフ状態となるように制御される。カメラ１３２のタイミングは、このようにレーザ１２８／４０６の起動及び停止と共に調整される。
【００５３】
図５では、フード１２４／４０４及び／又は試験チャンバ１２２／４２２内の真空圧力が大気圧にて開始し、この時点で第１の基準画像が取り込まれうる。真空圧力はその後、大気圧に戻ることなく上昇及び低下する。
【００５４】
取り込みバルブ（すなわち、第１のバルブ）１１８の作動は、同期バルブ（すなわち、第２のバルブ）１２０／４１４の作動と共に調整される。図５のタイミング図では、同期バルブ１２０／４１４は、取り込みバルブ１１８が閉鎖されているときにのみ開放される。これにより、取り込みバルブ１１８への空気の流入を直接の原因とした、フード１２４／４０４及び／又は試験チャンバ１２２／４２２内の真空圧力の低下が確実になくなる。図示のように、フード１２４／４０４及び／又は試験チャンバ１２２／４２２内の真空圧力は、ピストン１１２がドライバ１１６から離れるように移動し、真空チャンバ１０８／４１０の容積を減少させたことを直接の原因として低下しうる。
【００５５】
図６は、本教示の実行例に係る真空システム６０２を用いるシェアログラフィーシステム６００の機能ブロック図である。図６に示すように、シェアログラフィーシステム６００は、大気からの周辺空気、ガス供給若しくはガスボンベからのガス源、又は複数のガス源の組み合わせであるか又はこれらを含みうるガス源６０４を含む。シェアログラフィーシステム６００は、ガス源６０４と流体連通する第１のバルブ（例えば、取り込みバルブ）６０６を更に含む。第１のバルブ６０６は、真空システム６０４の真空チャンバ６０８と流体連通する。真空チャンバ６０８の容積は、ドライバ６１２により制御されるピストン６１０の移動に対して増減する。真空チャンバ６０８は、第２のバルブ（例えば、同期バルブ６１４）と更に流体連通し、これにより第２のバルブ６１４が真空チャンバ６０８及び第１の取り込みバルブ６０６を介してガス源６０４と流体連通する。第２のバルブ６１４はシェアログラフィーフード（例えば、試験チャンバ）６１６と流体連通し、したがって第２のバルブ６１４を通るガスの流量により、シェアログラフィーフード６１６に出入りするガスの流量及びシェアログラフィーフード６１６内の真空圧力が少なくとも部分的に決定される。レーザなどの光源６１８は、一の圧力又は一連の圧力、例えば、大気圧、及び／又は一又は複数の真空圧力がシェアログラフィーフード６１６の場所で又はシェアログラフィーフード６１６の内部でワークピース６２０に加えられている間に、ワークピース６２０（シェアログラフィーシステム６００そのものの一部ではないものとして破線で示す）をレーザビームなどの光で照射するように構成されている。ＣＣＤ素子を含んでいてよいカメラなどの撮像器６２２は、大気圧において、及びワークピース６２０に一の圧力又は一連の圧力が加えられている間に、ワークピース６２０を撮像し、ワークピース６２０の一又は複数の基準画像及び／又は一又は複数の検査画像を取得するように構成されている。実行例では、ワークピースの積層された層の剥離又はその他の分離などの欠陥を検出するために基準画像から検査画像が減算されうる。第１の取り込みバルブ６０６、ドライバ６１２、第２のバルブ６１４、光源６１８、及び撮像器６２２の各々は、一又は複数のコントローラ６２４により制御及び／又は監視されうる。シェアログラフィーシステム６００は、簡略化のため図示していない他の構造、例えば様々な場所で圧力を監視する圧力センサを含んでいてもよく、センサからの圧力データがコントローラ６２４により受信され、これによりコントローラ６２４は様々なサブコンポーネント内の圧力を監視及び制御する。シェアログラフィーシステム６００はしたがって、ワークピース６２０に一の圧力又は一連の異なる圧力を加え、圧力（一又は複数）を加えている間にワークピース６２０を撮像しうる。
【００５６】
これにより、有利なことには開示した方法の一部又は全てを自動化することができる。例えば、真空圧力の変化を制御するコンピュータを用いることにより操作者なしで真空圧力の上昇及び低下が達成されうる。これにより、加速した速さで検査を進行することが可能となり、操作者依存型の方法と比較して大きい領域を検査することができる。自動化は、画像処理及びパターン認識ソフトウェアを用いることで欠陥が存在しているか否かを決定することを更に含みうる。これにより、熟練の技術者が検査を行う必要性を回避すること、及び結果の整合性を向上させることができる。
【００５７】
本教示の広い範囲を明示する数値的範囲及びパラメータは概算であるが、特定の実施例において明示された数値は、できる限り正確に報告されている。しかしながら、すべての数値は、それぞれの試験的測定に見られる標準偏差から必然的に生じる若干の誤差を本質的に含む。更に、本明細書で開示された全ての範囲は、本明細書内に包含される任意の全ての下位範囲を含むことを理解すべきである。例えば、「１０未満」という範囲は、最小値０から最大値１０の間の（それらを含む）任意の全ての下位範囲を含んでいてよく、すなわち、任意の全ての下位範囲は、例えば１から５などの、０以上の最小値及び１０以下の最大値を有する。場合によっては、パラメータとして記述した数値が負の値であってもよい。この場合、「１０未満」と記述した例示の範囲は、例えば−１、−２、−３、−１０、−２０、−３０などの負の値であることが想定されうる。
