KR100495608B1

KR100495608B1 - 큰 표면의 페인에서 광학 오차의 검출방법

Info

Publication number: KR100495608B1
Application number: KR10-1999-7003340A
Authority: KR
Inventors: 핑겔울리히; 니에펠크리스티안
Original assignee: 이에스에르아 글래스 비지온 게엠베하
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2005-06-16
Also published as: JP4065028B2; JP2007309949A; EP1288651B1; WO1998017993A3; EP1288651A2; JP2001502799A; EP1288651A3; DE59711555D1; ES2219615T3; WO1998017993A2; JP4392619B2; EP0932826B1; EP0932826A2; KR20000049236A; DE19643017C1; ATE241806T1; DE59710182D1; ES2200215T3; ATE265042T1

Abstract

본 발명은 광학 오차를 결정하는 방법에 관한 것으로, 특히 유리 등의 투명한 재료로 구성된 대면적의 표면의 패널(panel)에서 굴절력으로 관찰된 상(image)을 평가하여 광학 오차를 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 두 개의 가변 광도(light intensity)를 가지고 있는 정칙 시퀀스(regular sequence)로 구성된 일정 모형(defined model)을 투영하는 단계; 및 이 투영의 광학 경로에 패널을 배열하는 단계를 포함하고 있다. 본 방법으로, 굴절 스크린 없이도 카메라에 상기 모형을 투영함으로써, 적어도 패널의 1차원에서 광학 오차를 검출할 수 있다. 상기 모형의 시퀀스는 각각 카메라의 일정수의 인접한 펙셀에 표현되며, 상기 일정수는 시퀀스의 정수배이다.

Description

큰 표면의 페인에서 광학 오차의 검출방법{Method for detecting optical errors in large surface panels}

본 발명은 광학 오차를 결정하는 방법에 관한 것으로, 특히 유리 등의 투명한 재료로 구성된 대면적의 페인(pane)에서 굴절력으로 관찰된 상(image)을 평가하여 광학 오차를 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 적어도 두 개의 다른 광도(light intensity)를 가지고 있는 정칙 시퀀스(regular sequence)로 구성된 패턴(pattern)을 투영하는 단계; 및 이 투영의 빔경로에 페인을 배열하는 단계를 포함하고 있다.

이러한 방법이 유럽특허 제 EP-A-0 416 302호에 기술되어 있다. 이 방법에서, 조광 평형 그리드(illuminated flat grid)는 물체를 통해 기본 그리드 (reference grid)에 상이 비추어지고; 검사되는 페인은 평형 그리드와 기본 그리드 사이의 빔경로에 배열되어 있고; 상기 평형 그리드와 상기 기본 그리드로 상이 구성된 적재상(superimposed image)이 조사(investigation)된다. 이 경우에, 상기 평형 그리드는 검사되는 페인의 표면적보다 작은 기본 그리드에 상이 비추어지며; 상기 적재상은 위상 이동법(phase-shift method)을 사용하여 연속적으로 평가되도록 비디오 카메라로 다수번 레코드되며, 이 레코드된 상의 밝기의 분포는 페인의 굴절력의 측정으로서 사용된다.

그러나, 이 방법을 수행하기 위해서는 매우 높은 수준의 복잡도가 요구된다. 실질적으로, 평형 그리드는 통상 불투명 스트립(strip)과 이 불투명 스트립과 폭이 정확히 동일한 투명 스트립을 교대로 하여 형성되는 십자형 그리드이며, 이러한 2개의 스트립의 패턴은 서로에 대해 90°로 오프셋(offset)으로 적재되어 있다. 검사되는 페인은 빔경로에 배열되어 있고, 선형 그리드인 기본 그리드에 상이 비추어진다. 기본 그리드도 평형 그리드와 유사하게 투명 선로와 불투명 선로를 포함하고 있으며, 평형 그리드의 폭비와 정확히 동일하다. 이들 2개의 그리드의 선로가 정확히 일치할 때에 첫 번째 실질적인 문제가 발생한다. 이러한 상황을 방지하기 위해서, 평형 그리드로서, 통상 불투명 선로보다는 오히려 반불투명의 반투과성인 선로가 실질적으로 사용되지만, 이로 인해, 대조도가 저하된다.

