JP3226946B2 - 光学検査装置 - Google Patents
光学検査装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8901—Optical details; Scanning details
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- G01N2021/8905—Directional selective optics, e.g. slits, spatial filters
- G01N2021/8907—Cylindrical optics
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直線状に配置されたC
CD配列の受光体上に検査ラインの映像を現像する観測
装置と、CCD配列の受光体に結合された電子評価手段
と、検査ラインの長さを超えて伸長し、好ましくは円形
横断面の光ビームに適合する入力側を備えた光伝導ファ
イバから成る横方向コンバータの出力側により形成され
る直線状二次光源が設けられた照明手段と、を具備する
光学検査装置に関するものである。
CD配列の受光体上に検査ラインの映像を現像する観測
装置と、CCD配列の受光体に結合された電子評価手段
と、検査ラインの長さを超えて伸長し、好ましくは円形
横断面の光ビームに適合する入力側を備えた光伝導ファ
イバから成る横方向コンバータの出力側により形成され
る直線状二次光源が設けられた照明手段と、を具備する
光学検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ドイツ特許3534019号において開
示されている光学ウェブモニタ装置が公知であり、その
照明配置は、二次光源を同様にして発生させるために、
ストリップ状球形凹面鏡を通じて開口絞り上に映し出さ
れた点光源を有する。この二次光源は、同様のストリッ
プ状球形透過凹面鏡及び反射物質ウェブを通じて半導体
列カメラの吸光瞳孔内へ映し出される。この配置におい
て、狭い帯状照射光が、ウェブのモニタのための列カメ
ラにより観察された物質ウェブ上に現れる。
示されている光学ウェブモニタ装置が公知であり、その
照明配置は、二次光源を同様にして発生させるために、
ストリップ状球形凹面鏡を通じて開口絞り上に映し出さ
れた点光源を有する。この二次光源は、同様のストリッ
プ状球形透過凹面鏡及び反射物質ウェブを通じて半導体
列カメラの吸光瞳孔内へ映し出される。この配置におい
て、狭い帯状照射光が、ウェブのモニタのための列カメ
ラにより観察された物質ウェブ上に現れる。
【0003】このため、物質ウェブが正反射するか、ま
たは透明に透過する場合に列カメラの受光体配列が高輝
度で照光されることが確実となる。しかしながら、この
配置は光拡散物質や透過物質には適していない。
たは透明に透過する場合に列カメラの受光体配列が高輝
度で照光されることが確実となる。しかしながら、この
配置は光拡散物質や透過物質には適していない。
【0004】公知の光学障害検波装置(ドイツ特許30
13244号)では、蛍光灯などが直線状光源として設
けられており、帯状照射光に直角に本質的に変位した対
象の上に帯状照射光を発生させる。この帯状照射光は、
受光体配置として役に立ち、電子処理回路に接続された
ビジコンカメラにより観察される。この配置において、
円柱レンズは、ビジコンカメラの対象と調べるべき対象
上の帯状照射光のあいだに設けられており、また円柱レ
ンズの円柱軸線は、本質的に帯状照射光に平行に伸長し
ている。
13244号)では、蛍光灯などが直線状光源として設
けられており、帯状照射光に直角に本質的に変位した対
象の上に帯状照射光を発生させる。この帯状照射光は、
受光体配置として役に立ち、電子処理回路に接続された
ビジコンカメラにより観察される。この配置において、
円柱レンズは、ビジコンカメラの対象と調べるべき対象
上の帯状照射光のあいだに設けられており、また円柱レ
ンズの円柱軸線は、本質的に帯状照射光に平行に伸長し
ている。
【0005】しかしながら、蛍光管の輝度(2スチルブ
まで)では、支障なく光学障害モニタや対象認識を行う
にはほとんど不十分であることが判明してきた。
まで)では、支障なく光学障害モニタや対象認識を行う
にはほとんど不十分であることが判明してきた。
【0006】ドイツ特許3724292号には、一つあ
るいはそれ以上の直線状光源が、帯状照射光発生用とし
て移動物質ウェブ上に設けられた、光学検波装置が開示
されている。その光源は円筒状ミラーによって物質ウェ
ブ上へ映し出され、円筒状ミラーの円筒軸線は本質的に
光源に平行である。そして物質ウェブ上の帯状照射光
は、電子評価回路が接続された列状受光体配置の上へ映
し出される。
るいはそれ以上の直線状光源が、帯状照射光発生用とし
て移動物質ウェブ上に設けられた、光学検波装置が開示
されている。その光源は円筒状ミラーによって物質ウェ
ブ上へ映し出され、円筒状ミラーの円筒軸線は本質的に
光源に平行である。そして物質ウェブ上の帯状照射光
は、電子評価回路が接続された列状受光体配置の上へ映
し出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この照明装置におい
て、光源は連続線を形成しない。このものでは、一列の
一定輝度を、全検査幅を超えた物質ウェブの上に確実に
発生させることができる。つまり、全ての拡散反射物質
あるいは透過物質をも検査され得るものであり、しかし
ながら、正反射物質あるいは透過物質については、検査
カメラが光源の直線配置における連続性を監視してい
る、という結果になる。
て、光源は連続線を形成しない。このものでは、一列の
一定輝度を、全検査幅を超えた物質ウェブの上に確実に
発生させることができる。つまり、全ての拡散反射物質
あるいは透過物質をも検査され得るものであり、しかし
ながら、正反射物質あるいは透過物質については、検査
カメラが光源の直線配置における連続性を監視してい
る、という結果になる。
【0008】本発明の目的は、拡散反射物質や透過物質
及び正反射物質や透明透過物質のいずれのモニタにも適
しており、ウェブ上の検査ラインは、広い開口で高い輝
度で照明され、この検査ラインの背景が、検査カメラに
は、連続する均等な光輝ストリップとして映る光学検査
装置を提供することである。
