(57)【要約】【課題】例えば、球面形状のフロントガラス又はその他の物質表面上の傷の信頼できる検出を実現すること【解決手段】本発明は、物質、特にガラスの表面（２）上の傷を検出するための装置、及びそれに対応する方法に関する。該装置は、照明ユニット（３）と記録ユニット（４）を有する。前記照明ユニット（３）と前記記録ユニット（４）は、物質表面（２）上の走査線（６）を記録し、前記表面（２）に対して変位可能である。より正確に傷を特定するために、照明装置（３）は、少なくとも１つのライトストリップ（９）と好ましくは少なくとも１つの光源（１６）を有する。前記ライトストリップ（９）は、前記走査線（６）を横切る平行光プールを生成する。前記プールは前記走査線（６）に沿って拡散又は疑似拡散となる。前記光源（１６）は、前記走査線（６）を横切る拡散光又は疑似拡散光を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質、特にガラスの表面（２）上の傷を検出する検出装置であって、該検出装置は、照明装置（３）と撮像装置（４）を備え、前記照明装置（３）と前記撮像装置（４）は前記物質の前記表面（２）上の走査線（６）を検出し、前記物質の前記表面（２）に対して移動可能であり、
前記照明装置（３）はライトストリップ（９）と好ましくは少なくとも１つの光源（１６）とを有し、前記ライトストリップ（９）は、前記走査線（６）を横切る平行光を生成し、前記平行光は、前記走査線（６）の方向に拡散又は疑似拡散的であり、前記光源（１６）は、前記走査線（６）を横切る拡散又は疑似拡散光を生成することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出装置において、前記撮像装置（４）は、前記走査線（６）上のある点における表面法線（１０）の領域に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の検出装置において、前記ライトストリップ（９）は、前記走査線（６）の周りの領域を照射するように位置決めされることを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置において、前記ライトストリップ（９）は、光線を平行にする光学素子（１２）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の検出装置において、前記ライトストリップは、前記走査線（６）の方向に拡散光を生成するディフューザ、特にレンチキュラーシステム（１３）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の検出装置において、２つのライトストリップ（９）が設けられ、好ましくは、前記２つのライトストリップ（９）は前記表面法線（１０）の両側に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の検出装置において、前記ライトストリップ（９）を覆うためのフラップ（１５）が、前記ライトストリップ（９）に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の検出装置において、前記光源（１６）は、湾曲したミラー（１７）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項９】
請求項８記載の検出装置において、前記ミラー（１７）の一部は、少なくとも円錐形に設計してあることを特徴とする検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の検出装置において、前記光源（１６）は、前記ライトストリップ（９）の端面に配置され、前記光源（１６）のランプ（１１）は、特に前記走査線（６）の法平面に配置されていることを特徴とする検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の検出装置において、２つの光源（１６）は、前記ライトストリップ（９）のどちらか一方の端面に１つの前記光源（１６）が位置決めされるように、配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の検出装置において、前記光源（１６）及び／又は前記ライトストリップ（９）は、高輝度ランプ（１１）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の検出装置において、ライトトラップ（８）は、前記撮像装置（４）の前記撮像領域（７）が前記ライトトラップ（８）の中を向くように、位置決めされていることを特徴とする検出装置。
【請求項１４】
