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JP2932307B2 - Method and apparatus for surface inspection and distortion measurement using retroreflection - Google Patents

Method and apparatus for surface inspection and distortion measurement using retroreflection

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JP2932307B2
JP2932307B2 JP22412890A JP22412890A JP2932307B2 JP 2932307 B2 JP2932307 B2 JP 2932307B2 JP 22412890 A JP22412890 A JP 22412890A JP 22412890 A JP22412890 A JP 22412890A JP 2932307 B2 JP2932307 B2 JP 2932307B2
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light
retroreflective
inspection
retro
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レイノルズ ロジャー
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DEIFURAKUTO Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、逆反射を利用した表面検査及び歪み測定の
ための方法及び装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for surface inspection and strain measurement using retroreflection.

従来技術及びその問題点 本出願は、アメリカ合衆国への特許出願、“Dサイト
の改善”(出願第711646号)及び“Iサイト”(出願第
868736号)の一部継続出願であり、本発明は、逆反射面
への照射を利用して検査される表面のイメージをより高
品位に形成させる方法、並びに該表面の実用的な測定の
ために前記イメージを利用する方法に関する。
Prior art and its problems This application is a patent application to the United States of America, "Improvement of D site" (application No. 711646) and "I site" (application no.
No. 868736), the present invention is directed to a method for forming a higher quality image of a surface to be inspected by using irradiation on a retroreflective surface, and a practical measurement of the surface. And a method for utilizing the image.

回折観測(DiffractSight;商標 Dサイト)技術を利
用した検査方法は、金属シート及びプラスチックの車体
パネルの欠陥の観測、評価及び分類において効果的であ
る。該検査は、逆反射スクリーンと一緒に、標準的なテ
レビカメラ及び高強度の光源を使用することにより、被
検査表面に在る小さな種々の傾斜部分を、薄暗く輝く状
態の情報に変換し得るものである。この検査システムの
利点は、輪郭形状の変化に対する高い感度、被検査部分
の位置変化に対する低い感度、及び広い視野を有する点
にある。この技術は、印刷、組み立て及び成形に関する
産業におけるプロセス制御の改善及び製品の品質管理に
優れた効果を発揮する。室内及び屋外での実験結果によ
り、表面の品質検査に対するDサイトの有利なことが確
認されている。Dサイトの紹介は、オー.エル.ハーゲ
ニヤズ(O.L.Hageniers)による“回折観測−表面分析
の新しい方法(DiffractSight−a new form of surface
analysis)”、SPIE 814、193−197 1987年の文献によ
り行なわれた。
Inspection methods utilizing DiffractSight (trademark D-site) technology are effective in observing, evaluating and classifying defects in metal sheet and plastic body panels. The inspection can use a standard television camera and a high intensity light source together with a retroreflective screen to convert various small slopes on the surface to be inspected into dimly shining information. It is. The advantages of this inspection system are that it has high sensitivity to changes in the contour shape, low sensitivity to changes in the position of the portion to be inspected, and a wide field of view. This technology has an excellent effect on improving process control and product quality control in the printing, assembly and molding industries. Indoor and outdoor experimental results confirm the advantage of the D site for surface quality inspection. For an introduction to the D site, see El. OLHageniers, "DiffractSight-a new form of surface analysis"
analysis) ", SPIE 814, 193-197 1987.

Dサイトの技術は、被検査表面の欠陥の有する傾斜に
おける部分的な変化を光線強度の変化に変換することに
より、欠陥を“顕在化(enhance)”するものである。
米国特許第4629319号に述べられている前記顕在化のプ
ロセスを説明する理論は、前記文献において簡潔に説明
され、また、前記顕在化レベルに影響を与える複数のパ
ラメータに関する要約も含まれている。
The D-site technique "enhances" a defect by converting a partial change in the slope of the defect on the surface to be inspected into a change in light intensity.
The theory describing the process of manifestation described in US Pat. No. 4,693,319 is briefly described in the literature and includes a summary of a number of parameters that influence the level of manifestation.

理想的なDサイトのイメージが形成されるためには、
被検査表面が一般的に最小2ミクロンの表面粗さを備え
ている必要がある。そのままでは反射しない表面に対し
ては、これを流体膜で覆うことにより一時的に強力な光
沢を与えることができ、このプロセスは、ハイライティ
ング(highlighting)と呼ばれる。
In order for an ideal D site image to be formed,
The surface to be inspected generally needs to have a minimum surface roughness of 2 microns. A surface that does not reflect as such can be given a temporary intense gloss by covering it with a fluid film, a process called highlighting.

以下の説明において、用語“逆反射面イメージ(Retr
oreflection Surface Image)”(“Dサイト イメー
ジ”と呼ばれるもの)は、光源が或る表面を照射する場
合に、次のようにして生じるイメージを表現するのに利
用されるものである。すなわち、光源から或る表面に光
が照射され、該表面からの光は、無数の小さな逆反射エ
レメントに照射され、該エレメントにより前記表面へ反
射され、前記表面から再び反射され観測ポイント(また
は観測面)に戻り、そこでイメージを生じる。前記米国
特許出願の“Iサイト”に示されている形成イメージ
は、逆反射インデックス歪みイメージ(retroreflectio
n index distortion image)と呼ばれる。両タイプのイ
メージを包括する一般的な用語は、“逆反射イメージ
(Retroreflection Image)”である。
In the following description, the term “retroreflective surface image (Retr
"Oreflection Surface Image" (what is called a "D-site image") is used to represent an image that occurs when a light source illuminates a surface as follows: a light source. A surface is irradiated with light from the surface, and the light from the surface is irradiated on a myriad of small retroreflective elements, reflected by the elements to the surface, reflected again from the surface and returned to an observation point (or observation surface). The resulting image, shown in the "I-Site" of the aforementioned U.S. patent application, is a retroreflected index distortion image.
n index distortion image). A common term that encompasses both types of images is "Retroreflection Image".

発明の概要 本発明の主要部及び改善点は以下の通りである。SUMMARY OF THE INVENTION The main parts and improvements of the present invention are as follows.

1.拡散光源(複数エレメント又は単一の大きなエレメン
トから構成されたもの)を使用し、種々異なる角度から
表面を実質的に照射することにより、特定の方向におけ
る障害による影響を排除する。
1. Eliminate the effects of obstructions in specific directions by using a diffuse light source (consisting of multiple elements or a single large element) to substantially illuminate the surface from different angles.

2.前記拡散光源の使用により、帰還光イメージの明瞭性
を高め、これにより物質表面の欠陥若しくは歪みの正確
な位置が得られる。
2. The use of the diffuse light source enhances the clarity of the returned light image, thereby obtaining the exact location of the defect or distortion on the material surface.

3.光学的位置調整機器を使用し、感度の向上及びその他
の目的を達成する。
3. Use optical positioning equipment to improve sensitivity and achieve other objectives.

4.逆反射体からのビーム拡がりの選択又は制御により、
逆反射による表面イメージの修正又は高度化をなす。
4. By selecting or controlling the beam spread from the retroreflector
Modify or enhance the surface image by retro-reflection.

