JPH10513565A - 表面の形態描写の向上 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物体の形態的な描写を向上した表示を生成するための装置であって、物体を照射するための光ビームを発生する光源を備える。光ビームは、ビームから離間する距離に応じて急激に輝度が減少する領域を有する。物体は、光ビームが物体上を連続的に移動するとき約３〜６度のグレージング角をもって該領域内で走査される。

Description

【発明の詳細な説明】 表面の形態描写の向上 この発明は表面の描写の向上に関し、より特別には物体の形態的な描写を向上 した表示を生成するための方法および装置に関する。 多数の画像システムが物体の表面の表示を生成するために知られている。この 種のシステムのうち最もシンプルなものは、例えば、物体が照射されたときにセ レンドラム上に潜像を形成する写真複写機であろう。コンピュータに画像を走査 するための光学スキャナは周知である。 このようなシステムが伴う課題は、形態上凹凸に飛んだ表面の良好な表示が得 られないことであり、このようなシステムの二次元的な性質は微細形態の詳細の 再生に本質的に不適なことである。 米国特許第４，９２０，３８５は、表面が移動する光ビームで走査される中で 表面の欠陥を検査するための装置を開示している。しかしながら、この装置は微 細形態の特徴についての望まれる解決を提供するものではない。 本発明の目的は、二次元画像で微細形態の詳細の表示を向上することを可能に するシステムを提供することである。 本発明によれば、物体の形態的な描写を向上した表示を生成するための装置で あって、物体を照射するため、それから離間する距離をもって輝度が急激に減少 する領域を有する光ビームを発生するための手段と、該物体の上方で前記光ビー ムを連続的に移動するための手段と、前記光ビームが前記物体上を連続的に移動 するとき前記領域内でグレージング角をもって前記物体を走査するための手段と を備えた装置が提供される。 “急激に減少する”が、輝度の変化が光の長方形状帯の端部領域で試みられた ものと同様であることを意味することにより、それが他の手段により発生される としても、表面の乱れを誇張せしめる。一般にこの輝度の変化は、約０．８イン チの間隔をもって隔たった二点のオーダー内にある。このような実施例において 、検査されるべき表面が、スリットから光の平行な帯を発生する光源により照射 さ れる。この帯の両端に沿って該端部からの距離が増加するに従って輝度が急速に 下落する。 この領域またはストライプはスリットの両端部の回析に起因する端部ライト領 域である。その幅は非常に狭く、かつその特性は照射源の角度を変更することに より変更され得る。該領域にて約３〜６度のグレージング角をもって表面上に集 束された画像ストライプは、該表面の変化する傾斜により引き起こされる輝度変 化を捕捉するために用いられる。傾斜による僅かな変化は光の輝度として大きな 変動を引き起こす。 ラインスキャナは好ましくは輝度情報を収集するために用いられる。画像スト ライプは、通常、ほぼ０．００１インチで測定される１ないしは２画素の幅を有 している。これは、スキャナで用いられる端部ライト領域内に容易に適合し、０ ．０８インチに近い領域幅を有する。ストライプが該領域内に位置することに依 存して、輝度変化が高から低へまたは低から高へ移動する。スキャナが該表面に 沿って移動すると光の端部がそれに伴って移動する。ストライプをともに組み合 わせることによって拡大された画像が形成される。 最終結果は、表面の傾斜変化を強調する、より明るいかまたはより暗い領域を 備えた高解像度の画像である。 本発明はまた、物体の表面上で連続的に光ビームを移動し、該光ビームは距離 に応じて急激に輝度が変化する領域を備え、および前記光ビームが前記表面上を 移動するとき前記領域内でグレージング角をもって前記物体を走査することを特 徴とする物体の形態的な描写を向上した表示を生成するための方法を提供する。 本発明は、以下の添付図面を参照しつつ、単なる実施例の方法によって、より 詳細に説明される。 図１は、単純化した光学装置の斜視図である。 図２は、前記単純化した光学装置の断面図である。 図３は、画像構成を表わす。 図４は、端部ライト領域の特性を示す。 図５は、本発明の原理を示す。 図６は、１インチの単位で端部領域の距離プロットに対する輝度である。 図７は、従来方法で走査したカナディアンタイヤ金券を示す。 図８は、暗から明への傾斜変化に反応し始めた本発明に従がう装置を用いて走 査されたカナディアンタイヤ金券を示す。 図９は、明から暗への傾斜変化に反応し始めた本発明に従がう装置を用いて走 査されたカナディアンタイヤ金券を示す。 図１０および図１１は、それぞれ図８および９のクローズアップである。 図１および２を参照すると、本装置は、蛍光ストライプ灯のような光源１と、 光の平行ビームが通過して物体６の形態上凹凸に富んだ表面５上に光３の長方形 帯を形成する長方形のスリット２とを備える。