JPH0627647B2 - ガラスのような透明材料から成る大面積の板の光学品質検査方法 - Google Patents

ガラスのような透明材料から成る大面積の板の光学品質検査方法

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JPH0627647B2
JPH0627647B2 JP2228519A JP22851990A JPH0627647B2 JP H0627647 B2 JPH0627647 B2 JP H0627647B2 JP 2228519 A JP2228519 A JP 2228519A JP 22851990 A JP22851990 A JP 22851990A JP H0627647 B2 JPH0627647 B2 JP H0627647B2
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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、ガラスのような透明材料から成る大面積の
板、例えば自動車窓ガラスの光学品質検査方法に関す
る。
その場合対物レンズを介して基準格子上に透過照明した
面格子を結像し、かつ面格子の像と基準格子から成る重
畳物としてモアレ像を形成するモアレ像評価が適用され
る。大面積の板とは、通常の窓ガラス及び自動車の窓ガ
ラスの面の大きさに相当する面を大きさを有するような
ものを表わしている。面格子という表現は、格子が１つ
の面上に、例えばガラス板又は透明フィルムの表面上に
配置されていることを表わしている。その場合種々の幾
何学的構造の格子を使用することができる。基準格子
は、結像の縮尺を考慮してできるだけ正確に面格子に対
応するものである。
従来の技術 対物レンズを介して基準格子上に透過照明した面格子を
結像し、かつ面格子の像と基準格子から成る重畳物とし
てモアレ像を形成するモアレ像評価自体は公知であるが
（Ｊ．Sci．Instrum．第４２巻、1965年、第607〜610
頁）、多かれ少なかれ自動化した製造の枠内において大
工業により作られた大面積の板の、特に自動車窓ガラス
の品質検査のために使われるものではない。公知のモア
レ像評価は、以前には数平方センチメートルの面の大き
さの小さな透明板における小さな凹凸を検出するために
科学的な目的で使われている。その場合単色光が、特別
な光学系により平行光線の束として面格子に導かれ、か
つこの面格子を透過照明する。この光学系、面格子、検
査すべき板、対物レンズ及び基準格子は、多かれ少なか
れ同じ大きさである。大工業的な品質検査の枠内におい
て大面積の板及び特に自動車の窓ガラスの検査にこの公
知の方法を転用すると、極めて高価な方法になってしま
う。なぜなら極めて直径の大きな光学装置を利用しなけ
ればならず、これら光学装置は、特殊製法を必要とし、
かつさらに狂いを生じ易く、それにより評価に悪影響を
及ぼすからである。
自動車窓ガラスの公知の光学品質検査方法において（ド
イツ連邦共和国特許出願公開第36 00 199号明細書）、
面格子は透明ポジティブ上にある。この透明ポジティブ
はプロジェクタにより投影面上に結像させられる。この
投影面上には基準格子が配置されている。対物レンズは
プロジェクタ内にある。検査すべき板は、プロジェクタ
のビーム経路内にあり、従ってビーム経路内においてプ
ロジェクタの対物レンズの後かつ投影面の前にある。測
定信号は、検査すべき板における屈折力偏差の形の光学
的誤差により乱されていない面格子に対して乱された重
畳物である。この公知の方法には欠点がないわけではな
い。特に補助人員によってほとんどの場合目視検査によ
って行われる評価は、時間を浪費する。測定値はそれぞ
れ１つのモアレ縞の中央にしか存在せず、その結果分解
能は粗悪である。屈折力はモアレ縞のピッチから検出さ
れる。モアレ像の品質は低いコントラストにより低下さ
せられ、この低いコントラストは、投影された明るい格
子線が投影壁の暗い位置において完全には吸収されない
ということによって生じる。投影面上における２つの明
るい線の重畳の際、散乱反射する光強度も透過の場合よ
りずっとわずかである。さらに公知の方法においてモア
レ像は、常に板のいわゆるシルエットによって乱されて
重畳させられている。それによりモアレ像は実際には評
価できなくなることがある。公知の方法は、電子画像処
理の際必然的に個別線追跡アルゴリズムを使うことにな
り、これらアルゴリズムでは効率的な並列計算機法を使