5.特に、赤外線又は他の光源が使用される場合(この場
合、逆反射体構造は高価となりがちである)において逐
次的な逆反射を利用する。
5. Utilize sequential retro-reflection, especially where infrared or other light sources are used (where retro-reflector structures tend to be expensive).

6.検査システムのために組み合わせられた機器を使用す
る。
6. Use the combined equipment for the inspection system.

実 施 例 以下、本発明を添付図面に基づき説明する。Embodiments Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1a図は、“点”光源及び広域光源の両方の場合の効
果を示す本発明の基本的な実施例である。対象物の表面
の歪みのイメージをより確実に提供すること、並びにそ
の表面における歪みの実際の位置をより正確に描写する
ことにおいて、前記広域光源によりもたらされる有利な
点について示されている。第1b図は第1a図の一部を詳細
に拡大したもの、第1c図は異なる大きさの逆反射エレメ
ントから反射された光の強度をグラフで表現したもので
ある。
FIG. 1a is a basic embodiment of the invention showing the effect of both a "point" light source and a wide area light source. The advantages provided by the broad-area light source in providing a more reliable image of the distortion of the surface of the object and in more accurately describing the actual position of the distortion on that surface are shown. FIG. 1b is an enlarged detail of a portion of FIG. 1a, and FIG. 1c is a graphical representation of the intensity of light reflected from differently sized retroreflective elements.

第2図は、本発明の他の操作方法、及び種々の大きさ
の逆反射エレメントから反射されるビームの拡がりが変
化した場合の効果を示す。
FIG. 2 shows another method of operation of the present invention and the effect of varying the spread of the beam reflected from variously sized retroreflective elements.

第3図は、本発明の実施例を示す。該実施例において
は、逆反射エレメントのグループは、表面を照射する光
のフィールドを移動され、カメラ若しくはそのメモリ
(イメージの光学的又は電子的蓄積)により逆反射表面
イメージが蓄積される。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. In such an embodiment, a group of retroreflective elements is moved through a field of light illuminating the surface, and a retroreflective surface image is stored by a camera or its memory (optical or electronic storage of the image).

第4図は、本発明に係る装置を示し、該装置において
は、検査対象物について蓄積された参考逆反射表面イメ
ージがモニタに交互に表示され、検査部分の正確な再位
置決め並びに光源、カメラの焦点、光学的倍率又は光の
強度に関する調整の援助が行なわれる。
FIG. 4 shows an apparatus according to the invention in which the reference retroreflective surface images accumulated for the object to be inspected are alternately displayed on a monitor, allowing accurate repositioning of the inspection part as well as the light source and the camera. Adjustments are assisted with respect to focus, optical magnification or light intensity.

第5a図は、種々異なる分散特性を有し互いに直角をな
す側面を備えている単一の逆反射エレメントを示す。第
5b図は、或る波形運動フォームを有する逆反射エレメン
トの一側面を示す。第5c図は、無数の小さな回折部材を
有する逆反射エレメントの一側面を示す。
FIG. 5a shows a single retroreflective element with different dispersion characteristics and side faces at right angles to each other. No.
FIG. 5b shows one side of a retroreflective element having a corrugated motion form. FIG. 5c shows one side of a retroreflective element having countless small diffractive members.

ロジャーレイノルズ(Rodger Reynolds)、オメール
ハーゲニヤズ(Omer Hageniers)らによる“金属シート
及びプラスチックパネル検査のための、表面形状変化の
光学的増幅(Optical Enhancement of Surface上Contou
r Variations for Sheet Metal and Plastic Panel Ins
pection)”なる表題で、1988年6月28日にアメリカ合
衆国ミシガン州 ディアボーンにおいて開催された最新
製造技術のための光学技術及び工業価値に関するエスピ
ーアイイー インターナショナル シンポジウム(SPIE
International Symposium)において提出された文献が
参考試料となる。
Rodger Reynolds, Omer Hageniers et al., “Optical Enhancement of Surface Changes for Contou on Metal Sheet and Plastic Panel Inspection.
r Variations for Sheet Metal and Plastic Panel Ins
under the heading “SPIE”, held on June 28, 1988 in Dearborn, Michigan, USA, on SPIE International Symposium on Optical Technology and Industrial Value for Advanced Manufacturing Technology (SPIE).
International Symposium) is a reference sample.

次に、これら各図について詳細に説明する。 Next, these figures will be described in detail.

第1a図は、逆反射体による表面イメージの作成、並び
にレイノズル及びハーゲニヤズらによる前記文献に詳述
されている“第一の(primary)”イメージ及び“第二
の(secondary)”イメージの描写を例示している。
FIG. 1a shows the creation of a surface image by means of a retroreflector and the depiction of the "primary" and "secondary" images detailed in the above-mentioned document by Reynolds and Hageniyas et al. An example is shown.

ここに、現在までに見出だされた3つの好ましいタイ
プの光源として、点光源、広域光源、並びに、広域光源
のような複数の角度からの表面照射を効果的に生じる点
光源の集合光源(a multiple collection Of point sou
rces)の各々の機能についてより詳細に示す。
Here, three preferred types of light sources discovered to date are point light sources, broad light sources, and collective light sources of point light sources that effectively produce surface illumination from multiple angles, such as wide light sources ( a multiple collection Of point sou
rces) will be described in more detail.

照射光線により表面(11)を照らす“点”光源(10)
の使用について考える。
"Point" light source (10) illuminating the surface (11) with illuminating light
Think about the use of.

該点光源から照射された光は表面(11)による反射後
に、非常に多くの小さな逆反射エレメントを有した逆反
射体(12)(典型としてスクリーン)により逆反射され
る。逆反射エレメントは、通常測定される表面の広さに
対し小さい(例えば、50ミリ若しくはそれ以上の表面領
域に対して直径50ミクロンのエレメント)。これらの逆
反射エレメント、例えば(15)から戻ってくる光線は、
再度前記表面に当たりカメラの方へ向けられ、カメラは
そのようにして戻ってくる光線を利用し前記表面のイメ
ージを形成する。カメラ(25)は、“軸外”(γ≠θ)
の位置に示されているが、“軸上”(γ=θ)とされ得
る。
The light emitted from the point light source is, after reflection by the surface (11), retroreflected by a retroreflector (12) (typically a screen) having a large number of small retroreflective elements. Retroreflective elements are typically small for the surface area to be measured (eg, 50 micron diameter elements for 50 mm or more of the surface area). Light rays returning from these retroreflective elements, for example (15),
Again, the surface is directed toward the camera, and the camera utilizes the returning light to form an image of the surface. Camera (25) is “off axis” (γ ≠ θ)
, The position may be “on-axis” (γ = θ).

