JPH04105009A

JPH04105009A - 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

Info

Publication number: JPH04105009A
Application number: JP22412890A
Authority: JP
Inventors: Reynolds Roger; ロジャー　レイノルズ; A Clarke Donald; ドナルド　エー．クラーク; R Preyer Timothy; ティモシィ　アール．プライヤー
Original assignee: DIFFRACT Ltd
Current assignee: DIFFRACT Ltd
Priority date: 1990-08-23
Filing date: 1990-08-23
Publication date: 1992-04-07
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JP2932307B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

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。

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、ノ１−ゲニャズ（０，Ｌ、Ｈａ
ｇｅｎｉｅｒｓ）による“回折観測−表面分析の新しい
方法（ＤｉｆｆｒａｃｔＳｉｇｈｔ−ａ　ｎｅｗ　ｆｏ
ｒｍ　ｏｆｓｕｒｆａｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ）”　、
５ＰＩＥ　８１４．１９３−１９７１９８７年の文献に
より行なわれた。

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号に述へられている前記
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。

理想的なりサイトのイメージか形成されるためには、被
検査表面か一般的に最小２ミクロンの表面粗さを偏えて
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（ｈｉｇｈｌｆｇｈｔ−ｉｎｇ）と呼ばれる。

以下の説明において、用語“逆反射面イメージ（Ｒｅｔ
ｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　５ｕｒｆａｃｅ　Ｉｍａｇ
ｅ）″　（“Ｄサイト　イメージ”と呼ばれるもの）は
、光源か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か照射され、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（ｒｅｔｒ
ｏｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　１ｎｄｅｘ　ｄｉｓｔｏｒｔ
ｉｏｎ　ｉＯＩａｇｅ）と呼はれる。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（Ｒｅ
ｔ　ｒｏｒｅｆ　ｌ　ｅｃ−ｔｉｏｎ　Ｉｍａｇｅ）　
”である。

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。

１、拡散光ｒｘ＜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。

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
確な位置か得られる。

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。

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。

５、特に、赤外線又は他の光源か使用される場合（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。

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。

実施例以下、本発明を添付図面に基つき説明する。

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１
ａ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。

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か変化
した場合の効果を示す。

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。

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
ジか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。

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、或る波形運動フオ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。

ロジャーレイノルズ（Ｒｏｄｇｅｒ　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ
）　、オメールハーゲニャズ（Ｏｍｅｒ　Ｈａｇｅｎｉ
ｅｒｓ）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（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ　Ｅｎｈａｎｃｅ−ｍｅｎｔ　ｏｆ　５ｕｒｆａｃ
ｅ　Ｃｏｎｔｏｕｒ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　
ＳｈｅｅｔＭｅｔａｌ　ａｎｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａ
ｎｅｌ　Ｉｎ５ｐｅｃｔｉｏｎ＞”なる表題で、１９８
８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　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ）において提出された文
献が参考資料となる。

次に、これら各図について詳細に説明する。

第１ａ図は、逆反射体による表面イメージの作成、並び
にレイノルズ及びハーゲニャス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。

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　ｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏｌｌｅｃｔｉ
ｏｎ　Ｏｆ　ｐｏｉｎｔ　５ｏｕｒｃｅｓ）の各々の機
能についてより詳細に示す。

照射光線により表面（１１）を照らす“点“光源（ｌＯ
）の使用について考える。

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。

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、ＰＡＳ
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波が
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ツトし得ない）。

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）にヒツ
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し前記表面を再照
射し、前記欠陥の突出部分（又は他の歪み）を包み込み
ノトソクライト（フロントライト）効果を生むことは重
要である。

（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。

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、直径か単に１　ｍｍ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＝”；２．ｍにおいて５０ｍ
ｍの値である。

光源の寸法効果前記表面に対して拡がりか小さい“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。人かパネル表面を経て逆反射スクリーンを直接視
ており、且つ光学システムか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１．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。