【００５８】
更に、本開示は以下の条項による実施例を含む。
【００５９】
条項１．ワークピースを検査するための真空システムであって、真空チャンバの少なくとも一部を画定するハウジングと、振動することにより真空チャンバのチャンバ容積を変化させるように構成された、ハウジング内のピストンと、真空チャンバと流体連通する第１のバルブであって、第１のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする第１の開位置と、第１のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する第２の閉位置とを含む第１のバルブと、真空チャンバと流体連通する第２のバルブであって、第２のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする開位置と、第２のバルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する閉位置とを含む第２のバルブと、第２のバルブ及び真空チャンバと流体連通するフードであって、第２のバルブは、開位置にあるときには第２のバルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを可能にし、閉位置にあるときには第２のバルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを防止する、フードと
を備える真空システム。
【００６０】
条項２．フードは、検査中に真空システムによって真空力がワークピースの表面に加えられている間、ワークピースの表面に配置されるように構成されている、条項１に記載の真空システム。
【００６１】
条項３．ワークピースの検査中に起動及び停止するように構成されたレーザであって、起動中にワークピースの表面を照射するレーザビームを放射するレーザを更に備える、条項２に記載の真空システム。
【００６２】
条項４．ワークピースの検査中にワークピースの表面を撮像するように構成されたカメラを更に備える、条項３に記載の真空システム。
【００６３】
条項５．第１のバルブ及び第２のバルブの少なくとも１つは、ソレノイド空気圧バルブである、条項１に記載の真空システム。
【００６４】
条項６．ピストンは、０．１ヘルツから１０００ヘルツの周波数範囲で第１の位置から第２の位置まで移動し第１の位置に戻るように構成され、第１の位置ではチャンバ容積が最大チャンバ容積であり、第２の位置ではチャンバ容積が最小チャンバ容積である、条項１に記載の真空システム。
【００６５】
条項７．少なくとも一部がハウジングにより画定されたドライバチャンバと、ピストンに連結され、ドライバチャンバ内に配置されたドライバであって、真空チャンバからドライバチャンバを隔てるピストンを振動させるように構成されたドライバとを更に備える、条項１に記載の真空システム。
【００６６】
条項８．ワークピースを検査するためのシェアログラフィーシステムであって、真空システムを備え、真空システムは、真空チャンバの少なくとも一部を画定するハウジングと、振動することにより真空チャンバのチャンバ容積を変化させるように構成された、ハウジング内のピストンと、真空チャンバと流体連通する第１のソレノイド空気圧バルブであって、第１のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする第１の開位置と、第１のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する第２の閉位置とを含む第１のソレノイド空気圧バルブと、真空チャンバと流体連通する第２のソレノイド空気圧バルブであって、第２のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を可能にする開位置と、第２のソレノイド空気圧バルブを通る真空チャンバへのガスの取り込み及び真空チャンバからのガスの排出を防止する閉位置とを含む第２のソレノイド空気圧バルブと、第２のソレノイド空気圧バルブ及び真空チャンバと流体連通するフードであって、第２のソレノイド空気圧バルブは、開位置にあるときには第２のソレノイド空気圧バルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを可能にし、閉位置にあるときには第２のソレノイド空気圧バルブを通って真空チャンバとフードとの間にガスが流れることを防止するフードと、ワークピースの検査中に起動及び停止するように構成されたレーザであって、起動中にワークピースを照射するレーザビームを放射するレーザと、ワークピースの検査中にワークピースを撮像するように構成されたカメラと、ワークピースの検査中に真空システム、レーザ、及びカメラの作動を調整するコントローラとを備える、シェアログラフィーシステム。