例えば、小さな上向きの突出部分(隆起、突起など)
が存在する場合、前記表面の突出部分傾斜面で反射され
た光線は、逆反射スクリーンのポイント(例えば、PA
PB)へ向けられる。このポイントは、前記表面がこの突
出部分を有しなければその部分からの反射光により照ら
されるはずの位置とは異なる位置である。前記スクリー
ンのこのポイント及び全てのポイントからの光線は、こ
れら到達ポイントから前記表面の領域全体へ戻るが、前
記スクリーンから戻された光線の典型的な角度的拡がり
αが±1/2゜であるため、前記突出部分より通常大きな
領域を覆う。前記突出部分の傾斜が(スクリーンの拡が
りに対して)充分に大きい場合、光線(例えばポイント
PAに進む光線)が前記システム内から外れてしまい、戻
りの光線が全く又は殆ど無いことも有り得る(すなわ
ち、戻される光線が、全て又は逆反射のための適当な角
度において前記スクリーンにヒットし得ない)。
For example, small upward projections (ridges, protrusions, etc.)
Is present, the rays reflected from the projecting slope of the surface are reflected at points (eg, P A ,
P B ). This point is a different location than would be illuminated by light reflected from the surface if the surface did not have this protrusion. Rays from this point and all points on the screen return from these points of arrival to the entire area of the surface, but the typical angular spread α of the rays returned from the screen is ± 1/2 °. Therefore, it covers an area that is usually larger than the protruding portion. If the slope of the protrusion is large enough (relative to the spread of the screen), the light beam (eg point
P rays proceeding A) is deviates from within the system, also possible that rays of the return is not quite or almost (i.e., light that is to be returned, hits the screen at the appropriate angle for all or retroreflected Not get).

図中、γ>θの場合、特殊な欠陥の付近又は周囲の歪
んでいない表面(例えば、ポイントS1及びS2)にヒット
する光線が、前記スクリーン(例えば、第1a図に示すス
クリーン上のポイントP1及びP2)へ進行し、これに当た
って光線の角度的拡がりを生じ前記表面を再照射し、前
記欠陥の突出部分(又は他の歪み)を包み込みバックラ
イト(フロントライト)効果を生むことは重要である。
In the figure, when γ> θ, rays hitting an undistorted surface (eg, points S 1 and S 2 ) near or around the special defect are reflected on the screen (eg, on the screen shown in FIG. 1a). Proceeding to points P 1 and P 2 ), which impinge on the surface, causing an angular spread of the light beam and re-irradiating the surface, enveloping the protruding part (or other distortion) of the defect and producing a backlight (front light) effect Is important.

(スリーエム カンパニ製のスコッチライト7615型に
よる)50〜75ミクロンの光線ビームを使用している典型
的な実験装置によれば、逆反射エレメントの光線の拡が
りαは、(ガウス分布をなす光線強度の分布中間点に対
して)約±1/2゜である。
According to a typical experimental setup using a 50-75 micron beam of light (according to a 3M Campani Scotchlite type 7615), the beam spread α of the retroreflective element is It is about ± 1/2 ± (with respect to the distribution midpoint).

1〜2mの値に設定された距離“R"に面するスクリーン
にとって、各々の微小な逆反射エレメントにより再度照
射された表面の実際の領域は、前記典型的な欠陥の領域
と比較して大きいものである。例えば、金属シートの小
さな欠陥は、直径が単に1mmであり得るが、スクリーン
における各ポイントにより再度乱反射された表面の領域
の直径“D"は、R=2mにおいて50mmの値である。
For a screen facing a distance "R" set to a value of 1-2 m, the actual area of the surface re-illuminated by each micro retroreflective element is large compared to the typical defect area. Things. For example, a small defect in a metal sheet may be only 1 mm in diameter, while the diameter "D" of the area of the surface that is irregularly re-reflected by each point on the screen has a value of 50 mm at R = 2 m.

光源の寸法効果 前記表面に対して拡がりが小さい“点”光源を使用す
る場合にどのような現象が生じるかを考察することは興
味深い。人がパネル表面を経て逆反射スクリーンを直接
視ており、且つ光学システムが前記スクリーン上に焦点
を合わされている場合、前記表面からの最初の反射にお
いて歪みにより生じた光線の再分布により、該スクリー
ン上に種々の明るい部分と暗い部分のパターンを観察し
得る。例えば、表面の上方向への突出、すなわち、表面
の突出は、前記スクリーン上において相対的に暗い領域
を生じる。すなわち、スクリーンに到達する光の強度レ
ベルは、その位置において欠陥の無い状態において有す
るであろうレベルより、その周囲部分に対して減少した
ものとなる。
Light Source Size Effect It is interesting to consider what happens when using a "point" light source with a small spread over the surface. If a person is looking directly at the retroreflective screen through the panel surface and the optical system is focused on the screen, the redistribution of the light rays caused by the distortion in the first reflection from the surface will cause the screen to become distorted. Various bright and dark patterns can be observed above. For example, upward protrusion of the surface, ie, protrusion of the surface, results in a relatively dark area on the screen. That is, the intensity level of light reaching the screen is reduced relative to its surroundings than would be had in a defect-free state at that location.

第1a図に示すように、突出部分は小さな凸面鏡のよう
に機能し、多量の光線が全体としてPA及びPBの方向に向
けられる。
As shown in Figure 1a, the projecting portion acts like a small convex mirror, directed in the direction of P A and P B as a whole large amount of light rays.

反対に、前記表面の同じ位置における表面の凹み部分
は、“凹面鏡”のような効果により前記スクリーン上に
光線を集中させることができる。前記表面を経た反射に
おいて前記スクリーンを視る観察者は、これらの光線の
なす効果(前記参考文献において、歪みの“第一の”描
写(“primary"signature)と呼ばれているものを視る
ことが可能である。
Conversely, a concave portion of the surface at the same location on the surface can concentrate light rays on the screen by an effect like a "concave mirror". An observer looking at the screen in reflection through the surface sees the effect of these rays (what is referred to in the reference as the "primary" signature of the distortion). It is possible.

しかしながら、例えば表面突出についての前記第一の
描写は、その欠陥の正確な位置から移動させられたよう
に見える。前記第一の描写は、光源が前記観察者より前
記表面と小さな(又は大きな)角度をなしていることに
拠り、前記観察者からより遠くに(又は接近して)在る
ように見える。この移動させられる量は、照射及び観察
方向の軸が互いになす角度の差に比例する。“軸外”
(γ≠θ)での操作に関して、このことは、表面におけ
る欠陥の位置を決定(そして、例えば金属シートのパネ
ルにおいて欠陥領域を研磨する装置若しくはグラインダ
を使用し欠陥を矯正)したい場合において、前記第一の
描写を利用することを困難にしている。
However, the first depiction, for example, of a surface protrusion, appears to have been moved from the exact location of the defect. The first depiction appears to be farther (or closer) from the observer due to the light source making a smaller (or larger) angle with the surface than the observer. The amount of this movement is proportional to the angle difference between the axes of the illumination and viewing directions. “Off axis”
For operation at (γ ≠ θ), this means that if one wants to determine the location of the defect on the surface (and correct the defect using, for example, a device or grinder for polishing the defect area in a metal sheet panel). It makes it difficult to use the first depiction.

前記第一の描写のなすイメージが明白な明/暗の対比
を呈するので、点光源は最も鋭い対照的な欠陥を検出
し、且つより鋭い傾斜を有する小さな欠陥を発見するプ
ロセスを(少なくとも、他の欠陥がほとんど存在しない
場合)最も平易に行なう。
Because the image of the first depiction exhibits a clear light / dark contrast, the point light source detects the sharpest contrasting defect and goes through a process of finding small defects with steeper slopes (at least other processes). (When there is almost no defect).