特に請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検出装置を用いて、物質の表面（２）上の傷を検出する検出方法であって、該検出方法は、照明装置（３）で前記物質表面（２）を照射し、撮像装置（４）を用いて走査線（６）に沿って前記物質表面（２）を検出し、
前記照明装置（３）は、前記物質表面（２）に欠陥がない場合は、前記照明装置（３）からの光が前記撮像装置（４）に入らないように、位置決めされていることを特徴とする検出方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の検出方法において、前記照明装置（３）は、前記物質表面（２）を少なくとも１８０°の散乱角度で拡散又は疑似拡散的に照射することを特徴とする検出方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の検出方法において、前記物質表面（２）の欠陥の位置を特定し、傷（１８）の長さ、形状及び／又は方向を決定することを特徴とする検出方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の検出方法において、傷（１８）の端において、ある特定の角度（Ｗ）で、且つ、ある特定の経路（Ｓ）上で、新しい傷（１８）を探索することを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び撮像装置を用いて、ガラス等の特に透明な物質の表面上の傷を検出する装置及びそれに関する方法に関し、それら照明装置、撮像装置は、物質の表面上の走査線を検出し、物質に対して変位可能である。
【背景技術】
【０００２】
ガラス上の粗い傷は、尖ったもので物質を切除する際に生じる。物質を切除する際、滑らかな表面からガラスが破砕し、不定形の小さな粒子が生じる。これによって、凹凸の構造となり、入射光の方向にかかわらず、光があらゆる方向に反射するようになる。このタイプの粗い傷は、「磨き傷（ｒｕｂ）」「擦過傷（ａｂｒａｓｉｏｎ）」「磨耗傷（ｓｃｕｆｆｉｎｇ）」「氷のような傷（ｉｃｅ−ｌｉｋｅ  ｓｃｒａｔｃｈｅｓ）」等と呼ばれる。さらに、より微細な他のタイプの傷がある。このタイプの傷は、非常に鋭利なものを押し付けながらプラスチックフローを行うことによりガラス表面に生じる。  これら微細な傷は滑らかな側面を有し、光をある特定の方向のみに反射させる。これらの傷は、「溝（ｇｒｏｏｖｅ）」「細溝（ｆｌｕｔｅ）」「ヘアライン（ｈａｉｒｌｉｎｅ）」「リッジ（ｒｉｄｇｅ）」等として分類される。ある決められた方向からガラスを見る場合、その種の傷を視認するためには、傷をある特定の方向から照射しなければならない。傷はガラスにおいて、いかなる方向にも向く可能性があるので、傷を検出しようとするガラス表面は全ての側から照射する必要があり、そうすることによって全ての傷を認識することが可能となる。略全ての傷は１８０°回転することによって元にもどるので、ガラス表面のまわりを１８０°照射することで十分である。ガラス表面のまわりを３６０°照射する必要はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特に、曲面を有するガラス表面に対して上述したように照射することは難しい。この典型例として、風よけ（フロントガラス）における傷の検出が挙げられる。フロントガラスは一般に球面形状に曲がっているので、少なくともある特定の領域を全ての方向から均一に照射する必要がある。そのような領域は撮像装置（例えば、デジタルカメラ）の走査線のまわりに設けられ、該走査線は、好適には上から下へと延在する。さらに、球面形状に曲がったフロントガラスの全ての領域を、カメラに対して同じ距離を保って動かすことはできない。それゆえ、照明は、ある特定の深さ範囲にわたって拡散照明となるような特性が必要である。さらに、撮像装置は傷の鮮明な像を得るために十分な焦点深度を有する必要がある。そのため、照明は十分に明るくなければならない。検出する傷を区別するのに十分なコントラストを得るために、カメラは、通常、ライトトラップ（ｄａｒｋ  ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｐ）に向けなければならない。  光は、傷が照射された場合にのみ、カメラに入射する。それゆえ、照明装置からの直接の光や傷ついていない物質表面による反射光が確実に入射しないようにしなければならない。これは、従来のサンプリング装置及びスキャニング装置を用いる場合は実現することができない。特に、それら装置を、曲面を有する（例えば、球面形状に曲がった）フロントガラスに用いる場合は実現できない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
それゆえ、本発明の目的は、例えば、球面形状のガラス面又はその他の物質表面上の傷を確実に検出することである。
【０００５】