用することができない。それ故に測定１回あたりの評価
時間は極めて長い。公知の方法の範囲内においてモアレ
縞のピッチの測定は大きな不確実性を伴なってしか行う
ことができず、従って分解能には改善の余地がある。自
動車窓ガラスの光学品質検査の前記方法は、DIN52 305
又はECE43の規定に定められており、本発明による方法
もこれらの規定に従うものでなければならない。
発明の目的 本発明の課題は、高い感度と精度及び高い分解能の点で
優れており、かつさらに極めて短い期間内に評価が可能
である、初めに述べたような目的の大工業的な光学品質
検査方法を提供することにある。
発明の構成 この課題を解決するため、モアレ像評価によりガラスの
ような透明材料から成る大面積の板、例えば自動車窓ガ
ラスの次のような光学品質検査方法が本発明の対象であ
る。
すなわち対物レンズを介して基準格子上に照射した面格
子を結像し、かつ面格子の像と基準格子から成る重畳物
としてモアレ像を形成し、 後から均一に照射した発光壁上に面格子を配置し、この
発光壁が検査すべき自動車窓ガラスの大きさに少なくと
も一致しており、 検査すべき板を面格子と対物レンズの間に配置し、 面格子を基準格子上に結像し、この基準格子の面の大き
さが、検査すべき自動車窓ガラスの面の大きさの数分の
１に一致し、 重畳物をビデオカメラで撮影し、かつ位相シフト法によ
り評価し、かつ屈折力の尺度として、ビデオカメラで撮
影した輝度分布を使用する。
発光壁が、対物レンズから見て検査すべき板の後にある
ことは明らかである。基準格子は光を透過可能である。
本発明の有利な構成によれば、ビデオカメラは重畳物に
厳密に設定される。重畳物は検査すべき板のいわゆるシ
ルエットに重畳されていることがある。この時ビデオカ
メラは、板のシルエットがもはやじゃまにならないよう
に設定することができる。本発明の範囲内においてビデ
オカメラは板の像平面に厳密に設定してもよい。この設
定の場合、ビデオカメラの像中に例えば板の保持体が鮮
明に現われる。それにもかかわらず終点深度が十分に深
い場合、本発明による重畳物評価が可能である。
位相シフト法は、全く別の用途について例えば雑誌「オ
プティク」（1980）、第115−119頁、シュツットガルト
在、ヴィッセンシャフトリヘ・フェルラグスゲゼルシャ
フト・エム・ベー・バー発行に記載されている。それに
よりモアレ像の完全自動評価が可能であり、その場合、
組になった複数（３つ）のモアレ像の灰色値強度から局
所的に求める格子ひずみが計算される。評価のために必
要な（３つの）モアレ像は、基準面格子の移動によって
形成される。格子縞に対して垂直なこの移動は、例えば
ピエゾアクチュエータによって行われる。屈折力のばら
つきを有する検査すべき板を通した対物レンズによる面
格子の結像の際、面格子の像中の面格子縞は、面格子中
の面格子縞に対して、従って基準面格子に対して、面格
子の座標に応じて位置的に相違して値△Ｓだけずれて現
われる。値△Ｓが一定のところでは屈折力はＯである。
モアレ像を評価する位相シフト法によれば、この△Ｓを
測定でき、又は可視化することができる。
詳細に述べれば、本発明の権利範囲内には本方法を変形
かつ改善する多くの可能性がある。検査すべき板は、少
なくとも板の最大の大きさに相当する距離だけ発光壁か
ら離して配置すると有利である。自動車の窓ガラスを問
題にする場合、この距離はほぼ２ｍの範囲にあると有利
である。その場合板と対物レンズの間の距離はほぼ８〜
１０ｍとすると有利であり、ほぼ９ｍが有利とわかっ
た。通常発光壁は、後から均一に照明する散乱板を有す
る。本発明の有利な構成によれば、面の大きさが数平方
センチメートルにすぎない基準格子上に面格子を結像す
る。格子定数が0.25〜２本／mm、例えばほぼ１本／mmで
ある面格子を使用すると有利であることがわかった。そ
の場合格子定数が10〜８０本／mm、例えば４０本／mmで
ある基準格子を使用すると有利である。前記の線密度
は、特に費用をかけなくとも構成でき、かつ特に印象深
い結果が得られる。光学装置の結像比は、２０：１〜８
０：１、例えばほぼ４０：１とすると有利である。
本発明による方法には原則的にあらゆるビデオカメラが
使用できるが、本発明による研究の際に分解能は、使用
したビデオカメラの解像力によっても決まる。試験精度
の理由により少なくとも次の前提条件及びパラメータを
維持するビデオカメラを使用すると有利である。水平方
向及び垂直方向の解像力は後続の画像処理に合わせる。
さらに輝度分布の測定の際に前に撮影した像の残像を伴
なわないようにするため、ビデオカメラは残光を生じな