しかしながら、ポジティブな傾斜を明るく且つネガテ
ィブな傾斜を暗くさせることにより輪郭を正確に描写さ
せることを所望する場合は、一般的に点光源は使用され
るべきでない。点光源は、欠陥の表示がパネル上のどの
部分にあるか正確に知りたい場合、“軸外”のモードに
おいて正確である。
However, point light sources generally should not be used if it is desired to make the contours accurate by brightening the positive slopes and darkening the negative slopes. The point light source is accurate in the "off-axis" mode if one wants to know exactly where on the panel the defect indication is.

カメラのフラッシュにおけるような単一の広域光源
(若しくは更に大きな光源)又は(10)、(20)及び
(21)のような単一電球を複数並べたもののいずれかを
使用し光源の大きさを拡張する場合、表面の各欠陥に対
する照射角度は光源を複数並べたものの各光源の各位置
(又は広域光源上の“連続的な”多くのポイント)で違
っている。この場合、スクリーン上のどのような“第一
の描写”も、他の歪んでいない表面の位置(光源の他の
部分により照らされた位置)からスクリーンに到達する
光線により実質的に“消去(washed out)”され得、ス
クリーン上の実際の“第1の”効果は、パネルを経てス
クリーンを眺めても殆ど又は全く見られない。
Use a single global light source (or larger light source), such as in a camera flash, or a series of single light bulbs, such as (10), (20) and (21), to size the light source. In the extended case, the illumination angle for each defect on the surface is different at each position of each light source (or many "continuous" points on the global light source). In this case, any "first depiction" on the screen will be substantially "erased" by light rays reaching the screen from other undistorted surface locations (positions illuminated by other parts of the light source). The actual "first" effect on the screen can be "washed out" with little or no effect when viewing the screen through the panel.

テスト表面に(特に、人間の眼とは異なり容易に焦点
を維持できるカメラのレンズにより)焦点を合わせ、前
記広域光源の照射の下でその表面を視ると、一般的に第
二の効果とのが見える。該効果は、表面における欠陥又
は他の歪みに当たらなかった光線が、欠陥に対する“バ
ックライティング”(γ>θの場合)のように見えると
いうものである。この場合、比較的大きな傾斜を有する
欠陥であっても、独特の正確な輪郭表現を呈するパター
ンが生じさせられる。しかしながら、光源を複数並べた
ものにより生じるスクリーンからの照射光線がぼやける
ことにより、より小さな欠陥に対する感度は低下する。
Focusing on the test surface (especially with a camera lens that can easily maintain focus unlike the human eye) and viewing the surface under the illumination of the broad light source generally results in a second effect Can be seen. The effect is that rays that have not hit a defect or other distortion in the surface will appear as "backlighting" (if γ> θ) to the defect. In this case, a pattern having a unique and accurate contour expression is generated even for a defect having a relatively large inclination. However, the blurring of the illuminating light from the screen caused by the arrangement of the plurality of light sources reduces the sensitivity to smaller defects.

傾斜の小さな欠陥においては、前記第二のイメージ及
び第一のイメージについて殆ど移動が生じない場合、第
二のイメージからの光線が第一のイメージの光線を強度
的に圧倒するため、実際には第二のイメージのみが見え
ることは重要である。このゆえに、点光源の効果と広域
光源の効果との主な違いは、より大きな傾斜が存在する
場合(例えば、高さ0.001インチ、直径0.020インチの突
起)に存する。このことは、ハイライト オイル(high
light oil)を塗布する場合、及び実質的な傾斜をなす
或る波形を備えた他のものが使用される場合、広域光源
より点光源で視ると、この波形が一層“ノイズ的(nois
y)”になる理由である。また、これらの場合において
広域光源は好ましいものである。
In the case of a defect with a small inclination, if little movement occurs for the second image and the first image, the rays from the second image will overwhelm the rays of the first image in intensity, so that in practice It is important that only the second image is visible. Hence, the main difference between the point light source effect and the wide area light source effect lies in the case where there is a larger slope (eg, a 0.001 inch high, 0.020 inch diameter protrusion). This is because highlight oil (high
When applying light oil) and when using something with a substantially sloping waveform, this waveform is more "noisy" when viewed with a point light source than a wide area light source.
y) ". In these cases, a wide area light source is preferred.

1m平方の表面を使用するための大きさの条件として、
典型的には広域光源が、5cm×10cmの領域内に10個の点
光源の電球からなるグループまたは2cm×4cmの範囲にカ
メラ用フラッシュガンを備えたものであり、したがって
スクリーンの大きさは、該スクリーンからの反射光線を
受ける前記表面より大きい。より小さな(より大きな)
表面には、典型的にはより小さな(より大きな)広域光
源及びスクリーンが使用され得る。
As a condition of size for using a 1m square surface,
Typically, the wide area light source is a group of 10 point light bulbs in a 5 cm x 10 cm area or with a camera flashgun in the area of 2 cm x 4 cm, so the size of the screen is It is larger than the surface receiving light reflected from the screen. Smaller (larger)
For the surface, typically a smaller (larger) global light source and screen may be used.

次に、少なくとも一つの理論を通して本発明装置の操
作方法を説明する。
Next, the operation method of the device of the present invention will be described through at least one theory.

広域光源(10)により生じた光線は欠陥の周りの表面
領域を照射し、該領域から反射し逆反射エレメントによ
り再反射された光線は前記欠陥を再度照射し、実質的
に、カメラにより観察される欠陥についての照射範囲の
広大な部分を提供する。表面により再度反射された光線
は、本実施例においては図示のように軸上に設置されて
いるカメラの方へ向けられている。(第2図では、ビー
ムスプリッタ(50)が、点光源(51)からの光線を前記
カメラ(52)の軸に沿って進行させるために使用されて
いる。) S1及びS2のような歪みの無い表面領域からの光線は、
欠陥から遠く離れるほど、該欠陥に対する実際の光線強
度が次第に減少する。これは、(15)のような個々の小
さな逆反射体から拡散を伴って出射する光線は、覆われ
る領域の拡大、すなわち小さな逆反射エレメントの各々
からのガウス分布をなす光線の拡がり、及びカメラ若し
くは欠陥から離れることにおける角度的拡がりの両方に
より衰えるからである。
The light rays generated by the broad-area light source (10) illuminate the surface area around the defect, and the light rays reflected from that area and re-reflected by the retroreflective element re-illuminate said defect and are substantially observed by the camera. Provide a large portion of the irradiation range for defects. The light rays reflected back by the surface are in this embodiment directed to a camera which is mounted on-axis as shown. (In the Figure 2, the beam splitter (50) is used the light from a point source (51) to advance along the axis of said camera (52).), Such as S 1 and S 2 Light rays from undistorted surface areas
The further away from the defect, the progressively the actual light intensity for the defect decreases. This is because rays emanating from individual small retroreflectors, such as (15), with diffusion are enlarged in the area to be covered, i.e., the divergence of Gaussian rays from each of the small retroreflective elements, and the camera. Alternatively, it may be reduced by both the angular spread in moving away from the defect.