及び正反射物質や透明透過物質のいずれのモニタにも適
しており、ウェブ上の検査ラインは、広い開口で高い輝
度で照明され、この検査ラインの背景が、検査カメラに
は、連続する均等な光輝ストリップとして映る光学検査
装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明によ
り、直線状二次光源が、二次光源に平行にその全長を超
えて伸長する円筒状ミラーにより検査ライン上に映し出
され、検査ラインで均等な高い輝度の帯状照射光を発生
させると同時に、円筒状ミラーがその軸線を横切る細密
な溝を有するということから満足される。
り、直線状二次光源が、二次光源に平行にその全長を超
えて伸長する円筒状ミラーにより検査ライン上に映し出
され、検査ラインで均等な高い輝度の帯状照射光を発生
させると同時に、円筒状ミラーがその軸線を横切る細密
な溝を有するということから満足される。
【0010】上記の目的を達成するために、本発明によ
れば、直線状に配置されたCCD配列の受光体上に検査
ラインの映像を結像させる観測装置と、前記CCD配列
の前記受光体に結合された電子的評価手段と、前記検査
ラインの長さを超えて伸長する直線状二次光源が設けら
れ、この直線状二次光源は、光伝導ファイバから成る 横
方向コンバータの出力側によって形成されているととも
に、前記横方向コンバータの入力側が円形断面の光ビー
ムに適合している照明手段と、を有する光学検査装置に
おいて、前記直線状二次光源の像が前記検査ライン上に
円筒状ミラーによって集光され、かつ前記円筒状ミラー
は、検査ライン上に均等な高い輝度の帯状照射光を発生
させるために前記直線状二次光源に対して平行でかつそ
の全長に亘って延長形成されており、さらに、前記円筒
状ミラーは、該円筒状ミラーの軸線の方向に細密な波形
を有し、該円筒状ミラーの軸線を横断する方向に該波形
の谷部に係る溝を有することを特徴とする光学検査装置
が提供される。
れば、直線状に配置されたCCD配列の受光体上に検査
ラインの映像を結像させる観測装置と、前記CCD配列
の前記受光体に結合された電子的評価手段と、前記検査
ラインの長さを超えて伸長する直線状二次光源が設けら
れ、この直線状二次光源は、光伝導ファイバから成る 横
方向コンバータの出力側によって形成されているととも
に、前記横方向コンバータの入力側が円形断面の光ビー
ムに適合している照明手段と、を有する光学検査装置に
おいて、前記直線状二次光源の像が前記検査ライン上に
円筒状ミラーによって集光され、かつ前記円筒状ミラー
は、検査ライン上に均等な高い輝度の帯状照射光を発生
させるために前記直線状二次光源に対して平行でかつそ
の全長に亘って延長形成されており、さらに、前記円筒
状ミラーは、該円筒状ミラーの軸線の方向に細密な波形
を有し、該円筒状ミラーの軸線を横断する方向に該波形
の谷部に係る溝を有することを特徴とする光学検査装置
が提供される。
【0011】なお、上記の構成において、溝の幅が0.
lmm乃至lmmとすることが好ましく、その形状は、
V字型あるいは丸められた溝が規則正しく配置されてい
ても、溝が異なる幅で形成され、不規則に配置されてい
ても良い。
lmm乃至lmmとすることが好ましく、その形状は、
V字型あるいは丸められた溝が規則正しく配置されてい
ても、溝が異なる幅で形成され、不規則に配置されてい
ても良い。
【0012】また、横方向コンバータの光伝導ファイバ
がプラスチック製であると同時に0.5mm乃至1.5
mmの直径好ましくは1mmの直径を有し、かつ前記直線
状二次光源は、その幅が、前記光伝導ファイバの端部の
一つあるいは僅か数個の大きさとして形成することがで
きる。また、横方向コンバータの入光面は、ホモジェナ
イザとして作用する光伝導棒の出光面に接続され、前記
光伝導棒の入光面は、一次光源により照明されていても
良い。
がプラスチック製であると同時に0.5mm乃至1.5
mmの直径好ましくは1mmの直径を有し、かつ前記直線
状二次光源は、その幅が、前記光伝導ファイバの端部の
一つあるいは僅か数個の大きさとして形成することがで
きる。また、横方向コンバータの入光面は、ホモジェナ
イザとして作用する光伝導棒の出光面に接続され、前記
光伝導棒の入光面は、一次光源により照明されていても
良い。
【0013】また、光伝導棒の出光面は、横方向コンバ
ータの入光面へ接合され、該伝導棒の直径は、横方向コ
ンバータの入光面の直径に対応させることができる。光
伝導棒の入光面は、艶消し面であることが好ましい。
ータの入光面へ接合され、該伝導棒の直径は、横方向コ
ンバータの入光面の直径に対応させることができる。光
伝導棒の入光面は、艶消し面であることが好ましい。
【0014】なお、前記直線状二次光源の両端部に位置
する最初の光伝導ファイバおよび最後の光伝導ファイバ
は、前記直線状二次光源の長手方向の外向きとなった端
部において開放された状態に配置されており、これによ
り、2つ以上の直線状二次光源をギャップを生じさせず
に長手方向に一列に配列できるようになっていることが
望ましい。また、一列に配置された二つ以上の独立した
直線状二次光源を有する直線状二次光源と、ずれを生じ
させずに一列に配置された同構造の複数の円筒状ミラー
から成る円筒状ミラーと、が配置され、個々の円筒状ミ
ラーの幅は、それぞれ対向する側に配置される独立した
直線状二次光源の幅に対応した構成とすることもでき
る。
する最初の光伝導ファイバおよび最後の光伝導ファイバ
は、前記直線状二次光源の長手方向の外向きとなった端
部において開放された状態に配置されており、これによ
り、2つ以上の直線状二次光源をギャップを生じさせず
に長手方向に一列に配列できるようになっていることが
望ましい。また、一列に配置された二つ以上の独立した
直線状二次光源を有する直線状二次光源と、ずれを生じ
させずに一列に配置された同構造の複数の円筒状ミラー
から成る円筒状ミラーと、が配置され、個々の円筒状ミ
ラーの幅は、それぞれ対向する側に配置される独立した
直線状二次光源の幅に対応した構成とすることもでき
る。
【0015】さらに、平板ミラーが、円筒状ミラーのそ
れぞれの自由端部において、円筒状ミラーの軸線に直交
する方向に設けられており、一つあるいは複数の円筒状
ミラーおよび直線状二次光源が、該平板ミラーによって
仮想的に延長されるようになっていても良い。また、開
口絞りが、暗視野での対称な照明システムを構成するべ
