(57)【要約】  基板（２）の透明な面を分析するための本装置（１）は、測定対象となる基板の表面に対面する参照パターン（１０）を有する。参照パターンは、短辺と長辺からなる支持部（１１）上に形成される。カメラ（３）が、被測定基板によって歪められた参照パターンの少なくとも１つの画像を取得するために設けられる。参照パターン照明システム（４）と、画像及びデジタル分析のための処理手段（５）とがカメラ（３）に接続される。支持部（１１）は長方形の形状をしており、参照パターンは一方向性であり支持部の最短辺に沿って延びる図柄（１０）からなる。図柄（１０）は短辺に対し横断する方向に周期性を持ち、カメラはリニア・カメラである。
2013524192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる基板表面に対面する支持部（１１）上に形成された参照パターン（１０）と、
被測定基板によって歪まされた参照パターンの少なくとも１つの画像を捕捉するためのカメラ（３）と、
参照パターン照明システム（４）と、
カメラ（３）に接続された画像処理／デジタル分析手段（５）と、
を有して基板（２）の透明な表面を分析するための装置であって、
支持部（１１）は短辺と長辺とからなる長方形の形状を有し、
参照パターンは単一指向性のものであってかつ前記支持部の短辺に沿って横たわる図柄（１０）から成り、
図柄（１０）は短辺に対し周期的に横断するものであり、
カメラは、支持部（１１）の長辺に沿って、参照パターンの基板を透過した線画像を獲得するように直線状に位置決めされることを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
支持部（１１）の短辺に対する支持部（１１）の長辺の比率は、例えば１０以上であって、好ましくは２０以上であることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
図柄（１０）は、支持部（１１）の短辺に沿って、０．１ｍｍ〜５ｃｍ、好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍの幅を持つ少なくとも１本の線を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置（１）。
【請求項４】
図柄は、交互に連続する明・暗の線から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項５】
参照パターンのための支持部（１１）は、照明システム（４）によって背後から光があてられたパネルから成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項６】
支持部（１１）は、測定対象となるガラスパネルに向き合う面が、白色プラスチック板のように半透明でかつ拡散性を有することを特徴とする請求項５に記載の装置（１）。
【請求項７】
基板（２）は、参照パターン（１０）と、透過測定のためのカメラ（３）との間に位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項８】
参照パターン（１０）のための支持部（１１）は、基板（２）の走行面に対し垂直に、基板（２）に対して移動するように据え付けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項９】
支持部を、基板に対して離反、又は接近させるように移動させる一方で、カメラによって捕捉される参照パターン画像の十分なシャープネスを維持する機械的上昇／下降システムを有することを特徴とする請求項８に記載の装置（１）。
【請求項１０】
以下の各処理のため、適切なプログラムが記録されたメモリを有する装置であって、
その処理は、
基板又は参照パターンが欠陥の方向及び参照パターンの線に平行な単一走行方向に沿って相対的に移動している状態で、リニア・カメラを使い、照射された参照パターンを透過させて線画像を撮影すること、
（１）参照パターンに対してカメラを移動することなく、参照パターンの長辺に沿って撮影された線画像の画素列を取得すること、
（２）取得した画素列に対しデジタル処理を施し、基板を透過する光に対する基板の影響を表すような、例えば各画素の光強度のような、画素毎の数量を演算すること、
（３）この量の値を、列の各画素毎にメモリに格納し、各画素の色がこの量を表すように画素列の画像を表示すること、