위상 이동법을 사용해서 형성된 무아레(moire) 상을 평가할 수 있도록, 기본 그리드에 상이 비추어지는 평형 그리드의 적재상은 3배로 비추어져야 한다. 이 경우에, 기본 그리드는 각 경우에서 한쌍의 선로의 폭의 1/3만큼 2배 이동되어야 하므로, 페인의 1차원(예를 들어, 수평)에서 위상 이동을 결정하기 위해서는 전체적으로 적어도 3번의 레코드(record)가 요구된다. 또한, 상기 차원에 수직한 차원(예를 들어, 수직)에서 페인의 굴절력을 결정하기를 원하는 경우에는, 얻어진 무아레상의 3번의 레코드가 두 번째 기본 그리드에서도 다시 한번 반복되어야 한다. 따라서, 페인의 굴절력을 위상 이동법을 사용하여 결정하기 위해서는 전체적으로 6번의 레코드가 필요하게 된다.

기본 그리드의 한쌍의 선로의 폭의 1/3만큼 기본 그리드를 이동시키는 것이 실제로 정확하게 수행되어야 하므로, 상기 방법을 수행하는 장치는 상당히 복잡하게 된다. 상기 과정이 첫 번째 기본 그리드에 수직한 두 번째 기본 그리드에도 동일하게 수행되어야 하므로, 위치결정 오차에 의해 발생하는 바람직하지 않은 무아레 효과를 방지하는 것이 어렵다. 장치의 복잡한 취급에 의해 굴절력의 다수번 측정이 요구된다.

부가하여, 상기 인지된 방법은 카메라의 "픽셀 주기(pixel period)"에서, 조광 패턴 또는 기준 패턴을 다수개의 픽셀 주기로 구성하는 경우에는, 바람직하지 않은 무아레 무늬를 유발할 수 있다. 이들 원하지 않는 부가적인 무아레 상이 페인의 상의 평가를 악화시키므로, 이러한 배열의 발생을 방지하기 위한 대책을 강구해야 한다.

또 다른 방법이 유럽특허 제 EP-A-0 559 524호에 기술되어 있다. 이 방법은, 고압가열 전에 내부 조립 공정을 수행한 후의 특히 적재 유리의 투명도를 시험하는 것으로, 즉 동시에 내부 조립(assembly) 또는 내부층이 일반적으로 광선 투과를 방해하는 유백색을 가지고 있다. 이 투과법은 내부 조립(내부 조립 아래)의 한 측에 배열된 광원 및 생성된 시험상을 모니터하기 위해서 내부 조립의 다른 측에 있는 카메라를 사용한다. 광원에 의해 생성되어 투영된 시험상은 소수의 선로를 포함하고 있는 선로 패턴이다. 관찰된 모든 값의 평균값은 적재 유리 페인이 "양호"한지 "불량"한지를 결정하는 토대로서 사용된다. 카메라와 카메라 픽셀의 선로에 대한 어떤 특정한 상규칙(imaging rule)은 제안되어 있지 않다. 또한, 굴절력으로 소수의 개재물 등에서의 오차를 검출하는 것은 불가능하므로, 이 오차는 관찰된 상 전체에 걸쳐서 측정된 평균값에 대한 최소한의 효과만을 가지고 있다.

각종 무아레 기술의 요약 뿐만 아니라 측정된 무아레 상으로부터 비롯된 각도의 수학적 도함수는, 셀프, 엠.(Selb, M.) 및 회플러, 하이.(Hofler, H.) 저서의 "Vision Voice Magazine", Volume 4, (1990), No. 2, Page 145-151에 기술되어 있다. 또한 이 저서에서는 CCD 칩 위에 직접적으로 상이 비추어지는 그레이팅 (grating)에 의한 고-분해능(resolution)의 무아레 토포그래피(topography), 즉 기준 그레이팅 없이도 가능한 일단(single-stage) 상형성을 다루고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는 장치의 빔경로를 개략적으로 도시한다.