前記スクリーン上の複数のポイントから前記表面上の
あらゆるポイント(及び若しあればその歪み)に対する
この再照射は、前記参考文献で呼ばれている“第二のイ
メージ”を生じる。
This re-irradiation from multiple points on the screen to any point on the surface (and its distortion, if any) results in a "second image" referred to in the reference.

この様な照射の下で表面のイメージを生じさせる場
合、カメラが光源よりも該表面から遠く離れた位置に在
る角度をなしているならば、(スクリーンから見た)ポ
ジティブな傾斜は、光線をカメラに(カメラから離れる
ように)向けさせ、ネガティブな傾斜はこれと逆をな
す。そして、明瞭に、歪みの無いパネルは、(ディスク
状の光(70)となる角度αを有し、前述の実験パラメー
タに関して直径約20〜40mmのガウス分布を有して円錐状
の拡がりを生じるが)、光源の方へ光の背景を送り続け
る。このディスクは、逆反射エレメントの遠くのフィー
ルド回折パターンに現われるように空気の回折ディスク
に関係がある。どのようなスクリーンにおける部材も大
きさは均一であり、またこの場合、回折リングも観察さ
れる。
When producing an image of a surface under such illumination, if the camera is at an angle that is farther from the surface than the light source, the positive tilt (as viewed from the screen) will be To the camera (away from the camera), and a negative tilt is the opposite. And, clearly, the undistorted panel has a cone-shaped spread with an angle α that results in a disc-shaped light (70) and a Gaussian distribution with a diameter of about 20 to 40 mm with respect to the aforementioned experimental parameters. ), Keep sending the light background towards the light source. This disk relates to an air diffraction disk as it appears in the far field diffraction pattern of the retroreflective element. The components in any screen are uniform in size, and in this case diffraction rings are also observed.

以上のように、軸上及び軸外の両方の観察操作が可能
である。軸上の場合に生じる作用は、突出の欠陥のなす
作用により、欠陥のない場合に比し光線をより遠ざかる
ように照射することであり、その結果、前記欠陥が表示
されたスクリーン上の領域を暗くする効果を生むことで
ある。前記欠陥の有する傾斜が鋭いものであればあるほ
ど、前記スクリーンでの領域は暗くなる。
As described above, both on-axis and off-axis observation operations are possible. The effect that occurs in the case of on-axis is to irradiate the light ray more distant than in the case where there is no defect, due to the effect of the protrusion defect, so that the area on the screen where the defect is displayed is displayed. The effect is to create a darkening effect. The steeper the slope of the defect, the darker the area on the screen.

軸外の場合、前記欠陥からの光は(前記スクリーンの
複数の逆反射エレメントによる再度の照射において)、
欠陥の有する傾斜、且つ該欠陥が周囲面に対してポジテ
ィブであるかネガティブであるかに従い、光線をより多
く又はより少なくしてカメラの方向へ向ける。
In the case of off-axis, the light from the defect (on re-irradiation by the multiple retroreflective elements of the screen)
Depending on the inclination of the defect and whether the defect is positive or negative with respect to the surrounding surface, more or less rays are directed towards the camera.

逆反射エレメントの大きさ及び/又は色を混合させる
と、回折パターンの重複によりリング効果を緩和させる
ことができる。大きさ、波長又は光学的分散を変化させ
ることにより、技術的に感光度を変化させることができ
る。
Mixing the size and / or color of the retroreflective elements can mitigate the ring effect due to overlapping diffraction patterns. By changing the size, wavelength or optical dispersion, the photosensitivity can be changed technically.

例えば、ポジティブな傾斜を有する前記欠陥によりカ
メラへ向かう光が増加する割合は該傾斜に比例し、光の
強度は、ガウス分布をなす光線の拡がり、すなわち拡が
りの角度αに比例する。より大きなエレメント又はより
小さな波長となるに従い、前記角度αは減少するが、感
度は典型的には固定された直径のエレメントに関して増
加し得る。光線波長を可変制御するもの(100)(例え
ば、プリズム)により制御される(51)のような波長可
変な光源は、感度を変化させるために使用されることが
できる。また、既に知られた表面傾斜を有するテスト表
面サンプルを使用し、読取り値との合致が必要な波長に
ついての効果を調べキャリブレーションを行なうために
使用されることができる。これらの理論は、また、前述
の米国特許出願の“Iサイト(I sight)”の場合にお
ける屈折率の勾配にも当てはまる。
For example, the rate of increase in light going to the camera due to the defect having a positive slope is proportional to the slope, and the light intensity is proportional to the divergence of the Gaussian light beam, ie the spread angle α. For larger elements or smaller wavelengths, the angle α decreases, but sensitivity can typically increase for fixed diameter elements. A tunable light source such as (51) controlled by a variably controlling light wavelength (100) (eg, a prism) can be used to change the sensitivity. Also, a test surface sample with a known surface slope can be used and used to determine the effect on wavelengths that need to be matched with the readings and to perform calibration. These theories also apply to the refractive index gradient in the case of the aforementioned "I sight" U.S. patent application.

他の例として、直径0.1mmのコーナーキューブを有す
る逆反射シートは、典型的に0.075mmのガラスビーズ
タイプのスクリーン(スコッチライト 7615)に置換え
られた。観察位置におけるガウス分布をなすディスクの
直径は10cmから約7.5cmになり、感度は改善された。こ
のように感度は、表面への逆反射光の照射直径のような
条件が、検出対象物の特性(例えば、表面の突出)の大
きさに接近するまで、角度αを減少させることにより改
善される。
As another example, a retroreflective sheeting with a 0.1 mm diameter corner cube is typically a 0.075 mm glass bead.
Type screen (Scotchlight 7615). The diameter of the Gaussian disk at the observation position increased from 10 cm to about 7.5 cm, and the sensitivity was improved. In this way, the sensitivity is improved by reducing the angle α until conditions such as the diameter of the retroreflected light illuminating the surface approach the magnitude of the characteristic of the object to be detected (eg, surface protrusion). You.

第3図は本発明の他の実施例を示すものであり、空間
内で移動されたより小さなグループの逆反射エレメント
を使用し、逆反射エレメント表面のイメージが順次作り
上げられる。
FIG. 3 illustrates another embodiment of the present invention, in which a smaller group of retroreflective elements moved in space are used to sequentially build up an image of the retroreflective element surface.

操作方法に関する第2図について述べると、どのよう
な欠陥においても、該欠陥を照射し光を放たせるのに寄
与する領域は、該欠陥に比較的近い領域、及びこれに対
応する前記スクリーンの領域である。自動車パネルの検
査に今日使用されている典型的な装置について、距離
“R"及び逆反射光線の角度の拡がりαが前述と同様だと
すると、効果を生じさせるために常時使用され小さな欠
陥を包囲するパネル表面の領域は、直径が約50mm〜75mm
の範囲であり、パネル表面のこの領域に対応してスクリ
ーンへの照射が行なわれる。
Referring to FIG. 2 relating to the method of operation, for any defect, the area that contributes to irradiating the defect and emitting light is the area relatively close to the defect and the corresponding area of the screen. It is. For a typical device used today for the inspection of automotive panels, given that the distance "R" and the angular spread α of the retro-reflected beam are similar to those described above, a panel that is constantly used to produce an effect and surrounds a small defect The surface area is about 50mm to 75mm in diameter
Irradiating the screen corresponding to this area of the panel surface.