前記（１）、（２）、（３）の取得／処理／表示サイクルを複数回、周期的に繰り返し、更に、基板の一部分の画像を再構成するように、画素列の画像を積み重ねること、
再構成された画像をデジタル処理によって分析し、そこから欠陥の位置を推測し、それらの重大さを定量化すること、
であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項１１】
列の取得期間は、例えば０．１秒又はそれ以上のように各列毎の取得時間よりも長いことを特徴とする請求項１０に記載の装置（１）。
【請求項１２】
長辺と短辺からなる長方形の支持部（１１）上に形成された参照パターン（１０）と、  被測定基板によって歪まされた参照パターンの少なくとも１つの画像を捕捉するためのリニア・カメラ（３）と、
参照パターン照明システム（４）と、
カメラ（３）に接続された画像処理／デジタル分析手段（５）と、
を有する装置を使って、基板（２）の透明面又は反射面を分析する方法であって、
基板又は参照パターンが欠陥の方向及び参照パターンの線に平行な単一走行方向に沿って相対的に移動している状態で、リニア・カメラを使い、照射された参照パターンを透過させて線画像を撮影するステップと、
（１）参照パターンに対してカメラを移動することなく、参照パターンの長辺に沿って撮影された線画像の画素列を取得するステップと、
（２）取得した画素列に対しデジタル処理を施し、基板を透過する光に対する基板の影響を表すような、例えば各画素の光強度のような、画素ごとの数量を演算するステップと、
（３）この量の値を、列の各画素毎にメモリに格納し、各画素の色がこの量を表すように画素列の画像を表示するステップと、
前記（１）、（２）、（３）の取得／処理／表示サイクルを複数回、周期的に繰り返し、更に、基板の一部分の画像を再構成するように、画素列の画像を積み重ねるステップと、
再構成された画像をデジタル処理によって分析し、そこから欠陥の位置を推測し、それらの重大さを定量化するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
基板の一部分の再構成画像が、欠陥の２次元マップのリアルタイム表示に対応することになる連続した走行効果をシミュレートするように、夫々のステップ（２）の後に各線が表示されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
基板は連続するガラスリボンであることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明基板の光学的品質を分析するための装置であって、特にこの基板の表面上、又はその本体内に存在する歪んだ光学的欠陥の検出を可能にする装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明基板の光学的欠陥は、これらの基板が、例えば自動車用ガラスや建築物のガラス、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイのスクリーン等に使用される状況にあって現われる光学的歪によって特徴付けられている。
【０００３】
製造ラインの最後にこれら基板の光学的欠陥を検知することは、品質管理という点では効果的であることになるかもしれないが、それが出荷準備段階にある最終製品に対して行われるという点で、往々にしてかなり高コストなものとなる。これらの欠陥を出来るだけ早く、即ち最終製品の生産に準ずるような基板の形成段階において検出することが明らかに好ましい。
【０００４】
これらの基板は、それらを連続したリボンの形態で生産するために、往々にして引き抜き加工や押し出し加工を用いて生産されるため、生産ラインを改良する必要性なくして徹底的に検査するために、工場ラインの上に検査具を設けた状態で、連続するリボンに適合する検査具を持つ必要がある。
【０００５】
引き抜き加工によって形成されるフロートガラスの場合、光学的歪を発生させる欠陥は、シートのエッジに平行となる一方向に限って現れ、成形工程の痕跡に対応するものである。そして、これらの欠陥の大きさは、その成形工程の品質に依存して、多かれ少なかれ重要なものである。
【０００６】
その欠陥を検出しかつ評価するために通常採用されている技術は、一般的に以下に掲げる各処理のいずれかである。