いようにする。ビデオカメラのチップと重畳物の像の間
に妨害となるモアレ効果が生じないようにするため、１
mmあたりの画素の数は格子定数の数倍にする必要はな
い。
その他に一般的に十字格子として構成した面格子及び十
字格子として構成した基準面格子を使用する。本発明の
有利な構成によれば、ビデオカメラに向かって重畳物の
前にコンデンサレンズを配置する。しかしビデオカメラ
に向かって重畳物の前にマット板を配置してもよい。マ
ット板が基準面格子を備えていてもよい。
実施例 本発明の実施例を以下図面によって詳細に説明する。
左側にライトボックス１が示してあり、このライトボッ
クスの発光壁上に面格子２が配置されている。基板面格
子３はここからかなり離れたところにある。面格子２と
基準面格子３の間に検査すべき板４がある。面格子２の
結像用の対物レンズ５は、板４と基準面格子３の間にあ
る。その場合配置は次のようになっている。すなわち基
準面格子３は、対物レンズ５により形成された面格子の
像の平面に重畳像を形成するようになっている。本実施
例において重畳物は、ビデオカメラに向かって重畳物の
前に配置されたコンデンサレンズ６によって受取る。重
畳物の撮影はビデオカメラ７によって行われる。それに
続いて電子的な画像処理が行われる。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明による方法を実施する装置の略図である。 １……ライトボックス、２……面格子、３……基準面格
子、４……板、５……対物レンズ、６……コンデンサレ
ンズ、７……ビデオカメラ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対物レンズを介して基準格子上に照射した
    面格子を結像し、かつ面格子の像と基準格子から成る重
    畳物としてモアレ像を形成し、 後から均一に照射した発光壁上に面格子を配置し、この
    発光壁が検査すべき自動車窓ガラスの大きさに少なくと
    も一致しており、 検査すべき板を面格子と対物レンズの間に配置し、 面格子を基準格子上に結像し、この基準格子の面の大き
    さが、検査すべき自動車窓ガラスの面の大きさの数分の
    １に一致し、 重畳物をビデオカメラで撮影し、かつ位相シフト法によ
    り評価し、かつ屈折力の尺度として、ビデオカメラで撮
    影した輝度分布を使用することを特徴とする、 モアレ像評価によりガラスのような透明材料から成る大
    面積の板、例えば自動車窓ガラスの光学品質検査方法。
  2. 【請求項２】面の大きさが数平方センチメートルにすぎ
    ない基準格子上に面格子を結像する、請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】格子定数が0.25〜２本／mm、例えばほぼ１
    本／mmである面格子を使用する、請求項１又は２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】格子定数が１０〜８０本／mm、例えば４０
    本／mmである基準格子を使用する、請求項１〜３の１つ
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】ビデオカメラを重畳物に厳密に設定する、
    請求項１〜４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】ビデオカメラを板の像平面に厳密に設定す
    る、請求項１〜５の１つに記載の方法。
  7. 【請求項７】十字格子として構成された面格子及び十字
    格子として構成された基準面格子を使用する、請求項１
    〜６の１つに記載の方法。
  8. 【請求項８】２０：１〜８０：１、例えばほぼ４０：１
    の範囲内の光学装置の結像比を使用する、請求項１〜７
    の１つに記載の方法。
  9. 【請求項９】ビデオカメラに向かって重畳物の前にコン
    デンサレンズを配置する、請求項１〜８の１つに記載の
    方法。
  10. 【請求項１０】ビデオカメラに向かって重畳物の前にマ
    ット板を配置する、請求項１〜９の１つに記載の方法。
JP2228519A 1989-09-02 1990-08-31 ガラスのような透明材料から成る大面積の板の光学品質検査方法 Expired - Lifetime JPH0627647B2 (ja)

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