このゆえ、(常時)表面の効果的な領域からの光線に
作用するのに十分な大きさの逆反射エレメントのグルー
プを使用するだけで、効果を再現することができる。
Thus, the effect can be reproduced simply by using a group of retroreflective elements large enough to act on rays from the effective area of the surface (always).

例えば、多数の逆反射エレメントを有する逆反射スク
リーンである第3図の直径70mmのディスク(300)は、
可動マニピュレータ装置(320)に取り付けられ、表面
(350)から光源(340)の反射光線フィールド内を移動
され、カメラ上にイメージを時間順序的に再現する。該
イメージは、メモリに貯蔵され、該メモリにディジタル
的に追加されるか又は全体が統合的に機能するカメラ
(例えば、CCD)を単に使用することにより光学的に変
換して加えられ得る。
For example, a 70 mm diameter disk (300) of FIG. 3, which is a retroreflective screen with a number of retroreflective elements,
Attached to the movable manipulator device (320), it is moved from the surface (350) in the reflected ray field of the light source (340) and reproduces the image on the camera in time sequence. The images can be stored in memory and added digitally to the memory or optically converted and added simply by using a camera (eg, a CCD) that functions integrally in its entirety.

逆反射エレメントのより大きなグループ(例えば、前
述のスクリーン)を使用する場合は、マニピュレータは
不要である。このように、このシーケンス的な技術は一
般的により複雑で、速度がより遅く、利用性がより少な
いものである。しかしながら、このシーケンス的な技術
はスクリーンとして使用される場合に、非常に高価とな
りテスト表面の大きさより大きくなる高コストの逆反射
エレメントを、使用し易くなる点で有利である。
If a larger group of retroreflective elements is used (eg, the screen described above), no manipulator is needed. Thus, this sequential technique is generally more complex, slower, and less available. However, this sequential technique has the advantage that when used as a screen, it is easy to use expensive retroreflective elements that are very expensive and larger than the size of the test surface.

このことは、特に、特別の赤外線逆反射体が利用さ
れ、赤外線照射が使用される場合に(ガラスビーズは一
般的に2ミクロン以上では効果が無いと考えられてい
る)、顕著である。
This is especially noticeable when special infrared retroreflectors are used and infrared irradiation is used (glass beads are generally considered ineffective above 2 microns).

特に赤外線を使用する第二の理由は、レーザのような
特殊な光源を使用しなければならない場合に、小さな領
域に対する照射であってもコスト的に有利であることで
ある。この効果は、欠陥より相当大きい領域に集中され
るが、パネル表面に対しては相対的に小さいため、照射
軸(371)を有する光源(例えば、370)を2回転軸を有
した鏡の軸スキャナ(375)により、逆反射体の配列の
スキャンと共に順次表面についてスキャンすることがで
きる。予備計算、ティーチング又はサーボコントロール
が、掃引(swept)光線ビームの反射フィールドにおけ
る逆反射体の配置を維持するのに使用され得る。
In particular, the second reason for using infrared light is that when a special light source such as a laser must be used, it is cost-effective to irradiate a small area. This effect is concentrated in an area that is much larger than the defect, but relatively small with respect to the panel surface, so that a light source (eg, 370) with an illumination axis (371) can be used with a mirror axis with two axes of rotation. A scanner (375) can scan the surface sequentially with the retroreflector array scan. Precalculation, teaching or servo control can be used to maintain the placement of the retroreflector in the reflected field of the swept light beam.

第3図の種々の装置は、逆反射エレメント(300)の
グループを、多くの小さな又は単一の大きなアーパチャ
(aperture)逆反射エレメントと置換することができ
る。このアーパチャ逆反射エレメントは、例えば欠陥
(380)より実質的に大きい表面(例えばサークル379)
の領域をカバーするようなビームの拡がり(例えばα=
1/2゜)を有するように目的にかなって選択され、更
に、点光源だけでなく選択されたどんな広域光源からも
小さな拡散角度から入った光線を収集するのに十分な広
さを有するアーパチャの幅を備えている。第3図の実施
例における、適当な単一エレメントである逆反射体は、
例えば0.1〜0.5゜の拡散を有する直径3インチのコーナ
ーキューブ(corner cube)である。このような逆反射
体は、他の光学的研究に使用するには、通常の逆反射体
より非常に劣るものである。
The various arrangements of FIG. 3 can replace groups of retroreflective elements (300) with many small or single large aperture retroreflective elements. The aperture retroreflective element may have a surface (eg, circle 379) that is substantially larger than, for example, the defect (380).
Of the beam so as to cover the area (for example, α =
1/2 ゜), and an aperture large enough to collect light rays coming from a small divergence angle from any selected broad-area light source, not just point light sources It has a width of A suitable single element retroreflector in the embodiment of FIG.
For example, a 3 inch diameter corner cube with a diffusion of 0.1-0.5 °. Such retroreflectors are much inferior to normal retroreflectors for use in other optical studies.

例えば、スクリーン又はマニピュレータに固定された
エレメントに代えて個々の逆反射エレメントとしての
“クラウド(cloud)”を使用することができる。これ
は、非常に大きな表面についてとられる方法であり、飛
行機が適切な傾斜面等の形状又は屈折率を有した表面又
は流体(例えば、空気、水)の通路を通過する際に、前
記エレメントを落下させ得る。
For example, a "cloud" as an individual retroreflective element can be used instead of an element fixed to a screen or manipulator. This is the method that is used for very large surfaces, as the airplane passes through a surface or fluid (e.g. air, water) that has a shape or index of refraction, such as a suitable ramp, and the like. Can be dropped.

第4図には、本発明を利用しオペレータを援助するた
めの新規な方法が例示されている。テスト部分を取り上
げ且つそれを元の位置に戻すことはしばしば所望される
ことであるり、例えばオリジナルのマスター部分の逆反
射表面イメージが例えばディスク(405)にディジタル
的に貯蔵されることにより、マスター部分が参照用とし
て使用される。眼又はコンピュータプログラムによる前
記テストイメージと前記マスターイメージとの比較にお
いては、可能ならば、レンズの倍率/レンズの焦点距
離、レンズの口径、光線強度及び前記部分の位置の全て
が、比較のためにマスターイメージを得るために、オリ
ジナル状態へ戻されることが所望される。
FIG. 4 illustrates a novel method for assisting an operator utilizing the present invention. It is often desirable to pick up the test portion and return it to its original position, for example, by storing the retroreflective surface image of the original master portion digitally, for example, on disk (405). Parts are used for reference. In comparing the test image with the master image by eye or computer program, if possible, the magnification of the lens / focal length of the lens, the aperture of the lens, the light intensity and the position of the part are all used for comparison. It is desired to return to the original state to get the master image.

この場合のマスターイメージは、異なる時間に取り込
まれた同じ部分、高品質状態であることが知られた類似
部分、又は参考基準として所有されているもののイメー
ジとされ得る。
The master image in this case may be the same portion captured at different times, a similar portion known to be in high quality, or an image of what is owned as a reference.