一つは、強力な点光源を使用し、シートに光をあてるオンライン・シャドーグラフ法を用いて欠陥を視覚観察し、基板透過させた後、スクリーン上で光束を集めることである。この画像の視覚分析により、大体の場合、これら欠陥の強度についての正確な情報を提供することなく、強い勾配を持つ欠陥、即ち観察可能なほど十分なコントラストの画像を提供する激しく狭い欠陥の検出が可能になる。その際、サンプルが取られなければならない。
他の一つは、大サイズのガラス試料を定期的に取得し、それをライン外で視覚分析することである。
また、他の一つは、適当な測定装置を用いて測定可能な小さな試料を取得することである。
【０００７】
これらの検査法は、全く効率的なものではなく、不完全であり、正確さを欠き、多くの作業員を要し、特に生産コストに悪影響を及ぼす。またそれらの検査法は、緩やか又は低い強度の欠陥の場合、全く効果的とは言えない。測定された強度は希にしか検証可能とはならない。
【０００８】
更に、基板を通して規則正しい参照パターンを観察することに基づく透過測定値によって光学的欠陥を検知することができる透過基板検査法が商用化されている。
【０００９】
特許文献１は、透過して観察される２次元参照パターンの歪分析に基づき、光学的欠陥を検出する方法を記述している。欠陥がある場合、参照パターンの画像が歪められ、画像における多数の点の歪が測定され、先行した較正後に、これらから２方向に沿った光強度であって、各値が前記欠陥の有無と大きさを表すような光強度が推測される。この文献は、透過による画像取得に関与するカメラに対し、参照パターンを熟慮して結合する必要性を強く主張している。参照パターンの各線は、正確にカメラの画素ラインの整数と一致しなければならない。
【００１０】
しかしながら、この米国特許の方法は、参照パターンの特性（その寸法、形状、位置）やカメラの特性（画素数、参照パターンとの距離）が既に知られたものか、或いはそれらの特性によって参照パターンの図柄がカメラの画素と適切に整列するのが確実とならなければならない。しかしながらそのような整列は、工場環境（参照パターンの不規則性、日中の温度変化に伴う参照パターンの膨張、フロア振動など）においては拘束性を持ち、希にしか可能とはならない。
【００１１】
特許文献２は、一次元の参照パターンが透過状態で観察されるような別の測定方法を提供している。上記文献の測定装置は、参照パターンを生成してこれを測定対象となるガラスパネルのサイズ（通常、２×３ｍ）よりも実質的に常に大きく大スクリーン上に形成するプロジェクタと、経時的に変化可能な一方向性周期パターンと、分析対象となるガラスパネルを介して参照パターンを表示するマトリクス・カメラとを使用する。参照パターンは段階的なグレーの色合いを持たなければならず、即ち輪郭のはっきりした局所コントラストを有するものであってはいけない。
【００１２】
後の文献に記載された装置は、研究所や、サンプルを取るような品質管理用生産ラインの端部においては満足できるものかもしれないが、一時的にガラスを停止させる可能性なく綿密なものでなければならない検査の状況で、連続して走行する帯状体に対するオンライン検査に使用することはできない。
【００１３】
工場ライン上でプロジェクタと大型スクリーンを一体化することも又、空間がないためのめったに可能ではなく、又は望ましいものである。更に、プロジェクタによって作られた画像は通常、大して明るいものではない。従って、スクリーンを広範囲に覆い、更にフロアを黒く塗ることで不要な周辺光からスクリーンを遮蔽することが不可欠である。
【００１４】
最後に、ここに記載された測定方法は、よく知られた位相シフト法であって、ガラスパネルを止めた状態で、空間的にオフセットされた複数（通常、４つ）の参照パターンを連続して投影し、各参照パターン位置毎に画像を獲得することから成るものである。従って、この連続した獲得にはかなりの時間を消費するものであり、更にガラスパネルの停止時間を延長するものである。この作業形態は、絶え間なく移動する基板の測定には不向きである。
【００１５】
従って、特許文献２に記載された装置及びその測定方法は、工場ラインの測定、すなわち絶え間なく移動し、綿密な検査によって制限される連続基板の測定には不向きである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第６５０９９６７号明細書