【００６７】
条項９．ピストンは、０．１ヘルツから１０００ヘルツの周波数範囲で第１の位置から第２の位置まで移動し第１の位置に戻るように構成され、第１の位置ではチャンバ容積が最大チャンバ容積であり、第２の位置ではチャンバ容積が最小チャンバ容積であり、コントローラは、ワークピースの検査中、ピストンの作動を調整するように構成されている、条項８に記載のシェアログラフィーシステム。
【００６８】
条項１０．少なくとも一部がハウジングにより画定されたドライバチャンバと、ピストンに連結され、ドライバチャンバ内に配置されたドライバであって、ドライバチャンバを真空チャンバから隔てるピストンを振動させるように構成されたドライバとを更に備える、条項８に記載のシェアログラフィーシステム。
【００６９】
条項１１．ワークピースを検査するための方法であって、大気圧でワークピースの表面の第１の画像を取得することと、真空システムを用いて、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧から第１の真空圧力まで上昇させることと、第１の真空圧力でワークピースの表面の第２の画像を取得することと、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧まで低下させることなく第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させることであって、第２の真空圧力は第１の真空圧力よりも低く大気圧よりも高い、真空圧力を低下させることと、第２の真空圧力でワークピースの表面の第３の画像を取得することと、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧まで低下させることなく第２の真空圧力から第３の真空圧力まで上昇させることであって、第３の真空圧力は第１の真空圧力よりも高い、真空圧力を上昇させることとを含む方法。
【００７０】
条項１２．第１の画像は第１の基準画像であり、方法は、第１の真空圧力が表面に加えられている間、レーザにより出力されるレーザビームを用いてワークピースの表面を照射することと、表面がレーザビームで照射されている間、表面の第１の検査画像である第２の画像の取得を実施することと、第２の真空圧力が表面に加えられている間、レーザビームを用いて表面を照射することと、表面がレーザビームで照射されている間、第２の基準画像である第３の画像の取得を実施することとを更に含む、条項１１に記載の方法。
【００７１】
条項１３．表面に加えられる真空圧力を第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させる間、レーザビームによる表面の照射を取り除くことを更に含む、条項１２に記載の方法。
【００７２】
条項１４．ワークピースの欠陥を示す第１の検査画像と第１の基準画像との差を検出するために第１の検査画像と第１の基準画像を比較することを更に含む、条項１２に記載の方法。
【００７３】
条項１５．第１のワークピース層が第２のワークピース層から分離していることを示す、第１の検査画像と第１の基準画像との差を検出することを更に含む、条項１４に記載の方法。
【００７４】
条項１６．大気圧から第１の真空圧力まで真空圧力を上昇させることは、真空チャンバの容積を増加させ、且つチャンバ内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストンを移動させることと、真空チャンバ及びワークピースの表面と流体連通するバルブを開放することとを含む、条項１１に記載の方法。
【００７５】
条項１７．第１の真空圧力から第２の真空圧力まで真空圧力を低下させることは、真空チャンバの容積を減少させ、且つチャンバ内のチャンバ真空圧力を低下させるようにピストンを移動させることと、真空チャンバ及びワークピースの表面と流体連通するバルブを開放することとを更に含む、条項１６に記載の方法。
【００７６】
条項１８．バルブは第１のソレノイド空気圧バルブであり、方法は、真空チャンバと流体連通する第２のソレノイド空気圧バルブを閉位置から開位置まで移動させることと、開位置にある第２のソレノイド空気圧バルブを通ってガスを真空チャンバ内へと噴射することとを更に含む、条項１７に記載の方法。
【００７７】