上記目的は、最初に述べたタイプの装置において、請求項１の特長によって実現される。照明装置は、少なくとも１つのライトストリップ（ｌｉｇｈｔ  ｓｔｒｉｐ）を有する。このライトストリップは、走査線を横切る平行光を生成し、該平行光は、走査線方向において、拡散的、又は疑似拡散的となる。また、照明装置は、好ましくは少なくとも１つの光源を有している。この光源は、走査線を横切る拡散光又は疑似拡散光を生成し、その光は、特に、表面法線に対してある特定の角度範囲内で物質表面に入射する。その結果、照明装置が、特に、２つの異なる光成分を有し、それら２つの光成分は基本的に互いに垂直であり、且つ拡散光又は疑似拡散光（すなわち、上述の光成分に沿って基本的に全ての方向から均一に光が入射する）を有しているため、物質表面上の仮想の走査線のまわりの非常に大きな領域が、全ての方向から均一に照らされる。
【０００６】
それゆえ、ライトストリップからの光及び光源からの光は、互いに垂直である光成分において、略１８０°の入射光領域をそれぞれカバーする。その結果、撮像装置（カメラ）の撮影範囲に位置する傷は、全ての方向からの光（すなわち拡散光及び疑似拡散光）によって照らされ、傷による反射光がカメラへ向かう。物質表面の光のある特定の成分の入射角を特定することによって、無傷の表面にて反射された光がカメラに入射せず、同時に、傷又は欠陥の存在を誤って示すことがなくなる。
【０００７】
これは、本発明によれば、撮像装置が走査線上のある点における表面法線の領域に位置している場合は、特に簡単に実現される。この場合、法線方向で物質表面に当たる光のみがカメラ内に散乱されるであろう。しかしながら、照明装置を本発明に基づく配置にすることによって、これを避けることができる。例えば、球面形状に曲がった物質表面では、湾曲しているため、撮像装置を、全ての検出位置において走査線上のある点での表面法線に正確に位置づけしない。この場合は、例えば、撮像装置を、物質の湾曲した表面の中心部分の表面法線の領域に配置するとよい。しかしながら、湾曲が一様でない場合は、撮像装置を異なる位置に配置するとよい。
【０００８】
照明装置及び撮像装置は、好ましくは、透明物質の一方の側に配置してもよい。フロントガラスは、一般に、ガラス内部にプリントされた領域を含むので、カメラ及び照明装置を外側に配置する必要がある。これは、黒い領域の傷を外側から検出できる唯一の配置構成である。また、これらの領域は、内部に配置した状態でも視認することができる。黒い背景によって、傷は、車両を見る人間にとって、特に明確となり、このため、これらの領域は検査する必要がある。プリントされた領域がない場合（例えば、横窓の場合）は、外部にカメラを配置して、内部から照明することも可能である。その逆も可能である。
【０００９】
本発明によれば、ライトストリップは、走査線のまわりの領域を照らすように、走査線のある点の表面法線に対してある角度だけ傾斜させることが好ましい。この構成によれば、カメラを同じ側に配置して、ライトストリップをカメラの隣に配置することによって、光がカメラに直接入射しないようにできる。入射角度に対応する反射角度で物質表面上を光が反射するため、このタイプの配置構成においてもまた、傷のない平滑な物質表面で反射される光はカメラに入射しない。
【００１０】
平行光を生成するため、ライトストリップは、光線を平行にする光学素子を簡単に含めることができる。
【００１１】
本発明によれば、ディフューザ（特にレンチキュラーシステム）を下流側に配置して、走査線方向に拡散光を生成することができる。出射してくる光を混合するために、マットスクリーン（ｍａｔｔ  ｓｃｒｅｅｎ）  を使用することもできるが、その場合は透過損失が発生する。そのため、マイクロシリンダーレンズで構成されるレンチキュラーシステムが好適である。マイクロシリンダーレンズは高い透明性を有しており、光を均一に分布させる。
【００１２】
照明レベルをさらに改善するため、２つのライトストリップを設けることも可能である。この場合、表面法線の両側に配置させることが好ましい。この際、カメラは２つのライトストリップの間に配置させることが好ましい。本発明によれば、また、複数のライトストリップを互いに隣り合うように配置し（例えば、撮像装置（カメラ）の各側に２つのライトストリップ）、照明の強度を上げることも可能である。この場合、走査線の法平面に対して対称な配置構成であることが特に好適である。
【００１３】
特に複数のライトストリップを含む配置構成では、本発明によれば、１つ又は複数のライトストリップに、ライトストリップを覆うためのフラップ（ｆｌａｐ）を配置してもよい。このフラップは、カメラに直接反射の恐れがある場合（例えば、物質表面が特に強く湾曲している場合）、一時的にライトストリップの前方を覆うことができる。それゆえ、ランプの電気的な切り替えを省くことができる。使用するランプのタイプによっては、電気的な切り替えは、特にランプを再びＯＮにする際、ランプが動作温度に達するまでの待機時間が必要となる。