これを行なうために、本発明は、前記マスターイメー
ジと現に対象とされているイメージへのイメージデータ
との交互の組み合わせを行なう。これにより、2個のイ
メージが前述された変化のいずれかに起因して相互に一
致しないフィールドにおける目立ったフリッカー(flic
ker)を生じる。前記変化が減少するに従い、フリッカ
ーの少ない状態が測定を行なう際に得られる。前記組み
合わせを達成するには、プロセッサ(400)のフレーム
グラバー(frame grabber)がディスク(405)からマス
ターイメージを読取り、交互のフィールドにおいてカメ
ラ(25)からのテストイメージを挿入する。
To do this, the present invention performs an alternating combination of the master image and image data into the currently targeted image. This allows for noticeable flicker in fields where the two images do not match each other due to any of the changes described above.
ker). As the change decreases, a state of less flicker is obtained when performing the measurement. To achieve the combination, a frame grabber of the processor (400) reads the master image from the disk (405) and inserts test images from the camera (25) in alternating fields.

変数が多く在るので、これを操作するのに好ましい方
法が選択される。固定部分に対するカメラユニットの入
射角度が同じ場合、本発明者は、次に述べることが好ま
しいことを見出した。
As there are many variables, the preferred way to manipulate them is chosen. When the angle of incidence of the camera unit with respect to the fixed part is the same, the inventor has found that the following is preferable.

1.パネルをおおよその位置に移動する。1. Move the panel to the approximate position.

2.イメージが、貯蔵されたイメージと同じ大きさになる
まで(もし備えられているならば)カメラのズームレン
ズを調整する。
2. Adjust the camera's zoom lens (if provided) until the image is the same size as the stored image.

3.光線の強度を調整する(これは、テストイメージと貯
蔵されたイメージとの明るさのレベルが異なるので実質
的なフリッカー効果により容易に行なえる)。
3. Adjust the light intensity (this can be easily done with a substantial flicker effect because the test image and the stored image have different brightness levels).

4.レンズの倍率を得るためにパネルの位置を微調整す
る。例えば、第4図において、テストパネルイメージ
(425)は、貯蔵されたイメージ(430)に一致するよう
に距離“W"を移動させられる。
4. Fine-tune the position of the panel to get the magnification of the lens. For example, in FIG. 4, the test panel image (425) is moved a distance "W" to match the stored image (430).

これを達成させる他の方法が、交互の組み合わせより
むしろ高いフリッカー頻度で各イメージのフィールド全
体について簡潔に提供されることを含めて考慮された。
Other ways of achieving this were considered, including being provided briefly over the entire field of each image with a high flicker frequency rather than an alternating combination.

他に重要なことは、第3図に示すように、逆反射体グ
ループ(300)は、円のほか、四角形又は他の形となり
得ることである。また、カメラ(360)が表面全体を同
時に視ることができ、又、表面のより限定された領域を
視るために、カメラ(390)が(例えば、ビームスプリ
ッタ(391)を経て)配置され、ミラースキャナ又は他
の掃引装置(375)により光源と共に掃引され得ること
は重要である。
More importantly, as shown in FIG. 3, the retroreflector group (300) can be square, or other shapes, in addition to a circle. Also, the camera (360) can view the entire surface at the same time, and the camera (390) is positioned (eg, via a beam splitter (391)) to view a more limited area of the surface. Importantly, can be swept with the light source by a mirror scanner or other sweeping device (375).

第5a図は、適当な分散を有し、紫外線、赤外線及び可
視光線波長の使用可能な単一逆反射体の新規な構造を示
す。1つの例として、単一のコーナーキューブは、少な
くとも一つの側面が適当な拡散表面を有するように作ら
れている。異なる分散特性を有した直角をなす側面を備
えることにより、異なる方向において異なる角度αを達
成し得ることは重要である。このことは、単一または複
数の逆反射エメントを使用して逆反射イメージを生じさ
せるのに有用である。
FIG. 5a shows a novel construction of a single retroreflector with suitable dispersion and usable for ultraviolet, infrared and visible wavelengths. As one example, a single corner cube is made such that at least one side has a suitable diffusing surface. It is important that different angles α can be achieved in different directions by providing right-angled sides with different dispersion characteristics. This is useful for generating retroreflective images using single or multiple retroreflective elements.

コーナーキューブタイプの逆反射体(500)は、分散
特性を有する3個の反射面(501)の一つで構成され
る。前記逆反射体は、この例においては、波形フォーム
(505)を有することにより、またアルミナイズド面(5
06)における穴のような無数の個々の小さな屈折エレメ
ントの使用により達成されている。これらの穴は、前述
の例において使用されていたスクリーンにおけるガラス
ビーズのサイズのオーダーの直径(例えば、0.05〜0.1m
m)とされ得る。
The corner cube type retroreflector (500) is composed of one of three reflecting surfaces (501) having dispersion characteristics. The retroreflector, in this example, has a corrugated foam (505) and also has an aluminized surface (5).
This has been achieved by the use of a myriad of individual small refractive elements such as holes in 06). These holes have a diameter on the order of the size of the glass beads in the screen used in the previous example (eg, 0.05-0.1 m).
m).

極端な場合、前記逆反射体はイメージ描写される表面
(又はメディア)と同じ大きさとなり得る。これによ
り、第1図の基本的な装置は置き換えられ得る。また、
回折により適当な分散を生じるためには、孔よりむしろ
線が使用され得る。
In extreme cases, the retroreflector can be as large as the surface (or media) to be imaged. Thereby, the basic device of FIG. 1 can be replaced. Also,
Lines rather than holes can be used to produce the appropriate dispersion by diffraction.

本発明に使用される光線は、例えば、波長がミリメー
トル単位である軟X線のような反射及び逆反射の可能な
全ての波長の電磁波を含む。
Light rays used in the present invention include, for example, electromagnetic waves of all wavelengths that can be reflected and retroreflected, such as soft X-rays whose wavelengths are in millimeters.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図はいずれも本発明実施例に関するものであり、第1a図
は点光源及び広域光源の効果を示す基本的実施例の概略
図、第1b図は第1a図の一部分の拡大図、第1c図は逆反射
エレメントから反射された光線の強度を示すグラフ、第
2図は他の操作方法を示す概略図、第3図は更に他の実
施例を示す概略図、第4図は装置の例の概略図、第5a図
は単一の反射エレメントの概略図、第5b図及び第5c図は
逆反射エレメントの側面図である。 (10)、(340)、(370)……光源 (11)、(350)……表面 (12)……逆反射体 (15)……小さな逆反射エレメント (20)、(21)……電球 (25)、(52)、(360)、(390)……カメラ (50)、(391)……ビームスプリッタ (51)……可変波長光源 (70)……ディスク状の光 (100)……光線波長を可変制御するもの (300)……逆反射体グループ (320)……可動マニピュレータ装置 (371)……照射軸 (375)……ミラースキャナ又は他の掃引装置 (379)……サークル (380)……欠陥 (400)……プロセッサ (405)……ディスク (425)……テストパネルイメージ (430)……貯蔵されたイメージ (501)……反射面 (505)……波形フォーム
1A is a schematic view of a basic embodiment showing the effects of a point light source and a wide area light source, FIG. 1B is an enlarged view of a part of FIG. 1A, and FIG. Is a graph showing the intensity of light rays reflected from the retroreflective element, FIG. 2 is a schematic diagram showing another operation method, FIG. 3 is a schematic diagram showing still another embodiment, and FIG. FIG. 5a is a schematic view of a single reflective element, and FIGS. 5b and 5c are side views of a retroreflective element. (10), (340), (370) ... Light source (11), (350) ... Surface (12) ... Retroreflector (15) ... Small retroreflective element (20), (21) ... Light bulb (25), (52), (360), (390) ... Camera (50), (391) ... Beam splitter (51) ... Tunable wavelength light source (70) ... Disc-shaped light (100) ... Variable control of light wavelength (300) ... Retroreflector group (320) ... Movable manipulator device (371) ... Irradiation axis (375) ... Mirror scanner or other sweeping device (379) ... Circle (380)… Defect (400)… Processor (405)… Disk (425)… Test panel image (430)… Stored image (501)… Reflective surface (505)… Corrugated form