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。

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かできる。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
（“ｐｒｉｍａｒｙｓｉｇｎａｔｕｒｅ）と呼ばれてい
るものを視ることが可能である。

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、光源か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クラインダを
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。

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。

しかしながら、ポジティブな傾斜を明る（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、−船釣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。

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（ｗａｓｈｅｄｏｕｔ）“さ
れ得、スクリーン上の実際の“第一の”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。

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、−船釣に第
二の効果のみが見える。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
か生じさせられる。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。

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しない場合、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。

二のゆえに、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（ｈｉｇｈｌｉｇｈ
ｔ　ｏｆｆ）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（ｎｏ
ｉｓｙ）”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。

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、５ｃｍＸ１０ｃｍの領域内に１
０個の点光源の電球からなるグループまたは２　ａｍ　
ｘ　４　ｃｍ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。

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。

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。）Ｓ　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
強度か次第に減少する。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。

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（及び若しあれはその歪み）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。

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は、（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、前述の実験ノマラメータ
に関して直径的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
スクに関係かある。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、回折リンクも観
察される。

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
うに照射することてあり、その結果、前記欠陥が表示さ
れな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。

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、且つ該欠陥か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。

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かできる
。

例えは、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。より大きな部材又はより小さな波
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部材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
果を調ベキヤ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。

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
ピーズ　タイプのスクリーン（スコッチライト　７６１
５）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１００ｍから約７．５ｃｍになり、
感度は改善された。このように感度は、表面での逆反射
エネルギーの直径のような条件が検出対象物の特性（例
えは、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。

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。

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〜７
５ｍｍ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。

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。

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７０ｎ＋ｍ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か統合的に機
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。

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、利用性かより少ない
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。

このことは、特に、特別の赤外線逆反射体が利用され、
赤外線照射か使用される場合に（ガラスピーズは一般的
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。

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。

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（
例えは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
。

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（Ｃ１ｏｕｄ）”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。

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」二
げ且つそれを元の位置に戻すことはしはしは所望される
ことであるり、例えばオリジナルのマスタ一部分の逆反
射表面イメージが例えはディスク（４０５）にディジタ
ル的に貯蔵されることにより、マスタ一部分か参照用と
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。

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。

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−（ｆｌｉ
ｃｋｅｒ）を生じる。

前記変化が減少するに従い、フリッカ−の少ない状態か
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−（ｆｒ
ａｍｅ　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。

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、次に述べることか好まし
いことを見出した。

１、パネルをおおよその位置に移動する。

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。

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−効果により容易に行なえる）。

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。

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−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。

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、円のほが、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）か（例えは、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）により光源と共に帰心され
得ることは重要である。

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
数の逆反射エレ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。

コーナー牛ニーブタイブの逆反射体（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、波形フオーム
（５０５）を有することにより、またアルミナイズド面
（５０６）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
ガラスピーズのサイズのオーダーの直径（例えは、０．
０５〜０．　１ｍｍ）とされ得る。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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）・・・・・・波形フオーム（以　上）

Claims

【特許請求の範囲】

（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。
（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。
（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。
（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。
（５）所望の感度又は他の特性を得るために、前記イメ
ージの形成に使用される逆反射エレメントから逆反射さ
れたエネルギーの角度分布を選択するステップを有する
逆反射イメージの感度又は他の特性の制御方法。
（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。
（７）前記分布が、大きさ、種類、又は前記逆反射エレ
メントの有する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。
（８）公知の検査条件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
線の角度分布又は他の特性を変化させるステップと、前
記イメージの変化と逆反射特性における公知の変化とを
比較し前記システムを評価（ｃａｒｉｂｒａｔｅ）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評
価（ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ）方法。
（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前記
イメージにおける変化を決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を評価（ｃａｒｉｂｒａｔ
ｉｏｎ）する方法。
（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。
（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。
（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。
（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。
（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
。
（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。
（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。