도 2는 1차원 및 2차원 방법에 대해서 광선 패턴의 시퀀스와 카메라 픽셀의 시퀀스 간의 관계를 도시한다.

도 3은 1차원 및 2차원 방법에 대해서 광선 패턴의 시퀀스와 카메라 픽셀의 시퀀스 간의 관계를 도시한다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

1 ... 광원 2 ... 십자형 그리드

3 ... 자동차의 앞창 4 ... 카메라

본 발명의 목적은 페인의 적어도 1차원에서의 광학 오차가 기준 그리드 없이도 결정될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 카메라에 패턴의 상을 비추는 본 발명의 특징에 따라 이루어지며, 각 경우에서 패턴의 시퀀스는 일정수로 근접하게 배치된 카메라 픽셀에 상이 비추어지며, 여기에서 일정수는 시퀀스의 정수배를 말한다.

패턴의 시퀀스는 2개 이상의 광도의 주기 시퀀스에 의해 형성될 수 있다. 가장 간단한 경우로, 페턴의 시퀀스는 바람직하게 폭이 동일한 밝은 스트립과 어두운 스트립을 서로 교대로 배열하여 명/암 시퀀스를 형성하는 시퀀스이다. 그러나, 3개 이상, 4개 이상의 스트립으로 구성되며 항상 등거리에 있는 광도의 최소 광도 및 최대 광도가 있는 정칙 시퀀스를 가지고 있는 시퀀스에도 가능하다.

한편, 이들 시퀀스를 제작하기 위해서, 물리적 그리드의 국부 광선 투과율에 의한 광도를, 이 물리적 그리드 뒤에 배열된 광원에 의해 생성하는 것이 가능하다. 그리드가 불투명인 경우에, 광도는 영이고 그 점은 어두우며; 그리드가 완전하게 투명한 경우에, 광도를 최대라고 가정한다. 종래 기술에서와 마찬가지로, 즉 대형 스크린 또는 필터에 비교하여 물리적 그리드의 사용은 샤프한(sharp) 명/암 시퀀스에 적당하다. 그러나, 밝기가 다른 스트립이 있는 시퀀스를 제작하기 위해 반투명 필터가 제공되어야 하며, 이 필터는 매우 정교하게 재생되는 3개 이상의 서로 다른 광선 투과율을 가질 수 있다.

광선 벽(wall)은 상기 방법을 수행하는 장치에 바람직하게 설치되며, 이 광선벽은 정칙 시퀀스의 패턴을 투영하는 본 발명에 따른 방법에 사용되며, 광원 대신에 그리드로 사용될 수 있다. 광선벽은 편의상, 필요에 따라 블록(block) 또는 선로에서 개별적으로 작동될 수 있는 다수의 개별적인 LED; 및 명/암 프로필 (profile)에 따라서 광선을 비추거나 비추지 않도록, 또는 적당한 특성의 기능으로서 서로 다른 광도를 방출하도록 칼럼(column)으로 구성된다. 유사하게, 광선벽은 예를 들어 운동 경기장에 표시판으로서 사용된다. 굴절력이 결정될 예정인 페인 위에 투영된 평형 그리드로서 개별적으로 작동될 수 있는 다수의 광선 영역으로 구성된 광선벽을 포함하고 있는, 광학 오차를 결정하는 장치가, 종래 기술처럼 본 발명에 기준 그리드가 사용되는 경우에도 작동하는 것은 자명하다. 특히, 명/암 시퀀스가 2개의 그리드 중에 하나로 표시될 수 있다는 것도 자명하다. 또한, 실질적인 투영이 발생하기 전에, 시퀀스가 렌즈에 의해 결합될 수 있다는 것도 자명하다.