フロントページの続き (72)発明者 ティモシィ アール.プライヤー カナダ国 エヌ8エヌ 2エル9 オン タリオ テカムゼー アールアールファ ースト オールド テカムゼー ロード 416 (56)参考文献 特表 昭61−502009(JP,A) 特表 昭62−502358(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/30 G01N 21/88 Continuation of front page (72) Inventor Timothy R. Pliers Canada N8N2L9 Ontario Tecumseh R.F. Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01B 11/30 G01N 21/88

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】逆反射エレメントのグループを提供するス
テップ、検査表面からの光フィールドが前記グループエ
レメントを照射するように該表面を照明するステップ、
及び前記光フィールドの少なくとも一部の移動により、
照射される前記グループエレメントを移動させ順次位置
を変えて前記表面を再照射するステップを有する逆反射
イメージを形成する方法。
Providing a group of retroreflective elements; illuminating the surface such that a light field from an inspection surface illuminates the group elements;
And by moving at least a portion of the light field,
A method of forming a retroreflective image, comprising the step of re-irradiating the surface by moving and sequentially repositioning the group elements to be irradiated.
【請求項2】前記光フィールドが前記グループエレメン
トより大きいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein said light field is larger than said group element.
【請求項3】前記照射の軸及び前記グループエレメント
が、検査表面を順次照射し且つ逆反射的に再度照射する
ように相応じて移動されることを特徴とする請求項2に
記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the axis of illumination and the group elements are correspondingly moved so as to sequentially illuminate the inspection surface and irradiate retroreflectively.
【請求項4】カメラレンズの軸が前記照射の軸と相応じ
て移動されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein the axis of the camera lens is moved relative to the axis of the illumination.
【請求項5】請求項1に記載の方法による逆反射イメー
ジの形成にあたり、逆反射エレメントから逆反射される
エネルギーの角度分布を、検査表面の凹凸度合いに適し
た感度を得るように選択する逆反射イメージの感度制御
方法。
5. In forming a retroreflection image by the method according to claim 1, an angle distribution of energy retroreflected from the retroreflection element is selected so as to obtain a sensitivity suitable for the degree of unevenness of the inspection surface. Sensitivity control method of reflection image.
【請求項6】前記角度分布が、使用光線の波長の選択に
より制御されることを特徴とする請求項5に記載の方
法。
6. The method according to claim 5, wherein the angular distribution is controlled by selecting the wavelength of the light beam used.
【請求項7】前記分布が、前記逆反射エレメントの大き
さ、種類、又は幾何学的分布特性により制御されること
を特徴とする請求項5に記載の方法。
7. The method of claim 5, wherein the distribution is controlled by a size, type, or geometric distribution characteristic of the retroreflective element.
【請求項8】公知の表面傾斜を有するテストサンプルを
使用して逆反射イメージを形成するステップと、逆反射
エレメントから逆反射された光線の角度毎の強度分布を
変化させるステップと、前記強度分布の変化に対応して
変化する前記テストサンプルの逆反射イメージを評価
し、適切な感度を得るように強度分布を選択するステッ
プとを有する逆反射イメージの形成システムの校正方
法。
8. A method of forming a retro-reflective image using a test sample having a known surface slope, changing an intensity distribution at each angle of a light beam retro-reflected from the retro-reflective element, and the intensity distribution. Evaluating the retro-reflective image of the test sample that changes in response to the change of the intensity of the test sample, and selecting an intensity distribution so as to obtain appropriate sensitivity.
【請求項9】検査表面を挿入するステップと、該検査表
面を既知の量変形させるステップと、前記量の関数とし
て逆反射イメージの変化を測定するステップとを有する
逆反射イメージの形成システムの校正方法。
9. A calibration system for forming a retroreflective image, comprising: inserting an inspection surface; deforming the inspection surface by a known amount; and measuring a change in the retroreflective image as a function of the amount. Method.
【請求項10】グループでなく単一の逆反射エレメント
が使用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
10. The method of claim 1, wherein a single retroreflective element is used instead of a group.
【請求項11】前記単一のエレメントが0.05゜以上のビ
ーム拡がりを有することを特徴とする請求項10に記載の
方法。
11. The method according to claim 10, wherein said single element has a beam spread of 0.05 ° or more.
【請求項12】検査イメージと参考イメージとを交互に
表示するステップと、該検査イメージと参考イメージと
が同様に出現するまで、検査イメージに影響を与える位
置、光学的変数若しくは他の変数を調整するステップと
を備えている逆反射によるイメージの形成条件を再形成
することにおいてオペレータを援助する方法。
12. The step of alternately displaying an inspection image and a reference image, and adjusting positions, optical variables or other variables affecting the inspection image until the inspection image and the reference image similarly appear. Performing the step of reshaping the conditions for forming the image by retro-reflection.
【請求項13】拡散光により表面を照射し輝かせるステ
ップと、前記表面を経て前記拡散光を照射する光源から
或る角度範囲をもって到達する光を戻すように反射させ
る単一の逆反射エレメントを使用して前記表面からの光
を逆反射させるステップとを備えている逆反射イメージ
の1フォームを形成する方法。
13. A method for illuminating and shining a surface with diffused light and a single retroreflective element for reflecting back light arriving at a certain angular range from a light source illuminating the diffused light through the surface. Using the device to retro-reflect light from the surface.
【請求項14】前記逆反射エレメントとして、前記逆反
射体のどのような小領域で反射する光も拡散させるとい
う付加的特性を有するものを使用する請求項13に記載の
方法。
14. The method according to claim 13, wherein the retroreflective element has the additional property of diffusing light reflected on any small area of the retroreflector.
【請求項15】前記拡散する角度が少なくとも一つの平
面において0.1゜以上であることを特徴とする請求項14
に記載の方法。
15. The diverging angle of at least one plane is 0.1 ° or more.
The method described in.
【請求項16】前記拡散が多数の回折エレメントにより
生じることを特徴とする請求項14に記載の方法。
16. The method of claim 14, wherein said diffusion is caused by a number of diffractive elements.
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