スリット２は、入射光ビームが約 ８０度の角度Ａをもって該表面にあたるように配置されている。 長方形の帯は、該帯から輝度が急激に減少する細長いストライプを形づくる端 部領域３ａを有している。これは、回析効果が顕著なときの領域である。 図４は、物体の表面上における光３の帯の輪郭を示す。帯３の主領域では、光 強度が実質的に一定している。端部において、端部領域３ａでは距離に応じて非 常に急激に輝度が減少するが、該輝度は回析効果のために直ちに０（ゼロ）まで は減少しない。本発明に従って、該表面はこの端部領域３ａで走査される。 図１および２に戻って、スキャナ光学組立体７は、電荷結合素子（ＣＣＤ）と 端部領域３ａで受像された画像を走査するための付随的な光学素子と含むライン カメラ８を備えている。 ミラー９および１０は、表面５から反射された光を約３〜６度のグレージング 角Ｂをもって受け、および該反射された光をスキャナ光学７に導くべく配置され ている。 動作時において、図１および２に示された本装置は、図３に示される方法で表 面５が走査線ごとに走査されるように物体の表面５上を連続的に移動し、公知の 方法で一連の走査線が作り上げられた画像を構成する。 グレージング角をもって表面が走査され、かつ距離に応じて非常に急激に輝度 が変化するため、形態上の特徴が増大される。図５はその理由を示す。他の状態 で、輝度Ｉｄが距離ｄに応じて非常に急激に変化する端部領域３ａ内に存在する 隆起１５を平坦な表面５が有すると仮定する。仮に、スキャナ光学素子が方向１ １にて該隆起を視認すると、それは輝度が第一の値Ｉy を示す点１５ａに隆起１ ５の表面を認識する。隆起１５がないときは、輝度が値Ｉｘを示す点１５ｂで該 表面を認識する。仮定により、（Ｉｘ−Ｉｙ）は実質的に、距離ｄに応じて輝度 が急激に変化することに起因するため、これは表面の外形に応じて輝度が急激に 変化するとき画像であらわれる。 端部ライト領域の輝度を測定する目的で、ナショナルリサーチカウンシルＩＰ Ｓシステムが用いられる。スキャナは半透明な表面上に配置される。そして生成 された画像はデジタル的に保管され、画像生成ソフトウエアを用いて分析される 。距離に対する輝度の較正プロットが図６に示すように生成される。これは、曲 線が０．５インチの距離でもって１０２２単位から１２２単位の輝度変化を示す ことをあらわしている。この曲線上の端部ライト領域は０．８インチの距離でも って１０００単位から４２２の輝度変化を示す（０．０００１インチにつき１単 位）。多数の異なる曲線が、当該技術分野の当業者に自明なる表面形態と適合す るようにされることができる。端部ライト領域を拡張しまたは縮小することによ り、表面形態の感度を調整することができる。 図７〜１１は、本発明で得られる結果を従来の走査と対比して示す。本発明が 表面の詳細をかなり高めることが理解されよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 物体の形態的な描写を向上した表示を生成するための装置であって、次の 構成を備える。 ａ）物体を照射するため、それから離間する距離をもって輝度が急激に減少す る領域を有する光ビームを発生するための手段； ｂ）該物体の上方で前記光ビームを連続的に移動するための手段；および ｃ）前記光ビームが前記物体上を連続的に移動するとき前記領域内でグレージ ング角をもって前記物体を走査するための手段 ２． 前記グレージング角が３〜６度であることを特徴とする請求項１に記載の 装置。 ３． 前記光ビームが、前記物体の表面が掃引される長方形ストライプを形づく っていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ４． 前記光ビームが、輝度がほぼ一定である主中央領域を有するとともに、輝 度が急激に減少する前記領域が前記主中央領域を取り巻く端部領域を構成してい ることを特徴とする請求項３に記載の装置。 ５． 前記走査手段が、前記端部領域において前記物体の線画像を生成するため の手段と、該線画像を走査するラインカメラとを備えることを特徴とする請求項 ３に記載の装置。 ６． 前記端部領域は、ほぼ２画素を越えない幅を有することを特徴とする請求 項６に記載の装置。 ７． 前記ラインカメラが、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含むことを特徴とする請 求項５に記載の装置。 ８． 前記光発生手段、前記移動手段、および前記走査手段が、前記物体の表面 上を移動する一つの組立体を形づくっていることを特徴とする請求項１に記載の 装置。 ９． 物体の表面上で連続的に光ビームを移動し、該光ビームは距離に応じて急 激に輝度が変化する領域を備え、および前記光ビームが前記表面上を移動すると き前記領域内でグレージング角をもって前記物体を走査することを特徴とする物 体の形態的な描写を向上した表示を生成するための方法。 １０． 前記グレージング角が３〜６度であることを特徴とする請求項９に記載 の方法。 １１． 前記領域が光の平行ビームの端部領域を備えることを特徴とする請求項 １０に記載の方法。