条項１９．ワークピースの表面に加えられる真空圧力を大気圧から第１の真空圧力まで上昇させることは、真空システムの真空チャンバのチャンバ容積を増加させ、且つ真空チャンバ内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストンを移動させることを含み、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を第１の真空圧力から第２の真空圧力まで低下させることは、真空チャンバのチャンバ容積を減少させ、且つ真空チャンバ内のチャンバ真空圧力を低下させるようにピストンを移動させることを含み、ワークピースの表面に加えられる真空圧力を第２の真空圧力から第３の真空圧力まで上昇させることは、真空チャンバのチャンバ容積を増加させ、且つ真空チャンバ内のチャンバ真空圧力を上昇させるようにピストンを移動させることを含み、大気圧から第１の真空圧力まで真空圧力を上昇させること、第１の真空圧力から第２の真空圧力まで真空圧力を低下させること、及び第２の真空圧力から第３の真空圧力まで真空圧力を上昇させることが少なくとも６０ヘルツの周波数で実施される、条項１１に記載の方法。
【００７８】
条項２０．第２の真空圧力は、第１の真空圧力の1/4から3/4である、条項１１に記載の方法。
【００７９】
本教示は、一又は複数の実行例に関して例示されているが、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲から逸脱することなく、例示した実施例を変更及び／又は修正してもよい。例えば、一連の作用又は事象としてプロセスを記載しているが、本教示はそのような作用又は事象の順序に限定されないことが理解されよう。そのような作用は、異なる順序で、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生じることがある。また、本教示の一又は複数の態様又は実行例に係る方法を実行するために全てのプロセス段階が必要とされるとは限らない。構造的コンポーネント及び／又は処理段階を追加してもよく、既存の構造的コンポーネント及び／又は処理段階を除外又は修正してもよいことが理解されよう。更に、本明細書に示し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／又は段階で実行してもよい。更には、「含んでいる」「含む」「有している」「有する」「伴う」という用語又はそれらの変形は、詳細な説明と特許請求の範囲のいずれかで使用されている限り、「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包含的であることが意図される。「〜のうちの少なくとも１つ」という用語は、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。本明細書において、例えば「Ａ及びＢ」などの項目の列挙に関する「一又は複数の」という用語は、Ａ単独、Ｂ単独、又はＡ及びＢを意味する。更に、本明細書の記述及び特許請求の範囲において、「上に（ｏｎ）」という用語は、材料間に少なくとも何らかの接触があることを意味するのに対し、「上方に（ｏｖｅｒ）」は、複数の材料が互いに近接しているが、一又は複数の追加の介在材料を伴う場合があり、接触することは可能であるが必須ではないことを意味する。「上に（ｏｎ）」、「上方に（ｏｖｅｒ）」のいずれも、本明細書で使用する限り、何らかの方向性を示唆するわけではない。「コンフォーマル」という用語は、下にある材料の角度がコンフォーマル材料によって保護されるコーティング材を表す。「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、例示した実行例にプロセス又は構造上の不適合が生じない限り、列挙された値を幾分か変更してもよいことを示す。最後に、「例示的な（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」は、記載が理想的であることを示唆するよりもむしろ、例として使用されることを示している。明細書の検討及び本明細書の開示を実施することによって、当業者には他の実施例も明らかになるであろう。明細書及び実施例は単なる例示にすぎないものと見なすことが意図され、本教示の真の範囲及び主旨は、以下の特許請求の範囲によって示されている。
【００８０】
本出願で使用する相対位置の用語は、ワークピースの配向に関わらずワークピースの作業面又は従来の平面に平行な平面に基づいて定義される。本出願で使用する「水平方向の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」又は「横方向の（ｌａｔｅｒａｌ）」という用語は、ワークピースの配向に関わらずワークピースの作業面又は従来の平面に平行な平面として定義される。「垂直方向の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」という用語は、水平に対して直角方向を指す。「上に（ｏｎ）」、「（「側壁」という用語に見られるような）側面（ｓｉｄｅ）」、「高い」、「低い」、「上方に（ｏｖｅｒ）」、「最上部（ｔｏｐ）」、「下に」などの用語は、ワークピースの配向に関わらずワークピースの最上面に位置する従来の平面又は作業面に関連して定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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