【００１４】
本発明によれば、別の方向、特に走査線を横切る方向に拡散光又は疑似拡散光成分を生成する光源は、湾曲したミラーを有する。このミラーは、仮想の走査線のまわりを湾曲しており、例えば、ある長さに沿った円経路上に配置され、好ましくは１８０°延在する。ミラーの内部領域の適当な位置に光源のランプを配置することによって、走査線のまわりの領域を光線で略均一に照らすことができる。該光線の方向は略１８０°にわたる。よって、この配置構成において、疑似拡散光が生成される。本発明によれば、ミラーに代えて、第２の光源に多数のランプを設けてもよい。それらのランプは走査線のまわりで略半円形状に配置され、それによって、略１８０°から照明を生成する（すなわち、疑似拡散光）。
【００１５】
さらに、本発明によれば、ミラーは、少なくとも円錐曲線として設計することができ、略１８０°に湾曲した断面が円錐内部に反映される。このタイプの形状によって、光線は、無傷の表面からの光線が撮像装置に反射しないような角度で、例えば、球形状に湾曲した物質表面に入射する。本発明によれば、湾曲のタイプは、円錐曲線に必ずしも制限されない。物質の傷のない表面で反射された光線が撮像装置に入射しないように、当業者が適宜選択することができる。略１８０°に湾曲した凹面鏡や略半円形に湾曲した樽形の鏡を用いてもよい。
【００１６】
本発明によれば、光源は、ライトストリップの端面に簡単に配置することができる。光源のランプは、特に、走査線の法平面に配置される。その結果、１８０°の角度範囲で走査線において略放射状の照明（すなわち、疑似拡散）が実現される。
【００１７】
これらの光成分において高い照明レベルを得るため、２つの光源を、特にライトストリップの各端面に配置することが好ましい。これら光源のミラーの向きは互いに対向するように任意に調整される。
【００１８】
光源及び／又はライトストリップが独立した高輝度ランプである場合は、特に光の強度が強くなる。
【００１９】
本発明によれば、透明物質を検査する際、撮像装置のコントラストを増やすため、撮像装置の撮像領域がライトトラップに向くように、ライトトラップを配置してもよい。その結果、傷からの反射光が撮像装置に入射し、該反射光が特に高いレベルの確率で検出される。
【００２０】
本発明は、また、特に上述した装置で行うことができる、物質表面の傷の検出に関する。この方法によれば、物質表面は照明装置で照らされ、その表面は、ある特定の走査線に沿って撮像装置で記録される。本発明によれば、照明装置は、物質表面に傷がない場合、照明装置からの光が撮像装置に入射しないように、位置決めされる。コントラストを増やすため、透明物質を検査する場合は、撮像装置はライトトラップに向けられる。
【００２１】
本発明によれば、照明装置は、物質表面を略１８０°の散乱角で拡散的に、又は、疑似拡散的に照らすことが好ましい。拡散又は疑似拡散照射は、２つの非平行な方向、特に垂直な方向で行われることが好ましい。これによって、光成分が全ての空間方向から表面に入射し、傷を確実に検出することが可能となる。
【００２２】
本発明に係る方法の好適な実施形態においては、物質表面の欠陥の位置が特定され、傷の長さ、形状、及び／又は方向が決定される。この情報は、傷の原因を特定し、その原因を除去するために重要である。
【００２３】
傷が連続している場合は、その長さを求めることは比較的容易である。理由によっては、傷が不連続の場合がある。このような不連続の傷を検出するために、本発明によれば、傷の端部において、ある特定の角度で、また、ある特定の経路に沿って、新しい傷が探索される。さらに、このタイプのサーチアルゴリズムを用いても不連続の傷が位置特定される。また、例えば、傷部分（ｓｃｒａｔｃｈ  ｓｅｇｍｅｎｔｓ）の方向を解析することによって、傷間の方向の因果関係を得ることができる。複数の傷部分が連続する経路に位置している場合は、それらは同一の原因を有していると推測することができる。
【００２４】
傷を表示するには、ディスプレイを使用したり、プリント出力したりすることが可能である。複数の傷部分がつながっているように表示してもよい。
【００２５】