く、円筒状ミラーの中心部分に対応したストリップ上に
円筒状ミラーの軸線に平行に延ばされて配置されていて
も良い。
れぞれの自由端部において、円筒状ミラーの軸線に直交
する方向に設けられており、一つあるいは複数の円筒状
ミラーおよび直線状二次光源が、該平板ミラーによって
仮想的に延長されるようになっていても良い。また、開
口絞りが、暗視野での対称な照明システムを構成するべ
く、円筒状ミラーの中心部分に対応したストリップ上に
円筒状ミラーの軸線に平行に延ばされて配置されていて
も良い。
【0016】同じ長さの円筒状ミラーに補助されて直線
状二次光源を検査ラインの中へ映し出すというこの発明
によれば、二次光源及び円筒状ミラーの長さを超えて伸
長する長さでもって、この直線状二次光源の映像が一様
に狭く見えることが確実となる。円筒状ミラーによる映
像形成のこの特性は、後述するように、照明手段の構成
が、長い検査ライン用として数本の直線状二次光源及び
一列に並んだ円筒状ミラーを配置することで実現される
ときに、特に必要である。一様に高輝度をもつ狭い帯状
照射光は、独立した直線状二次光源の映像が重なり合う
ものの、検査ラインの全長を超えて発生する。
状二次光源を検査ラインの中へ映し出すというこの発明
によれば、二次光源及び円筒状ミラーの長さを超えて伸
長する長さでもって、この直線状二次光源の映像が一様
に狭く見えることが確実となる。円筒状ミラーによる映
像形成のこの特性は、後述するように、照明手段の構成
が、長い検査ライン用として数本の直線状二次光源及び
一列に並んだ円筒状ミラーを配置することで実現される
ときに、特に必要である。一様に高輝度をもつ狭い帯状
照射光は、独立した直線状二次光源の映像が重なり合う
ものの、検査ラインの全長を超えて発生する。
【0017】先行技術による比較的短い焦点距離を有す
る円形断面円柱レンズや円柱棒を使用する場合、隣接す
る部分で不完全に重複した映像は、このような一列の配
置により、はっきりと注意できるようになる。
る円形断面円柱レンズや円柱棒を使用する場合、隣接す
る部分で不完全に重複した映像は、このような一列の配
置により、はっきりと注意できるようになる。
【0018】この直線状二次光源の映像を形成する本発
明によって提供されるような、円筒状ミラーの細密波状
構造や細密溝の形成によれば、円筒状ミラーはその縦方
向において平面ミラーのようには作用せず、直線状二次
光源から検査ライン上への映写が、この方向において不
鮮明になることは確実である。拡散していない生の物質
面の検査のあいだ、正確にいえば、検査ライン上に焦点
を定めた検査カメラの対物レンズが、この線のそれぞれ
の点の後ろにある直線二次光源の点を見るので、検査ラ
インの方向における溝付円筒状ミラーのこの不鮮明化作
用は必要である。物質ウェブの透過や物質ウェブの表面
での反射や円筒状ミラーでの反射において、距離のため
に自然に鮮明度がなくなるので、発光の背景として見る
ため必要となる。円筒状ミラーの溝による不鮮明化の作
用がないと、直線の方向における独立したそれぞれのフ
ァイバ端部の輝度の変則性によって、たとえば組立がよ
り容易なので検査ラインの広大な長さに利用されるのが
好ましい特に大きな横断面を有するプラスチック光伝導
ファイバにおいては、物質ウェブの検査ライン上の帯状
照射光は、検査ラインに沿って不規則に輝くことにな
る。円柱ミラーの波や溝の側面角度を選択することで、
映像の輝度におけるさほどのロスを生じずに、数センチ
メートル以上の長さでこの変則性を目立たなくすること
ができる。
明によって提供されるような、円筒状ミラーの細密波状
構造や細密溝の形成によれば、円筒状ミラーはその縦方
向において平面ミラーのようには作用せず、直線状二次
光源から検査ライン上への映写が、この方向において不
鮮明になることは確実である。拡散していない生の物質
面の検査のあいだ、正確にいえば、検査ライン上に焦点
を定めた検査カメラの対物レンズが、この線のそれぞれ
の点の後ろにある直線二次光源の点を見るので、検査ラ
インの方向における溝付円筒状ミラーのこの不鮮明化作
用は必要である。物質ウェブの透過や物質ウェブの表面
での反射や円筒状ミラーでの反射において、距離のため
に自然に鮮明度がなくなるので、発光の背景として見る
ため必要となる。円筒状ミラーの溝による不鮮明化の作
用がないと、直線の方向における独立したそれぞれのフ
ァイバ端部の輝度の変則性によって、たとえば組立がよ
り容易なので検査ラインの広大な長さに利用されるのが
好ましい特に大きな横断面を有するプラスチック光伝導
ファイバにおいては、物質ウェブの検査ライン上の帯状
照射光は、検査ラインに沿って不規則に輝くことにな
る。円柱ミラーの波や溝の側面角度を選択することで、
映像の輝度におけるさほどのロスを生じずに、数センチ
メートル以上の長さでこの変則性を目立たなくすること
ができる。
【0019】このようにして、モニタされるべき材料ウ
ェブや対象の上に均等で高い輝度を発生させることがで
きるばかりでなく、背景障害も避けることができ、その
結果透明透過材料あるいは正反射材料が障害なしにモニ
タすることができる。
ェブや対象の上に均等で高い輝度を発生させることがで
きるばかりでなく、背景障害も避けることができ、その
結果透明透過材料あるいは正反射材料が障害なしにモニ
タすることができる。
【0020】別の実施例では、異なる幅の溝が不規則に
配置されることを特徴としている。
配置されることを特徴としている。
【0021】本発明の検査装置の製造を容易にするた
め、さらに好ましく発展させた横方向コンバータの光伝
導ファイバは、プラスチックから成り、0.5mm乃至
1.5mmに達し、好ましくは1mmである直径を有し、ま
た直線状二次光源は、その幅が、光伝導ファイバの端部
のわずか一つあるいはわずか数個の大きさとして形成す
ることができる。
め、さらに好ましく発展させた横方向コンバータの光伝
導ファイバは、プラスチックから成り、0.5mm乃至
1.5mmに達し、好ましくは1mmである直径を有し、ま
た直線状二次光源は、その幅が、光伝導ファイバの端部
のわずか一つあるいはわずか数個の大きさとして形成す
ることができる。
【0022】このように、最も好都合な場合、わずか3
50本の光伝導ファイバが、350mmの光源を作り出す
ために必要とされるにすぎない。ガラス製の光伝導ファ
イバによって構築された横方向コンバータを用いれば、