【特許文献２】米国特許第６２０８４１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、上述した関連技術の欠点を持たず、かつこの基板の欠陥を透過した状態で、容易かつ正確にかつ繰り返しの方法で検査して定量化することが可能な、透明基板の光学的品質を分析するための装置を設計する一方で、固定又は移動する基板上でガラスの全長に亘って検査を行うにあたり、特に生産ライン上でのガラス適合性検査の費用を減じることにより、工場ラインへの実装についてのあらゆる制約にさらに対処することである。また、結果として分析時間を最適化することになる測定方法を使うことを可能にする革新的な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するために、本発明の一主題は、測定対象となる基板表面に対面する支持部上に形成された参照パターンと、被測定基板によって歪まされた前記参照パターンの少なくとも１つの画像を捕捉するためのカメラと、参照パターン照明システムと、前記カメラに接続された画像処理／デジタル分析手段と、を有して基板の透明な表面を分析するための装置であって、前記支持部は短辺と長辺とからなる長方形の形状を有し、前記参照パターンは単一指向性のものであってかつ前記支持部の短辺に沿って横たわる図柄から成り、前記図柄は短辺に対し周期的に横断するものであり、前記カメラは、前記支持部の長辺に沿って、前記参照パターンの基板を透過した線画像を獲得するように直線状に位置決めされることを特徴とする装置にある。
【００１９】
具体的な実施形態によれば、装置は、それぞれ個々に選択されるか、或いは何らかの技術的に可能な組み合わせをもって選択されるような、以下の掲げる各特徴の１つ又はそれ以上を有する。その特徴は、
前記支持部の短辺に対する支持部の長辺の比率は、例えば１０以上であって、好ましくは２０以上であることと、
前記図柄は、前記支持部の短辺に沿って、０．１ｍｍ〜５ｃｍ、好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍの幅を持つ少なくとも１本の線を有することと、
前記図柄は、交互に連続する明・暗の線から成ることと、
前記参照パターンのための支持部は、前記照明システムによって背後から光があてられたパネルから成ることと、
前記支持部は、測定対象となるガラスパネルに向き合う面が白色プラスチック板のように半透明でかつ拡散性を有することと、
前記基板は、前記参照パターンと透過測定のための前記カメラとの間に位置することと、
前記参照パターンのための前記支持部は、前記基板の走行面に対し垂直に、基板に対して移動するように据え付けられることと、
前記装置は、前記支持部を、前記基板に対して離反、又は接近させるように移動させる一方で、なお前記カメラによって捕捉される前記参照パターン画像の十分なシャープネスを維持する機械的上昇／下降システムを有することと、
前記装置は、以下の各処理のため、適切なプログラムが記録されたメモリを有することであって、その処理は、
基板又は参照パターンが欠陥の方向及び参照パターンの線に平行な単一走行方向に沿って相対的に移動している状態で、リニア・カメラを使い、照射された前記参照パターンを透過させて線画像を撮影すること、
（１）参照パターンに対してカメラを移動することなく、参照パターンの長辺に沿って
撮影された線画像の画素列を取得すること、
（２）取得した画素列に対しデジタル処理を施し、基板を透過する光に対する基板の影
響を表すような、例えば各画素の光強度のような、画素毎の数量を演算すること、
（３）この量の値を、列の各画素毎にメモリに格納し、各画素の色がこの量を表すよう
に画素列の画像を表示すること、
前記（１）、（２）、（３）の取得／処理／表示サイクルを複数回、周期的に繰り返し、前記基板の一部分の画像を再構成するように、画素列の画像を積み重ねること、及び
再構成された画像をデジタル処理によって分析し、そこから欠陥の位置を推測し、それらの重大さを定量化すること、であり、
前記列の取得期間は、例えば０．１秒又はそれ以上のように各列毎の取得時間よりも長いこと、
前記基板の一部分の再構成画像が、欠陥の２次元マップのリアルタイム表示に対応することになる連続した走行効果をシミュレートするように、夫々のステップ（２）の後に各列が表示されること、
前記基板は連続するガラスリボンであること、である。
【００２０】
リニア・カメラは出力信号として単一画素列を分配する単一のビデオセンサを有することが想起されるだろう。そのセンサは、出力信号の各画素に対応して並置されるとともに単一の列に沿って整列された幾つかの高感度素子から成る単一の受信機を有する。リニア・カメラはコンパクトであり、かつ敏速な捕捉をもたらす。