본 발명에 따라 인접하게 배열된 픽셀의 수가 총 2개를 초과하면, 모든 상황에서 픽셀이 모두 서로 근접하게 배열될 수 없다는 것은 자명하다. 그 대신에, 본 발명에서는, 픽셀이 연결되어 있지 않은 픽셀에 상관없이 응집의 부선로 또는 부수열을 형성하는 방법으로, 픽셀이 서로 쌍으로 근접하게 배열되어 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 방법은, 페인에 의해 카메라에 상이 비추어지는 명/암 시퀀스, 바람직하게는 명/암 시퀀스쌍에 해당하며, 서로 나란히 배열되어 있는 정수배 세트의 3개의 픽셀을 제공한다. 따라서, 투영된 조광 패턴의 선로쌍의 폭은 정확하게 카메라의 픽셀의 폭의 배수이므로, 므아레 무늬는 카메라 그 자체에 형성된다. 명/암 시퀀스쌍의 사용으로, 편의상 불투명 영역 및 투명 영역을 각각 가지고 있으며 단지 2개의 서로 다른 광선 투과율을 가지고 있는 상응하는 그리드의 제공에 의해 투영이 상당히 용이하게 이루어질 수 있어서, 양호한 대조도를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

본 발명에 따른 상기 효과는 기준 패턴 없이 사용하는 것이 가능하므로, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 장치에 필요한 부품이 간단해지고, 특히 이 부품에 요구되는 공간이 줄게 되어 상기 장치는 그 크기가 매우 소형화된다.

조광 패턴을 평가하기 위한 몇가지 가능한 방법이 실현되어야 한다. 한편, 각 픽셀에 의해 레코드된 광도는 또 다른 처리 공정의 토대로 사용될 수 있다. 정확한 폭의 연관관계는 주기적으로 순환하는 강도 분포가 교란으로부터 형성되는 것을 가능하게 하여, 이 교란으로 인한 편향각이 용이하게 결정될 수 있다. 교란은 페인이 있는 경우와 없는 경우를 비교하여 결정될 수 있고; 또는 선로쌍의 내부점이 한 세트의 3개의 픽셀과 정확하게 나란히 배열되는 경우에, 각 점에서 공칭(nominal) 광도의 지식을 사용하여 결정될 수 있다. 후자의 경우에서는, 바람직하게 테스트 노옴(test norm) 등의 장치 없이도 가능하다.

매우 양호한 분해능으로 인해 바람직한 광선 패턴의 또 다른 처리 공정의 또 다른 접근법은 카메라의 픽셀에서 발생하는 무아레상을 사용하는 것이다. 카메라에 검출되는 무아레상은, 무아레 구조의 사인파의 대략적인 윤곽이 명/암 주기에 상응하는 시퀀스의 한쌍의 선로의 폭에 걸쳐 있는 픽셀의 "그리드"로 인지될 수 있는 경우에, 특정 주기성의 2개의 밝기 분포의 적재로 얻어진다. 그러므로, 패턴에서의 변형을 결정하는 데에, 예를 들어 페인에서의 굴절이 얻어지며, 이 굴절은 무아레상의 위상 이동, 즉 무아레상에 의해 생성되는 사인파 곡선의 수축 또는 팽창으로부터 분해능이 다수배로 높다는 무아레 현상이 사용될 수 있다는 사실을 활용하는 것이 가능하다.

본 발명의 첫 번째 바람직한 특징에 따르면, 광선 패턴의 한쌍의 선로가 한세트의 인접한 3개의 픽셀에 상이 비추어지면, 각 선로쌍에 대한 3개의 무아레상 스트립을 얻게 되며; 투영된 패턴에 대해 1/3만큼 기준 패턴을 이동시킬 필요가 없으며, 그 대신에, 120°및 240°(또는 -120°)로 이동된 레코드에 대한 값으로서 두 번째 및 세 번째 픽셀의 값을 사용할 수 있다는 이점이 있다. 120°로 오프셋되고 카메라의 픽셀에 의해 검출되는 이들 무아레상 스트립(완벽한 사인파의 1/3)은, 간단한 변환 후에, 사인 함수에 의존하는 곡선으로 수학적으로 표현될 수 있다.