これだけの長さのために、数千本の光伝導ファイバが必
要となるであろう。というのも、ガラス製の光導波ファ
イバは、対応しているファイバの曲げ弾性を確実にする
ためにおよそ50μmの比較的薄い厚さを有するだけだ
からである。しかしながら、数千の個々の光伝導ファイ
バの処理は、複雑であり、したがってコストがかかる。
特にガラス製光ファイバの入出光面は、必要とされる光
学的質を確実なものにするために複雑でコストのかかる
仕上げを必要とする。
50本の光伝導ファイバが、350mmの光源を作り出す
ために必要とされるにすぎない。ガラス製の光伝導ファ
イバによって構築された横方向コンバータを用いれば、
これだけの長さのために、数千本の光伝導ファイバが必
要となるであろう。というのも、ガラス製の光導波ファ
イバは、対応しているファイバの曲げ弾性を確実にする
ためにおよそ50μmの比較的薄い厚さを有するだけだ
からである。しかしながら、数千の個々の光伝導ファイ
バの処理は、複雑であり、したがってコストがかかる。
特にガラス製光ファイバの入出光面は、必要とされる光
学的質を確実なものにするために複雑でコストのかかる
仕上げを必要とする。
【0023】横方向コンバータの独立した光出口面への
可能な限り同質な光の分配を達成するために、本発明の
好ましい実施例では、横方向コンバータの入光面がホモ
ジェナイザとして作用する光伝導棒の出光面へ接続さ
れ、このとき光伝導棒の入光面は一次光源により照明さ
れる状態が提供される。
可能な限り同質な光の分配を達成するために、本発明の
好ましい実施例では、横方向コンバータの入光面がホモ
ジェナイザとして作用する光伝導棒の出光面へ接続さ
れ、このとき光伝導棒の入光面は一次光源により照明さ
れる状態が提供される。
【0024】ホモジェナイザとして作用する光伝導棒か
ら横方向コンバータヘの転換中に不必要な光のロスを避
けるために、光伝導棒の光出面は、横方向コンバータの
入光面へ結合あるいはセメントづけされており、同時に
この光伝導棒の直径は横方向コンバータの入光面の直径
に対応している。
ら横方向コンバータヘの転換中に不必要な光のロスを避
けるために、光伝導棒の光出面は、横方向コンバータの
入光面へ結合あるいはセメントづけされており、同時に
この光伝導棒の直径は横方向コンバータの入光面の直径
に対応している。
【0025】本発明を特に好ましくさらに発展させたも
のとして、艶消しである光伝導棒の入光面が提供され
る。この方法で、均質化が達成され、光が個々のファイ
バ端部により有用な口径の全角範囲以上に放射される。
できるだけ長い直線光源を構築するために、本発明のさ
らなる発展により、直線状二次光源の最初と最後の点状
光源が、直線状二次光源の長手方向の端部において開放
された状態に配置され、その結果、二つあるいはそれ以
上の直線状二次光源を、ずれを生じさせずに縦に一列に
配置することができる。
のとして、艶消しである光伝導棒の入光面が提供され
る。この方法で、均質化が達成され、光が個々のファイ
バ端部により有用な口径の全角範囲以上に放射される。
できるだけ長い直線光源を構築するために、本発明のさ
らなる発展により、直線状二次光源の最初と最後の点状
光源が、直線状二次光源の長手方向の端部において開放
された状態に配置され、その結果、二つあるいはそれ以
上の直線状二次光源を、ずれを生じさせずに縦に一列に
配置することができる。
【0026】このようにして、本発明による光学検査装
置が組み立てることができ、その光源は、それぞれ独自
の一次光源と横方向コンバータとを有することが好まし
い個々のコンパクトな直線状二次光源のモジュールから
組み立てられ、その結果、特に物質ウェブにおいて、た
とえば2メートルの幅でモニタすることができる。
置が組み立てることができ、その光源は、それぞれ独自
の一次光源と横方向コンバータとを有することが好まし
い個々のコンパクトな直線状二次光源のモジュールから
組み立てられ、その結果、特に物質ウェブにおいて、た
とえば2メートルの幅でモニタすることができる。
【0027】本発明による実際的な実施例においては、
一列に配置された2つあるいはそれ以上の個々の直線状
二次光源から成る直線状二次光源が、円筒状ミラー配置
に供給される。この円筒状ミラーは同じ方法でずれを生
じさせずに配置された同じ構造の円筒状ミラーから構成
されたもので、それぞれの円筒状ミラーの長さは反対側
に配置された個々の直線状二次光源に対応する。
一列に配置された2つあるいはそれ以上の個々の直線状
二次光源から成る直線状二次光源が、円筒状ミラー配置
に供給される。この円筒状ミラーは同じ方法でずれを生
じさせずに配置された同じ構造の円筒状ミラーから構成
されたもので、それぞれの円筒状ミラーの長さは反対側
に配置された個々の直線状二次光源に対応する。
【0028】こうして、直線状二次光源及び結合した円
筒状ミラーを具備するモジュールとして組み立てられる
上述の照明手段が、並んで直接配置できることが確実と
なる。その結果、材料ウェブ上や対象上にモニタするた
めに発生された帯状照射光の長さは、必要に応じてまっ
すぐに拡大することができる。
筒状ミラーを具備するモジュールとして組み立てられる
上述の照明手段が、並んで直接配置できることが確実と
なる。その結果、材料ウェブ上や対象上にモニタするた
めに発生された帯状照射光の長さは、必要に応じてまっ
すぐに拡大することができる。
【0029】カメラにより検査される検査ラインの二つ
の端部でも帯状照射光の輝度を均等に配分できるよう
に、また同時に、検査ラインの二つの端部でカメラが輝
度を落ときずに背景を捕らえられるように、所要の検査
ラインの全長より長くなるよう照明配置の全長を選択す
る必要がある。必要な追加の長さは、カメラの映像角
度、検査方向における個別の照明光ファイバの開口角
度、及び直線状二次光源と帯状照射光からの円筒状ミラ
ーの間隔による。
の端部でも帯状照射光の輝度を均等に配分できるよう
に、また同時に、検査ラインの二つの端部でカメラが輝
度を落ときずに背景を捕らえられるように、所要の検査
ラインの全長より長くなるよう照明配置の全長を選択す
る必要がある。必要な追加の長さは、カメラの映像角
度、検査方向における個別の照明光ファイバの開口角
度、及び直線状二次光源と帯状照射光からの円筒状ミラ
ーの間隔による。
【0030】本発明をさらに有利に発展させたもので
は、このような円筒状ミラー及び直線状二次光源の仮想