以下では、本発明に係る別の効果、特徴、及び可能な用途が、例示される実施形態及び図面を参照して詳細に説明される。ここで記載され、及び／又は図示される全ての構成要件は、各々単独で又は組合せにおいて本発明の一部であり、請求項又は参照文献の文言とは独立したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１に図示された、物質の表面２上の傷を検出する傷検出装置１は、照明装置３及びデジタルカメラの形態をとる撮像装置４を有する。撮像装置４は、風よけ（フロントガラス）５の表面２に向けられ、走査線６をカバーする。走査線６は、窓面全体の高さに沿って図の断面を横切る方向へ延在している。走査線６が窓面全体の高さに沿って延在していない場合は、照明装置３と撮像装置４とを有する装置１及び／又はフロントガラス５を走査線６に沿って動かすことができる。しかしながら、示されている構成においては、固定式の撮像装置４で、窓面全体の高さにわたる撮像領域７によって走査線６をカバーし、フロントガラス５を撮像方向に対して横切るように移動させて、フロントガラス５の表面２全体を走査する。
【００２７】
ライトトラップ８が、フロントガラス５に対して撮像装置４とは反対側に示されており、撮像装置４（カメラ）は、ライトトラップ８の方向を向いている。
【００２８】
物質の表面２上の傷を検出するためには、該表面が、撮像装置４によって記録される走査線６の領域において、略１８０°の入射角範囲で拡散又は疑似拡散光によって照射され、傷からの反射光が確実に撮像装置４に反射されなければならない。
【００２９】
これを達成するために、走査線６は、照明装置３によって横から照らされる。この横方向の照射は、２つのまっすぐな、略垂直のライトストリップ９によって構成され、それら２つのライトストリップ９は互いに近づくように傾いている。カメラ４は、ライトストリップ９の間にあって、実質的には、走査線６上のある点の表面法線１０の領域に配置される。風防ガラス５が装置１に対して矢印Ｐの方向に並進運動する場合、表面法線の方向１０は、フロントガラス５の球面曲率によって、変化する。この際、カメラ４が、表面法線１０でカバーされる領域の垂直及び／又は水平方向の略中心に、配置される場合は、本発明によれば、カメラ４は表面法線１０の領域に配置される。
【００３０】
ライトストリップ９には、高輝度ランプ１１がそれぞれ搭載される。高光度を得るためにランプ１１が必要となる。この光線は、光学素子によって平行にされる。出射光を混合するため、光学素子１２の後ろにはレンチキュラーシステム（Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ  ｓｙｓｔｅｍ）１３が設けられる。レンチキュラーシステム１３は、高い透明性を有するマイクロシリンダーレンズで構成され、これらレンズによって光が均一に分布する。レンチキュラーシステム１３の代わりに、マットスクリーン（ｍａｔｔ  ｓｃｒｅｅｎ）を使用する場合、透過損失が生じる。このようにして、垂直方向の光は完全に拡散的になる。これにより、以下で説明するように、傷のない物質表面において光がカメラ４に反射せずに、上方及び下方から傷を照射できる。それゆえ、ライトストリップ９はそれぞれ、走査線６を横切って平行に、且つ、走査線６に沿って拡散する光を生成する。
【００３１】
図１に示されているように、領域１４において、ある深さで、走査線６の２つの側から均一な照射が実現される。この深さは、フロントガラス５のアーチ状の湾曲部分の迫高（ｒｉｓｅ）と同じ程度の大きさにするべきである。
【００３２】
各ライトストリップ９の横には、フラップ（ｆｌａｐ）１５が設けられる。このフラップ１５は、カメラ４に反射光が直接到達する危険がある場合、ライトストリップ９のレンチキュラーシステム１３を有する光学素子１２の前方を覆うことができる。高輝度ランプ１１の電気的な切り替えはそれほど速くはないため、１つのランプを一時的に覆う方がより容易である。１つのランプ１１をフラップ１５で覆わなければならない場合でも、照射は１８０°をカバーする。このため、全ての傷を確実に観察することができる。
【００３３】
図２は、図１と同様の配置構成を示している。この構成では、２つのライトストリップ９が撮像装置の各側に配置されている。各ライトストリップ９の構成及び装置１のその他の部分は同一なので、ここでは詳細な説明は行わない。このタイプの配置構成は、特に鋭く湾曲している表面に使用することが好ましい。本発明によれば、ライトストリップ９を独立に切り替えることが可能である。また、本発明によれば、ライトストリップ９を以下のように設計することもできる。すなわち、ライトストリップ９を、特に走査線６を横切るように変位可能にして、例えば、ライトストリップ９の軸の回りにライトストリップ９を回転させて、平行光線を撮像装置４の撮影領域に向ける。さらに、本発明によれば、ライトストリップ９から物質表面２までの距離を、共に又は独立に調整してもよい。これは、図３及び図４を参照して以下で詳細に説明される光源１６にも適用される。
【００３４】
上方及び下方からフロントガラス５を照射するため、ライトストリップ９の各端面に光源１６が配置される（図３では一方の端面のみに配置）。光源１６もまた高輝度ランプ１１を有する。ランプ１１は、ミラー１７の内側に配置される。該ミラー１７は円錐曲線として設計され、フロントガラス５を直接照射しないようにシールド（図示せず）を設けることが好ましい。しかしながら、このようなシールドは、本発明にとって必ずしも必要なものではない。