【００２１】
リニア・カメラの使用が伴う参照パターンの支持部はその長方形の形状により、参照パターンによって占有される面積をかなり有利に減じることができ、従って生産ライン上において装置に必要とされる空間を抑えることができる。
【００２２】
参照パターンの図柄の大きさと参照パターンの位置、ガラス及びカメラは当然ながら夫々の測定のタイプに適合されるべきものであり、この装置は、例えば幅、数メートルの連続走行ガラスリボンの検査のように、幅、数センチメートルの試料を検査するのに適している。後者の場合、分析対象となるリボンの全幅をカバーするためには幾つかのカメラ／参照パターンが組み合わされることになる。より小さな基板の場合には、支持部の長辺が測定対象基板の幅と一致するかもしれない。
【００２３】
支持部の短辺に対する支持部の長辺の比率は、例えば１０以上であって、好ましくは２０以上である。
【００２４】
基板の一方の側に定置された観察者によって透過観察され、光学的に拡大された状態で表わされた感知歪は、基板と、光学的には対象として作用する参照パターンとの間の距離に応じて変化する。ここで留意すべきは、周知のように光強度は、仮に欠陥の代わりに配置された場合、観察者によって認知されたものと同じ倍率を与えることになる等価光学レンズの焦点距離の逆数によって決まるということである。
【００２５】
従って、装置の感度を適合させるため、即ち所定の光学的欠陥による歪効果を増減するために、参照パターンとこの欠陥、即ち基板との間の距離を変更することが可能である。この作用については、カメラによって捕捉された参照パターン像のシャープネスをなお十分に維持しつつ、参照パターンを基板より更に離反・接近する方向に移動する機械的上昇／下降システムを使用することにより実行するようにしても良い。我々の装置は、参照パターンに対するカメラの正確かつ徹底的な合焦を必要としないため、参照パターン・基板距離を約２の因数によって増加させることで本装置の感度を倍にすることが可能である。その際には、装置は更なる工学的調整を行わなくとも即座に再設定可能となり、結果として異なる光強度によって特徴付けられる新しい範囲の欠陥に対しても適合する。
【００２６】
１つの特徴によれば、参照パターンの図柄は、交互に連続する明・暗の線であって、好ましくは夫々等しい長さで強いコントラストの線（例えば、白・黒線）から成る。各図柄を形成する線の幅は、実際には測定や欠陥の幅の状況に適応する。従って線の幅は０．１ｍｍと１０ｍｍの間であってもよく、好ましくは１ｍｍと２ｍｍの間である。
【００２７】
更に、仮に照明システムが、例えば背面照明のように参照パターンに直接付随するものであるならば、参照パターン用支持パネルはその際、幅寸法において５ｃｍを超える必要はなく、本発明装置を装着するための各寸法を既存のそれらに比較して格段に減少する。
【００２８】
背面照明パネルとして、パネルは測定対象となる基板に向き合う面が半透明で拡散性を有している。例えば、それは白色のプラスチック板である。これは又、表面に参照パターンを印刷した透明基板であっても良い。この場合には、照明に付随する第２の透明板が、参照パターンのほぼ均一な背面照明に必要な明るい背景を提供することになるが、この均一性は重要な意味をもつものではない。
【００２９】
有利な点として、特に背面照明の際には、照明システムは数多くの発光ダイオードから形成される。この照明は、時間と共に懸命さを以て強度変調されるようにし、例えばそれらの寿命を延ばすようにしたり、或いは比較的吸収力のある基板の透過に対してそれを適合させるようにしても良い。
【００３０】
透過測定をなすために、基板は参照パターンとカメラの間に位置決めされる。
【００３１】
また、本発明は、長辺と短辺からなる長方形の支持部上に形成された参照パターンと、被測定基板によって歪まされた前記参照パターンの少なくとも１つの画像を捕捉するためのリニア・カメラと、参照パターン照明システムと、前記カメラに接続された画像処理／デジタル分析手段と、を有する装置を使って、基板の透明面又は反射面を分析する方法であって、該方法は、
基板又は参照パターンが欠陥の方向及び参照パターンの線に平行な単一走行方向に沿って相対的に移動する状態において、リニア・カメラを使い、照射された前記参照パターンを透過させて線画像を撮影すること、
（１）参照パターンに対してカメラを移動することなく、参照パターンの長辺に沿って撮影された線画像の画素列を取得すること、