的な延長をもたらし、これによって、それぞれの必要な
実際の長さを短くするために、円筒状ミラー配置の自由
端部で円筒軸線に対し直角に設けられた平板ミラーが提
供される。
は、このような円筒状ミラー及び直線状二次光源の仮想
的な延長をもたらし、これによって、それぞれの必要な
実際の長さを短くするために、円筒状ミラー配置の自由
端部で円筒軸線に対し直角に設けられた平板ミラーが提
供される。
【0031】対称的な暗視野の照明を実現するため、円
筒軸線に平行に伸長した円筒状ミラーの中心ストリップ
上に配置される絞りが提供される。
筒軸線に平行に伸長した円筒状ミラーの中心ストリップ
上に配置される絞りが提供される。
【0032】
【実施例】図面を参照しながら、本発明を以下に詳述す
る。
る。
【0033】図面の多様な態様において、お互いに対応
している構成要素は同一の符号で示されている。
している構成要素は同一の符号で示されている。
【0034】図1において、光学検査装置は、蛍光灯か
ら出た光を光伝導棒16の艶消し入光面16上へ集中す
る反射鏡20をもつ蛍光灯20を有したコンパクトな一
次光源15を具備している。光伝導棒16の出光面1
6”は、特に図3においてはっきりと見られるように、
個別の光伝導ファイバ13’から構築された横方向コン
バータ13の入光面14へ接合されている。
ら出た光を光伝導棒16の艶消し入光面16上へ集中す
る反射鏡20をもつ蛍光灯20を有したコンパクトな一
次光源15を具備している。光伝導棒16の出光面1
6”は、特に図3においてはっきりと見られるように、
個別の光伝導ファイバ13’から構築された横方向コン
バータ13の入光面14へ接合されている。
【0035】光伝導棒16は、その入光面16’で光源
15によって発生された輝度に対してホモジェナイザと
して作用する。というのも、図3に示したように、異な
った角度で入射される、図中に三本だけ示した光線が、
光伝導棒において異なった角度で反射されるためであ
る。このように、均等に輝度を配分した結果、光伝導棒
16の出光面16”において、横方向コンバータ13の
すべての光伝導ファイバ13’の入光面が、同じ輝度で
照明されることになる。
15によって発生された輝度に対してホモジェナイザと
して作用する。というのも、図3に示したように、異な
った角度で入射される、図中に三本だけ示した光線が、
光伝導棒において異なった角度で反射されるためであ
る。このように、均等に輝度を配分した結果、光伝導棒
16の出光面16”において、横方向コンバータ13の
すべての光伝導ファイバ13’の入光面が、同じ輝度で
照明されることになる。
【0036】好ましくはプラスチック製で1mmの直径を
有する横方向コンバータ13の光伝導ファイバ13’
は、横方向コンバータ13の入光面14に結合されたそ
の端部において、丸い束となって組合わされており、こ
の丸い束の直径は光伝導棒16の直径とほぼ同一であ
る。光伝導ファイバの他端部における出光面11’は、
図4に示したようにお互いに接近させて一列に配置して
あり、その結果、それらは直線状二次光源11の個々の
要素を形成する。横方向コンバータ13は、この配置に
おいて、たとえば350本の個別の光伝導ファイバ13
から構築され、その結果、出光面11’により形成され
る直線状二次光源11は、350mmの長さを有する。
有する横方向コンバータ13の光伝導ファイバ13’
は、横方向コンバータ13の入光面14に結合されたそ
の端部において、丸い束となって組合わされており、こ
の丸い束の直径は光伝導棒16の直径とほぼ同一であ
る。光伝導ファイバの他端部における出光面11’は、
図4に示したようにお互いに接近させて一列に配置して
あり、その結果、それらは直線状二次光源11の個々の
要素を形成する。横方向コンバータ13は、この配置に
おいて、たとえば350本の個別の光伝導ファイバ13
から構築され、その結果、出光面11’により形成され
る直線状二次光源11は、350mmの長さを有する。
【0037】安定した直線状二次光源11を得るため
に、図4に示されるように、光伝導ファイバ13’は、
その端部で、直線状二次光源11を直線状に構築できる
ようにするストリップ22へ接着される。この配置にお
いて、最初の光伝導ファイバと最後の光伝導ファイバ
は、直線状二次光源11の長手方向の端部で外部に露出
して配置されるかたちとなり、その結果、二つあるいは
それ以上の横方向コンバータ13が、ずれを生じること
なく―列に配置され、図3に示したように、長さが広が
った直線状二次光源11を形成する。
に、図4に示されるように、光伝導ファイバ13’は、
その端部で、直線状二次光源11を直線状に構築できる
ようにするストリップ22へ接着される。この配置にお
いて、最初の光伝導ファイバと最後の光伝導ファイバ
は、直線状二次光源11の長手方向の端部で外部に露出
して配置されるかたちとなり、その結果、二つあるいは
それ以上の横方向コンバータ13が、ずれを生じること
なく―列に配置され、図3に示したように、長さが広が
った直線状二次光源11を形成する。
【0038】このようにして、モニタされるウェブの幅
に応じて、2m以上の直線光源を構築することができ
る。
に応じて、2m以上の直線光源を構築することができ
る。
【0039】直線状二次光源11を形成する横方向コン
バータ13から出た光は、凹面状の円筒状ミラー10を
介して、たとえば物質ウェブ12上へ映し出され、それ
により帯状照射光31がウェブ12上に発生する。透明
な物質からなるウェブ12は、図1に示すように矢印A
の方向へ進む。円筒状ミラー10の軸方向端部には、そ
れぞれにおいて、円筒の軸線に垂直で、かつ二次直線光
源11に垂直に、平板ミラー18を設けてある。図1に
は、2枚の平板ミラー18のうち1枚だけ概略的に図示
した。この配置において、平板ミラー18は、円筒状ミ
ラー10から少なくとも直線状二次光源11まで延びて
いなくてはならない。このような平板ミラー10によっ
て、円筒状ミラー10及び直線状二次光源11が仮想的
に拡がったものとなる。
バータ13から出た光は、凹面状の円筒状ミラー10を
介して、たとえば物質ウェブ12上へ映し出され、それ
により帯状照射光31がウェブ12上に発生する。透明
な物質からなるウェブ12は、図1に示すように矢印A
の方向へ進む。円筒状ミラー10の軸方向端部には、そ
れぞれにおいて、円筒の軸線に垂直で、かつ二次直線光