【００３５】
図３に示すように、ミラー１７は、まっすぐな裏面を有しており、円錐曲線に従って傾斜し、略１８０°で湾曲している。このミラー１７から、ランプ１１で反射された光線は疑似拡散的に球形状のフロントガラス５に入射し、この光線が傷のない表面２で反射された場合は、散乱光が、走査線６のある点の表面法線１０の領域に配置されたカメラ４に達しない。ミラー形状によって、垂直拡散で照射もできる。図３では、下側の光源１６のみが示されている。上側の光源１６も同様の設計であり、中央平面のまわりで反射され、全体として略樽形の設計となる。
【００３６】
図４に示すように、円錐鏡１７をある長さに沿って走査線６の垂線のまわりに配置することによって、疑似拡散光が走査線６を横切るように生成される。ランプ１１は、光が略１８０°の角度範囲内でフロントガラス５にあたるように、走査線６の法平面に配置される。ランプはミラー１７の湾曲の中央に配置される。その他の照射角度を得るために、複数のランプ１１を、特に表面法線１０に沿って順々に配置してもよい。原理的には、ミラー１７を対応する位置に対するランプ１１に置き換えて、疑似拡散光を生成することが可能である。
【００３７】
ライトストリップ９及び光源１６を有する照射装置３によって、十分な深さ範囲で、且つ互いに略直行する２つの方向で、拡散及び／又は疑似拡散光が球形状に湾曲した窓ガラス５の表面２上に１８０°の角度範囲内で生成される。これにより、窓ガラス５は全ての傷が検出できる程度に十分に照射される。もちろん、平面ガラスの傷検査に装置１を用いることも可能である。
【００３８】
上述の装置１は、反射を利用して動作する。すなわち、カメラ４と照射装置３は同じ側に配置される。本発明の照射装置３を有する装置１は、透過を用いて動作するように設計することもできる。この場合、カメラ４及び照射装置３は、物質の透明表面２の異なる側に配置される。
【００３９】
反射光が装置１のカメラ４で検出される場合は、物質表面２の欠陥が存在していることを意味している。装置１に接続された評価ユニット（図示せず）によって、物質表面２の欠陥の位置を特定し、傷１８の長さ、形状、及び／又は方向が求められる。
【００４０】
傷１８が連続している場合は、傷の長さを求めることは容易である。しかしながら、原因によっては、不連続となる傷１８も存在する。傷１８をより完全に追求することができれば、これら傷跡の原因を求めることがさらに容易になる。不連続な傷跡が同じ経路上に配置していることは、人間の眼であれば、通常は明確に決定することができる。これを機械で行う場合は、探索アルゴリズムを使用しなければならない。このアルゴリズムを図５を参照して以下で説明する。
【００４１】
傷部分１８の端から、ある特定の角度Ｗで、且つ特定の長さをもつある特定の経路Ｓに沿って、新しい傷１８の跡が探索される。新しい傷１８がこの領域に見つかれば、継続している傷１８であることを意味する。このような探索が、探索領域に新しい傷１８が見つからなくなるまで、次の傷部分１８の端で行われ続ける。探索領域の角度Ｗ及び経路Ｓはそれぞれの観点に基づいて調節することができる。
【００４２】
傷の検出結果は、評価装置によって、周知の方法で表示される。この方法によって、特に装置１を使用する場合、物質表面の如何なる場所においても、傷１８を高い確実性で検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る傷検出装置の水平断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る傷検出装置の水平断面図である。
【図３】図３は、光源を有する、図１の装置の縦部分断面図である。
【図４】図４は、図３の光源の水平断面図である。
【図５】図５は、物質の検査表面上の傷を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…傷検出装置                        ２…物質表面
３…照明装置                          ４…撮像装置
５…フロントガラス                    ６…走査線
７…撮像領域                          ８…ライトトラップ
９…ライトストリップ                  １０…表面法線
１１…高輝度ランプ                    １２…光学素子
１３…レンチキュラーシステム          １４…領域
１５…フラップ                        １６…光源
１７…ミラー                          １８…傷