（２）取得した画素列に対しデジタル処理を施し、基板を透過する光に対する基板の影響を表すような、例えば各画素の光強度のような、画素ごとの数量を演算すること、
（３）この量の値を、列の各画素毎にメモリに格納し、各画素の色がこの量を表すように画素列の画像を表示すること、
前記（１）、（２）、（３）の取得／処理／表示サイクルを複数回、周期的に繰り返し、更に、前記基板の一部分の画像を再構成するように、画素列の画像を積み重ねること、及び
再構成された画像をデジタル処理によって分析し、そこから欠陥の位置を推測し、それらの重大さを定量化すること、からなる以上の各ステップを有する方法に関するものである。
【００３２】
具体的な実施形態によれば、その方法は又、それぞれ個々に選択されるか、或いは何らかの技術的に可能な組み合わせをもって選択されるような、以下の掲げる各特徴の１つ又はそれ以上を有する。その特徴は、
前記基板の一部分の再構成画像が、欠陥の２次元マップのリアルタイム表示に対応することになる連続した走行効果をシミュレートするように、夫々のステップ（２）の後に各線が表示されること、
前記基板は連続するガラスリボンであること、
前記線の取得期間は、例えば０．１秒又はそれ以上のように各列の取得時間よりも長いこと、である。
【００３３】
走行方向において、１つの画素列から次の画素列にかけての画像の如何なる重複を回避するために、各線の結像率は、参照パターンに対する基板の相対的変位割合に追従することになる。時間節約のため、線のための取得時間がその処理時間よりも短いことが容認できるかもしれず、このことは既知の基板部分を記録しない効果を持つ。
【００３４】
分析は、その際、１秒のオーダーの時間当たりカメラの下方を通過する欠陥だけに関係することになり、他方、通常１秒の１／１０の時間当たりカメラの下方を通過する点欠陥はただ無作為に検出されることになる。
【００３５】
このようにして、本発明の装置と方法により、基板上において規則的間隔の線の代表的試料に対し迅速かつ信頼性のある検査を実行することができる。従って、たとえ線間の空間部分が検査されないとしても、基板全体が迅速に検査されるかもしれない。仮に、分析された線間の空間部分も検査する必要がある場合には、１台以上の同じ装置を下流側に配し、全て同期させて基板の異なる部分、即ち他の装置によって分析された線間の空間部分を分析し、好ましくは、画像獲得にあたり同じ周期性を持たせるために全ての装置が同期されるようにして、装置を増殖させることが有利なこととなるだろう。
【００３６】
各線のデジタル処理は既知方法によって実行される。これには、例えばリニア・カメラを使用して獲得される画素列から局部位相を抽出し、そこから位相変化を推定することを含んでおり、光学演算モデルのおかげによって、歪の大きさや欠陥を代表する光強度が提供される場合もあるような、参照パターンの線の変形を測定することで、欠陥の位置を推定するだけでなく、欠陥自体を定量化することになる。
【００３７】
留意すべきは、デジタル位相抽出処理は付随的によく知られたフーリエ変換法を使用して実行されるかもしれないということである。
【００３８】
本発明による方法は、工場のラインを変更することなく、より低いコストで工場ラインに満足すべき結果をもたらし、かつ従来技術よりも格段に早い検査を可能にするように見える。
【００３９】
本発明装置とそれを実施する方法は、様々な用途（建築関連、自動車関連、航空関連、鉄道関連）のどんなサイズの、例えばモノリシック又は積層構造の透明基板や、平坦又は湾曲したガラスパネルに適用することが可能である。特に、その装置及び方法は、フロートライン上の平坦ガラス帯に好都合な状態で適用されるかもしれない。それらは又、建築用途を目的とした平坦ガラスパネルや、電子機器の用途（プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等）を目的とした特製ガラスパネルや、その他の如何なる透明基板に対しても適用可能である。
【００４０】
これより本発明を、決して発明の範囲を限定しない純粋な具体例を用いて、以下に示す添付図面に基づいて説明することにする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】透過測定のための本発明による分析装置の概略的断面図である。
【図２】本発明による参照パターン例を示す図である。