源11に垂直に、平板ミラー18を設けてある。図1に
は、2枚の平板ミラー18のうち1枚だけ概略的に図示
した。この配置において、平板ミラー18は、円筒状ミ
ラー10から少なくとも直線状二次光源11まで延びて
いなくてはならない。このような平板ミラー10によっ
て、円筒状ミラー10及び直線状二次光源11が仮想的
に拡がったものとなる。
【0040】透明物質製のウェブ12の背後には、照明
手段から見えるように、列カメラ23が設けられてお
り、その対物レンズ24は、帯状照射光31の中心の検
査ライン32の映像を、ダイオード列25のような直線
受光体配置上に形成する。電子処理回路26は、ダイオ
ード列25へ接続され、障害や映像信号が現れる出力2
7を処理する。
手段から見えるように、列カメラ23が設けられてお
り、その対物レンズ24は、帯状照射光31の中心の検
査ライン32の映像を、ダイオード列25のような直線
受光体配置上に形成する。電子処理回路26は、ダイオ
ード列25へ接続され、障害や映像信号が現れる出力2
7を処理する。
【0041】図2に示したように、検査装置は、適当な
位置に配置された二次列カメラ23’を、物質ウェブ1
2の背後に配置され透過において作用する列カメラ23
に追加として有することができる。またこの二次列カメ
ラ23’は、物質ウェブの反射を受けるように照明手段
と同じ側に配置される。
位置に配置された二次列カメラ23’を、物質ウェブ1
2の背後に配置され透過において作用する列カメラ23
に追加として有することができる。またこの二次列カメ
ラ23’は、物質ウェブの反射を受けるように照明手段
と同じ側に配置される。
【0042】直線状二次光源11及び円筒状ミラー10
を具備する図2に示した照明手段は、暗視野照明システ
ムを実現するための絞り19が設けられている。この絞
り19は、円筒軸線に平行に伸長した円筒状ミラーの中
心ストリップをカバーすることができる。カバーされる
円筒状ミラーのストリップの、帯状照射光31から見て
直線光源11に対して垂直な方向の角度は、対物レンズ
24による検査ライン32の映写のために広げられた限
界光線28によって図示されるように、列カメラ23の
対物レンズ24の入口に対応する。
を具備する図2に示した照明手段は、暗視野照明システ
ムを実現するための絞り19が設けられている。この絞
り19は、円筒軸線に平行に伸長した円筒状ミラーの中
心ストリップをカバーすることができる。カバーされる
円筒状ミラーのストリップの、帯状照射光31から見て
直線光源11に対して垂直な方向の角度は、対物レンズ
24による検査ライン32の映写のために広げられた限
界光線28によって図示されるように、列カメラ23の
対物レンズ24の入口に対応する。
【0043】暗視野の照明は、列カメラ23’の対物レ
ンズの光軸が、円筒状ミラーによる照明角度から外れる
ように、たとえば方向29に沿って配置されることによ
っても実現できる。
ンズの光軸が、円筒状ミラーによる照明角度から外れる
ように、たとえば方向29に沿って配置されることによ
っても実現できる。
【0044】図3及び図5に示したように、凹面の円筒
状ミラー10は複数の溝17及び規則正しく反射するそ
の側面17’を有する。この種の円筒状ミラーは、いわ
ゆる一枚刃のフライス削り、及びその後の削り方向すな
わち円筒状ミラーの円周方向に沿った研磨によって製造
できる。円筒状ミラー10は、このようにして、洗濯板
構造の細密な波形構造の表面を有する。溝17の形状
は、V字形でもU字形でもよい。溝17は、独立した光
源に適合する、つまり横方向コンバータ13の光伝導フ
ァイバ13’の出光面11’及び対物レンズ24の対物
側開口に適合する、幅dを有する。このとき、0.5mm
の幅が選択されることが好ましく、それにより、幅は光
伝導ファイバ13の出光面11’の直径の半分に相当
し、また複数の溝17が対物レンズの対物側開口により
与えられる散乱円の中に位置する。
状ミラー10は複数の溝17及び規則正しく反射するそ
の側面17’を有する。この種の円筒状ミラーは、いわ
ゆる一枚刃のフライス削り、及びその後の削り方向すな
わち円筒状ミラーの円周方向に沿った研磨によって製造
できる。円筒状ミラー10は、このようにして、洗濯板
構造の細密な波形構造の表面を有する。溝17の形状
は、V字形でもU字形でもよい。溝17は、独立した光
源に適合する、つまり横方向コンバータ13の光伝導フ
ァイバ13’の出光面11’及び対物レンズ24の対物
側開口に適合する、幅dを有する。このとき、0.5mm
の幅が選択されることが好ましく、それにより、幅は光
伝導ファイバ13の出光面11’の直径の半分に相当
し、また複数の溝17が対物レンズの対物側開口により
与えられる散乱円の中に位置する。
【0045】直線状二次光源11に垂直な平面において
は、上述の細密な波形の洗濯板構造を有する円筒状ミラ
ー10は、直線状二次光源11の本質的に点状の独立し
た光源として機能するそれぞれの出光面11’の映像
を、規則的な方法で形成する。逆に、円筒状ミラー10
は、その洗濯板状の構造のため直線状二次光源11に平
行な方向に散乱作用を有するので、それぞれの出光面1
1’を、直線状二次光源11に平行な複数のダッシュ状
の映像として、帯状照射光31において発生する。独立
した光源11’の個別のダッシュ状映像は、帯状照射光
31内において重ね合わされ、その結果、帯状照射光3
1は、直線状二次光源の構造によらず輝度の均等な配分
を有することとなる。円筒状ミラー10の端部に設けら
れた平板ミラー18によって、円筒状ミラー10及び直
線状二次光源11の付加長さが縮められた場合でも、な
お、検査ライン32の二つの端部での帯状照射光31に
おける輝度が衰えないようになる。
は、上述の細密な波形の洗濯板構造を有する円筒状ミラ
ー10は、直線状二次光源11の本質的に点状の独立し
た光源として機能するそれぞれの出光面11’の映像
を、規則的な方法で形成する。逆に、円筒状ミラー10
は、その洗濯板状の構造のため直線状二次光源11に平
行な方向に散乱作用を有するので、それぞれの出光面1
1’を、直線状二次光源11に平行な複数のダッシュ状
の映像として、帯状照射光31において発生する。独立
した光源11’の個別のダッシュ状映像は、帯状照射光
31内において重ね合わされ、その結果、帯状照射光3
1は、直線状二次光源の構造によらず輝度の均等な配分
を有することとなる。円筒状ミラー10の端部に設けら