Ｐ…矢印                                Ｗ…角度
Ｓ…経路
【図１】
2008501105.tif 000003
【図２】
2008501105.tif 000004
【図３】
2008501105.tif 000005
【図４】
2008501105.tif 000006
【図５】
2008501105.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月22日(2006.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質、特にガラスの表面（２）上の傷を検出する検出装置であって、該検出装置は、物質表面を照射する照明装置（３）と撮像装置（４）を備え、前記照明装置（３）と前記撮像装置（４）は前記物質の前記表面（２）上の走査線（６）を検出し、前記物質の前記表面（２）に対して移動可能であり、
前記照明装置（３）は、少なくとも１つのライトストリップ（９）と少なくとも１つの光源（１６）とを有し、前記ライトストリップ（９）は、前記走査線（６）を横切る平行光を生成し、前記平行光は、前記走査線（６）の方向に拡散又は疑似拡散的であり、前記光源（１６）は、前記走査線（６）を横切る拡散又は疑似拡散光を生成することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出装置において、前記撮像装置（４）は、前記走査線（６）上のある点における表面法線（１０）の領域に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の検出装置において、前記ライトストリップ（９）は、前記走査線（６）の周りの領域を照射するように位置決めされることを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置において、前記ライトストリップ（９）は、光線を平行にする光学素子（１２）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の検出装置において、前記ライトストリップは、前記走査線（６）の方向に拡散光を生成するディフューザ、特にレンチキュラーシステム（１３）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の検出装置において、２つのライトストリップ（９）が設けられ、好ましくは、前記２つのライトストリップ（９）は前記表面法線（１０）の両側に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の検出装置において、前記ライトストリップ（９）を覆うためのフラップ（１５）が、前記ライトストリップ（９）に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の検出装置において、前記光源（１６）は、湾曲したミラー（１７）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項９】
請求項８記載の検出装置において、前記ミラー（１７）の一部は、少なくとも円錐形に設計してあることを特徴とする検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の検出装置において、前記光源（１６）は、前記ライトストリップ（９）の端面に配置され、前記光源（１６）のランプ（１１）は、特に前記走査線（６）の法平面に配置されていることを特徴とする検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の検出装置において、２つの光源（１６）は、前記ライトストリップ（９）のどちらか一方の端面に１つの前記光源（１６）が位置決めされるように、配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の検出装置において、前記光源（１６）及び／又は前記ライトストリップ（９）は、高輝度ランプ（１１）を有することを特徴とする検出装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の検出装置において、ライトトラップ（８）は、前記撮像装置（４）の前記撮像領域（７）が前記ライトトラップ（８）の中を向くように、位置決めされていることを特徴とする検出装置。
【請求項１４】
特に請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検出装置を用いて、物質の表面（２）上の傷を検出する検出方法であって、該検出方法は、照明装置（３）で前記物質表面（２）を照射し、撮像装置（４）を用いて走査線（６）に沿って前記物質表面（２）を検出し、