【図３】欠陥をその中央に出現させた基板の再生像を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１及び図２は、その観察を容易にするために縮尺通りに描かれていない。
【００４３】
照明システム４は、支持パネル１１が例えば白色プラスチック板のような半透明である場合、背面照明システムであっても良い。その際には、照明システム４は半透明支持パネルの後方に位置する数多くの発光ダイオードからなることが好ましい。
【００４４】
変形例としては、支持パネル１１が不透明な場合、照明システム４は、例えば参照パターンを支持するパネルの前面を照明するように方向付けられた発光点のように、参照パターンの前部に対し配置された光源から形成される。
【００４５】
カメラ３はリニア・カメラであって、それはデジタル処理によって、前のフレームに積み重ねられる画像フレームを生成し、移動する基板の全体的な２次元画像を形成する。参照パターンは示されるように基板に比べて小さいために、基板２又は参照パターンは、基板全体にわたって必要な数の画像収集を確実にするべく他方に対し一方が平行移動可能となっている。各画像収集するためにカメラのシャッターが切られる頻度は変位速度に追従する。
【００４６】
カメラは、基板や参照パターンの変位方向に対して横断する形で、基板の全範囲又はその一部分を表示するように適当な距離ｄをおいて位置決めされる。従って、仮に変位が水平面内にあるならば、カメラは垂直方向に配置される。
【００４７】
カメラ３は、工場ライン上での実装状況に適応する形で、垂直線に対し角度を成すように設置することが可能である。
【００４８】
参照パターン１０は、図２に示すように、長方形の支持部１１上に形成される。それは単一指向性であり、図柄１０ａから成る。
【００４９】
本発明の参照パターンは測定対象の基板よりも小さい短辺を持つ。例えば、幅０．８ｍの連続した基板を測定するにあたっては、参照パターンの寸法は５ｃｍ×１．０ｍである。
【００５０】
参照パターンの図柄１０ａは支持部の短辺に沿って横たわり、短辺を周期的に横断する形、即ち、支持部の長辺に沿って周期的なものとなる。
【００５１】
図柄１０ａは、交互に連続した明暗くっきりのコントラストが付いた線から成る。
【００５２】
処理／演算手段５がカメラに接続され、連続的な画像獲得に続く数学的処理と分析を実行する。
【００５３】
図３はカメラによって記録された映像を示しており、参照パターンの像は欠陥があることで一方向に歪められている。装置を用いた実行処理は、
基板又は参照パターンが欠陥の方向及び参照パターンの線に平行な単一走行方向に沿って相対的に移動する状態において、カメラを使い、照射された参照パターンを透過させて線画像を撮影し、
（１）参照パターンに対してカメラを移動することなく、参照パターンの長延部に沿って撮影された線画像の画素列を取得し、
（２）取得した画素列に対しデジタル処理を施し、基板を透過する光に対する基板の影響を代表する、例えば各画素の光強度のような画素ごとの量を演算し、
（３）各画素の色が画素の光強度を表すような画素列の画像を表示し、
前記（１）、（２）、（３）の取得／処理／表示サイクルを複数回周期的に繰り返し、更に画素列の画像を積み重ね、連続的な運転効果をシミュレートすることによって欠陥の２次元マップのリアルタイム表示に対応することになるような基板の一部分の画像を再構成し、
そして、再構成された画像をデジタル処理によって分析し、そこから欠陥の位置を推測し、それらの重大さを定量化すること、の以上の処理からなる。
基板が参照パターンを走りすぎることで連続したｎ列の画素列を獲得することにより、各列の単純な積み重ねにより２次元の単一画像を再構成することが可能になる。この種の参照パターンは、装置を以て得られる連続したリボン上において欠陥を検出するにあたり、その限定されたサイズと性能故に特に有効であることを本願出願人は実証した。
【００５４】
取得した各線に対しては光学的欠陥の強度を演算することができる。この方法を以て、先行する線の状態を知る必要も、次の線の状態を知る必要もない。
【００５５】
とはいえ、欠陥の重大さを分析するためには、その全てを見る必要があり、多数の線からなる画像を使う必要がある（欠陥は数分間、或いは数時間をも続く場合がある）。従って、各線は光強度へと“変換”され、欠陥の重大さを分析するためにこの光強度の２次元マップに画像処理が施される。 要するに、線は信号処理を受け、マップは画像処理を受けることが特に有効となる。 最も単純な画像処理としては、単純な閾値化処理がある。