れた平板ミラー18によって、円筒状ミラー10及び直
線状二次光源11の付加長さが縮められた場合でも、な
お、検査ライン32の二つの端部での帯状照射光31に
おける輝度が衰えないようになる。
【0046】反射あるいは透過において、帯状照射光3
1の中心に延びている検査ライン32を観察する列カメ
ラ23は、円筒状ミラー10が細密な波形のついた洗濯
板構造をもつために、帯状照射光31の背景において構
造のない直線状二次光源11をとらえることができる。
その結果、直線状二次光源11は、光伝導ファイバ1
3’の出光面11’の列から構成されているものの、上
述の円筒状ミラー10により、直線状二次光源11も、
列カメラ23の瞳孔空間において均等な帯状となる。
1の中心に延びている検査ライン32を観察する列カメ
ラ23は、円筒状ミラー10が細密な波形のついた洗濯
板構造をもつために、帯状照射光31の背景において構
造のない直線状二次光源11をとらえることができる。
その結果、直線状二次光源11は、光伝導ファイバ1
3’の出光面11’の列から構成されているものの、上
述の円筒状ミラー10により、直線状二次光源11も、
列カメラ23の瞳孔空間において均等な帯状となる。
【0047】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、直線状
二次光源が、該直線状二次光源に平行にその全長を超え
て伸長する円筒状ミラーにより検査ライン上にミラー表
面の凹凸により拡散された拡散光として投影され、検査
ラインで均等な高い輝度の帯状に照射するので、拡散反
射物質や透過物質および正反射物質や透明透過物質のい
ずれのモニタにも適しており、ウェブ上の検査ラインは
広い開口で高い輝度で照明され、この検査ラインの背景
が、検査カメラにより撮影される、連続する均等な光輝
ストリップにより鮮明な画像となる。
二次光源が、該直線状二次光源に平行にその全長を超え
て伸長する円筒状ミラーにより検査ライン上にミラー表
面の凹凸により拡散された拡散光として投影され、検査
ラインで均等な高い輝度の帯状に照射するので、拡散反
射物質や透過物質および正反射物質や透明透過物質のい
ずれのモニタにも適しており、ウェブ上の検査ラインは
広い開口で高い輝度で照明され、この検査ラインの背景
が、検査カメラにより撮影される、連続する均等な光輝
ストリップにより鮮明な画像となる。
【図1】透過における光学検査装置の概要図である。
【図2】光学検査装置を、物質ウェブが進む方向と平行
に切った概要断面図である。
に切った概要断面図である。
【図3】図1あるいは図2によるモジュールから組み立
てられた照明手段及び光学モニタ装置の長さを増加した
概要透視図である。
てられた照明手段及び光学モニタ装置の長さを増加した
概要透視図である。
【図4】図3の照明手段の直線光源の出光面上の部分的
平面図である。
平面図である。
【図5】図3の照明手段の円筒状ミラーを縦円柱軸線と
平行に切った部分的断面図である。
平行に切った部分的断面図である。
10 円筒状ミラー 11 直線状二次光源 11’ 光伝導ファイバの出光面 12 物質ウェブ 13 横方向コンバータ 13’ 光伝導ファイバ 14 入光面 15 光源 15 一次光源 16 光伝導棒、艶消し入光面 16” 出光面 17 溝 17’ 側面 18 平板ミラー 19 絞り 20 反射鏡 20 蛍光灯 22 ストリップ 23’ 二次列カメラ 23 列カメラ 24 対物レンズ 25 ダイオード列 26 電子処理回路 27 出力 28 限界光線 29 方向 31 帯状照射光 32 検査ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 594131452 Pempelfurtstr. 1,D −40880 Ratingen,Fede ral Republic of Ge rmany (72)発明者 クラウス ヴェーバー ドイツ連邦共和国,ケーニッヒシュブロ ーン,バウムガーテンヴェーク 22 (72)発明者 ヴォルフガンク ジエルシュ ドイツ連邦共和国,ミュンヘン,カーメ ルローハーシュトラーセ 61
Claims (12)
- 【請求項1】 直線状に配置されたCCD配列の受光体
上に検査ラインの映像を結像させる観測装置と、 前記CCD配列の前記受光体に結合された電子的評価手
段と、 前記検査ラインの長さを超えて伸長する直線状二次光源
が設けられ、この直線状二次光源は、光伝導ファイバか
ら成る横方向コンバータの出力側によって形成されてい
るとともに、前記横方向コンバータの入力側が円形断面
の光ビームに適合している照明手段と、 を有する光学検査装置において、前記直線状二次光源の像が前記検査ライン上に円筒状ミ
ラーによって集光され、かつ 前記円筒状ミラーは、検査
ライン上に均等な高い輝度の帯状照射光を発生させるた
めに前記直線状二次光源に対して平行でかつその全長に
亘って延長形成されており、 さらに、前記円筒状ミラーは、該円筒状ミラーの軸線の
方向に細密な波形を有し、該円筒状ミラーの軸線を横断
する方向に該波形の谷部に係る溝を有することを特徴と
する光学検査装置。 - 【請求項2】 前記溝の幅が0.lmm乃至lmmに達
することを特徴とする請求項1に記載の検査装置。 - 【請求項3】 断面がV字型あるいは丸められた溝が規
則正しく配置されていることを特徴とする請求項1また
は2に記載の検査装置。 - 【請求項4】 溝が異なる幅で形成され、不規則に配置
されていることを特徴とする請求項1に記載の検査装
置。 - 【請求項5】 横方向コンバータの光伝導ファイバがプ
ラスチック製であると同時に0.5mm乃至1.5mm
の直径を有し、かつ前記直線状二次光源は、その幅が、
前記光伝導ファイバの端部の一つあるいは僅か数個の大
きさとして形成されることを特徴とする請求項1乃至4
のいずれかに記載の検査装置。 - 【請求項6】 横方向コンバータの入光面は、ホモジェ
ナイザとして作用する光伝導棒の出光面に接続され、前
記光伝導棒の入光面は、一次光源により照明されること
を特徴とする請求項5に記載の検査装置。 - 【請求項7】 光伝導棒の出光面は、横方向コンバータ
の入光面へ接合され、該伝導棒の直径は、横方向コンバ
ータの入光面の直径に対応することを特徴とする請求項
6に記載の検査装置。 - 【請求項8】 光伝導棒の入光面は、艶消し面であるこ