前記照明装置（３）は、前記物質表面（２）に欠陥がない場合は、前記照明装置（３）からの光が前記撮像装置（４）に入らないように、位置決めされ、拡散若しくは疑似拡散照明が、前記照明装置（３）によって、非平行な２つの方向において行われることを特徴とする検出方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の検出方法において、前記照明装置（３）は、前記物質表面（２）を少なくとも１８０°の散乱角度で拡散又は疑似拡散的に照射することを特徴とする検出方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の検出方法において、前記物質表面（２）の欠陥の位置を特定し、傷（１８）の長さ、形状及び／又は方向を決定することを特徴とする検出方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の検出方法において、傷（１８）の端において、ある特定の角度（Ｗ）で、且つ、ある特定の経路（Ｓ）上で、新しい傷（１８）を探索することを特徴とする検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特に、曲面を有するガラス表面に対して上述したように照射することは難しい。この典型例として、風よけ（フロントガラス）における傷の検出が挙げられる。フロントガラスは一般に球面形状に曲がっているので、少なくともある特定の領域を全ての方向から均一に照射する必要がある。そのような領域は撮像装置（例えば、デジタルカメラ）の走査線のまわりに設けられ、該走査線は、好適には上から下へと延在する。さらに、球面形状に曲がったフロントガラスの全ての領域を、カメラに対して同じ距離を保って動かすことはできない。それゆえ、照明は、ある特定の深さ範囲にわたって拡散照明となるような特性が必要である。さらに、撮像装置は傷の鮮明な像を得るために十分な焦点深度を有する必要がある。そのため、照明は十分に明るくなければならない。検出する傷を区別するのに十分なコントラストを得るために、カメラは、通常、ライトトラップ（ｄａｒｋ  ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｐ）に向けなければならない。 光は、傷が照射された場合にのみ、カメラに入射する。それゆえ、照明装置からの直接の光や傷ついていない物質表面による反射光が確実に入射しないようにしなければならない。これは、従来のサンプリング装置及びスキャニング装置を用いる場合は実現することができない。特に、それら装置を、曲面を有する（例えば、球面形状に曲がった）フロントガラスに用いる場合は実現できない。
米国特許第５，５９８，２６２号では、透明物質の検査方法が開示されている。この方法においては、カメラが、透明物質を介して、ネオン管で均一に照射された背景に向けられて、物質内に含まれる欠陥を検出する。また、物質の表面上に存在する塵粒を検出するため、カメラに対向する物質表面を、設計によって平行光線を生成するようにしたランプで照射する。すなわち、走査線を横切る平行光と走査線方向に拡散光を生成する。
米国特許第３，８１４，９４６号では、透明物質の欠陥を検出する方法が開示されている。この方法においては、透明物質のあらゆる表面が、走査線を横切る平行光及び走査線方向の拡散光で照射される。物質表面はカメラで観察され、カメラの側に配置された照明装置で表面の欠陥を検出する。カメラの側と反対側に配置された照明装置を用いて、透明物質内に含まれる欠陥が検出される。
米国特許第５，７４５，１７６号では、複数の隣接して配置されたＬＥＤを用いる、光線を生成する構成が記載されている。この構成では、１つの空間方向に平行で、その方向に垂直な空間方向においては拡散的である光を生成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明は、また、特に上述した装置で行うことができる、物質表面の傷の検出に関する。この方法によれば、物質表面は照明装置で照らされ、その表面は、ある特定の走査線に沿って撮像装置で記録される。本発明によれば、照明装置は、物質表面に傷がない場合、照明装置からの光が撮像装置に入射しないように、位置決めされる。コントラストを増やすため、透明物質を検査する場合は、撮像装置はライトトラップに向けられる。拡散又は疑似拡散照射は、２つの非平行な方向、特に垂直な方向で行われ、これによって、光成分が全ての空間方向から表面に入射し、傷を確実に検出することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明によれば、照明装置は、物質表面を略１８０°の散乱角で拡散的に、又は、疑似拡散的に照らすことが好ましい。
【国際調査報告】
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