【００５６】
参照パターンは、空間周期的信号である。数学的な分析は、既知方法によってこの信号をそのカメラの画素における、２πを法とする局部位相によって特徴付けることから成り、この結果として、「相マップ」と呼ばれる、伝播によって見られる２次元画像の（全画素に対応した）相の２次元マップが定義される。
【００５７】
２πを法とする相マップの抽出は、以下のようなよく知られたフーリエ変換解析技術を使って得られることができる。
【００５８】
この方法は文献に広く記載されている。即ち、それは以下のものに分けることができる。
サンプルによって歪んだ参照パターンの線画像の獲得、
画素列のフーリエ変換（一次元変換）の計算、
参照パターンの基本周波数ｆ0の特性ピークの自動検索、
ガウス型バンドパスフィルタ又はその他の同様なフィルタを使用した、この基本周波数ｆ0の帯域フィルタリング（このフィルタリングの効果は、参照パターンの画像の連続する背景と、参照パターンの信号の高調波を除去することにある）、
画像参照パターンの特性ピークを周波数０にするようにｆ0フィルタ化されたスペクトラムをシフトすること（このシフトによって参照パターンのグリッド線が消え、参照パターンの歪だけが残る）、
画素コラム毎に画像の逆フーリエ変換の計算（獲得された画像は歪だけを表示する。この画像は、実部Ｒと仮想部Ｉからなる複合画像となる）、
画像の、２πを法とする、画素における局部位相の計算（この相は画素毎に逆正接関数の値（Ｉ／Ｒ）を計算することで得られる）。
【００５９】
ひとたび、画像の２πを法とする相の計算ステップが各画素毎に実行されたならば、「勾配マップ」とも呼ばれる位相微分係数のマップがそれより容易に推定される。この画像の位相勾配の計算は、単純な画素対画素の位相差によって得られ、２πの位相跳躍が容易に除去される。この計算はそれぞれの線の捕捉後に実行しても、あるいは複数線からなるグループ毎の補足後に実行されるものでも良い。
【００６０】
完全な再生像の位相マップが、カメラによって捕らえられた一連の線画像より推定された後は、この位相の微分係数からの光強度Ｐｉ計算を可能とする工学的演算モデルを使って、これらの局部位相変化を引き起こすガラスパネルの欠陥の光強度Ｐｉに対し、画像の各点における位相の微分係数を結び付けることができる。光強度を決定し、それを閾値と比較することで、欠陥を定量化することができる。
【００６１】
変形例として、その位相微分係数はむしろ、欠陥の大きさをも代表するような歪幅をもたらすことになる局部較正幅との比較が可能となる。
【００６２】
従って、欠陥を定量化することで、生産ライン上で直接、基板の光学的品質を確立することができる。
【００６３】
結果として、本発明による基板分析方法は、
従来技術にあったような、カメラに対して参照パターンを不自然な形で取り付けたり、プロジェクタと大型スクリーンを使用する必要性なしに、リニア・カメラを使って、前記基板に対し狭い単一図柄の参照パターンを透過させて一連の線画像を捕捉すること、
デジタル処理によって局部位相を抽出し、これらの位相の微分係数を演算し、数学的演算によって（好ましくは、光強度の算出とそれと閾値との比較をして）欠陥の強度プロフィールを推定すること、
基板の欠陥マップの画像を列から列へと再構成するように、スクリーン上でこれらのプロフィールを縦方向に積み重ねること、及び
例えばエッジの検出や動的閾値化のような従来からの画像処理技術を用いて、その中に許容限界を超えた欠陥の存在を自動的に検出するようにマップを分析すること、から成る。
【００６４】
最後に、今回提案した測定装置は、基板をサンプリングすることなく、基板を停止したり減速させることなく、搬送システム上でのその位置を変更することなく、なんら光学的又は機械的な制御制約をもたずに連続した参照パターンを投影するシステムを使うことなく、工場ラインにある基板の全長に亘る検査を可能にする。装置は、既存のそれらよりもはるかに小さい、参照パターンの各寸法に比べて小さな領域を使用する。通常、本発明の参照パターンの支持パネルは、長さ１ｍ×幅５ｃｍである。
【図１】
2013524192.tif 000003
【図２】
2013524192.tif 000004
【図３】
2013524192.tif 000005
【国際調査報告】
2013524192.tif 000006
2013524192.tif 000007
2013524192.tif 000008
2013524192.tif 000009