とを特徴とする請求項6または7に記載の検査装置。 - 【請求項9】 前記直線状二次光源の両端部に位置する
最初の光伝導ファイバおよび最後の光伝導ファイバは、
前記直線状二次光源の長手方向の外向きとなった端部に
おいて開放された状態に配置されており、これにより、
2つ以上の直線状二次光源をギャップを生じさせずに長
手方向に一列に配列できるようになっていることを特徴
とする請求項5〜8のいずれかに記載の検査装置。 - 【請求項10】 一列に配置された二つ以上の独立した
直線状二次光源を有する直線状二次光源と、ずれを生じ
させずに一列に配置された同構造の複数の円筒状ミラー
から成る円筒状ミラーと、が配置され、個々の円筒状ミ
ラーの幅は、それぞれ対向する側に配置される独立した
直線状二次光源の幅に対応していることを特徴とする請
求項1乃至9のいずれかに記載の検査装置。 - 【請求項11】 平板ミラーが、円筒状ミラーのそれぞ
れの自由端部において、円筒状ミラーの軸線に直交する
方向に設けられており、一つあるいは複数の円筒状ミラ
ーおよび直線状二次光源が、該平板ミラーによって仮想
的に延長されるようになっていることを特徴とする請求
項1乃至10のいずれかに記載の検査装置。 - 【請求項12】 開口絞りが、暗視野での対称な照明シ
ステムを構成するべく、円筒状ミラーの中心部分に対応
したストリップ上に円筒状ミラーの軸線に平行に延ばさ
れて配置されていることを特徴とする請求項1乃至11
のいずれかに記載の検査装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4031633A DE4031633A1 (de) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Optische inspektionsvorrichtung |
DE4031633.5 | 1990-10-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05142159A JPH05142159A (ja) | 1993-06-08 |
JP3226946B2 true JP3226946B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=6415704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28390091A Expired - Fee Related JP3226946B2 (ja) | 1990-10-05 | 1991-10-04 | 光学検査装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5243402A (ja) |
JP (1) | JP3226946B2 (ja) |
DE (1) | DE4031633A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29502456U1 (de) * | 1995-02-15 | 1995-03-30 | Röhm GmbH, 64293 Darmstadt | Vorrichtung zur Fehlerkennung an transparenten Kunststofftafeln |
JP3003562B2 (ja) * | 1995-04-25 | 2000-01-31 | 関西日本電気株式会社 | 蛍光面検査装置 |
DE19519055C2 (de) * | 1995-05-24 | 1997-06-05 | Bst Servo Technik Gmbh | Optischer Sensor, insbesondere für eine Bahnlaufregeleinrichtung |
FR2736286B1 (fr) * | 1995-07-07 | 1997-08-22 | Kodak Pathe | Dispositif et procede pour optimiser un parametre donne d'un processus d'enduction d'une composition liquide sur un support |
FR2739879B1 (fr) * | 1995-10-16 | 1997-11-21 | Ictb Macotex | Dispositif pour l'inspection et la detection automatique de defauts sur une bande en defilement, telle qu'une etoffe de textile |
US5850256A (en) * | 1995-12-15 | 1998-12-15 | Corley; Ferrand David | Portable test pattern illuminator |
FR2745365B1 (fr) * | 1996-02-23 | 1998-05-07 | Valeo Vision | Feu de signalisation a moyens perfectionnes d'etalement de la lumiere |
US6212004B1 (en) | 1996-05-10 | 2001-04-03 | Applied Coatings, Inc. | Reflector with directional control of visible and infra-red radiation |
DE19651717A1 (de) * | 1996-12-12 | 1998-06-18 | Schubert Gerhard Gmbh | Produktscanner |
JPH10221273A (ja) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Konica Corp | 導光部材、光検出装置、欠陥検査装置 |
US5847834A (en) * | 1997-09-11 | 1998-12-08 | Webview, Inc. | Expandable, continuous illumination source for a web inspection assembly and method |
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