페인, 예를 들어 자동차의 앞창에서 굴절력의 편차는 무아레 현상의 결과로서 발생하며, 사인파에서 위상 이동으로서 용이하게 결정될 수 있는 최대 및 최소에서의 편차를 유발한다. 카메라와 페인 사이의 거리가 인지되어 있다면, 이 거리를 페인을 관통하는 광선의 굴절각을 결정하는 데에 사용할 수 있다. 따라서, 굴절광학에서의 굴절력은 간단한 수학적 처리(미분법)로 결정될 수 있다. 수직 평면에서의 시각의 편향은 곧은 시각에 역효과를 주며, 수평 평면에서 광선의 편향은 측면 시각에 역효과를 주므로, 이 수학적 처리는 특히 앞창의 굴절력을 결정하는데에 보다 중요하다. DIN 52305 및 ECE 43은 유리의 최대 허용 굴절력의 제한을 인용하며, 이들은 한계값으로서 시험된 앞창이 수락되는 경우와 거절되는 경우를 비교하여 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 수평 및 수직의 두 평면에서 서로 적재된 시퀀스를 배열하는 패턴을 활용한다면, 본 발명의 목적을 수행하기 위해 카메라 또는 회전되어야 하는 기준 그리드 없이도 수직 및 수평의 두 평면에 대한 굴절력의 동시 평가에 매트릭스(matrix) 카메라가 사용될 수 있다. 카메라의 픽셀의 동일한 측정치는 평가의 토대로 사용될 수 있으며, 대용량의 기억 공간에서의 결과물은 각 평가를 위해 저장되며, 측정 데이타는 소형으로 기록 보관될 수 있다. 명/암쌍과 연관된 픽셀의 수가 예를 들어 4개(5개) 이상의 계수에 의해 증가된다면, 이로 인해 각 경우에서 90°(72°) 또는 이들 도면들의 해당하는 비율로 이동되는 위상 이동법을 사용하여 평가가 수행될 수 있다. 4개의 픽셀의 경우에는, 허용가능한 부가적인 자유도로 주파수 이동, 위치설정 및 강도 극단이 용이하게 결정된다.

본 발명의 바람직한 두 번째 특징에 따르면, 카메라에서 인접한 각 2개의 픽셀에만 상이 비춰짐으로써, 한 세트의 3개의 픽셀에 대해서 동일한 분해능을 이루는 것이 가능하다. 이 목적을 위해 제공될 필요가 있는 패턴으로 인해 약간만이 복잡해진다.

첫 번째 변형에서, 3개의 광도로 구성되는 시퀀스로 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 이 경우에, 이 시퀀스는 예를 들어 그리드의 3개의 등거리의 스트립으로 형성될 수 있다. 그리드의 광선 투과율은, 예를 들어 1%, 10%, 100% 또는 10%; 0%, 30%; 33%, 90%; 및 100%와 같은 계수로 다를 수 있다. 따라서, 2개의 픽셀에 의해 검출된 신호는, 유사하게 사인파로 유도할 수 있으며, 위상 이동법을 사용하여 연속적인 평가가 가능하다. 또 다른 방법으로, 광도가 선로 및/또는 칼럼과 광도가 다른 광선 매트릭스 장(field)에 의해 생성된다.

또 다른 변형에서, 그리드의 각 시퀀스에서 특정 파장(특정 칼라의)에서 광선에 대해서만, 투명한 적어도 하나의 "스위치를 끌 수 있는 스트립"을 제공하는 것이 가능하다. 또 다른 방법으로, 먼저 광선을 관통하고, 다음으로 광선이 흡수되게 조광함으로써, 명/암 시퀀스의 크기비는 무아레 현상에 적절한 시퀀스의 "그리드 상수"를 유지하면서 무아레상에서의 위상 이동이 매우 용이하게 평가될 수 있는 수단에 의한 방법으로 변경된다. 예를 들어, 명/암 시퀀스를 제작하는 그리드는, 폭이 모두 동일하며; 녹색 광선이 아닌 붉은 광선에 대해 완벽하게 투명, 불투명이 교대로 배열되고, 그리고 완벽하게 투명한 스트립으로 구성된다. 무엇보다도 우선, 붉은 광선 또는 녹색 광선을 사용한 각 조광으로 하나의 레코드를 만들고, 그 다음으로 평가를 위한 토대로서 두 개의 상을 사용하는 것이 가능하다. 급속 주파수 시퀀스에서 붉은 광선과 녹색 광선을 교대로 조광하는 것이 보다 용이하여, 그 결과 "스위치를 끌 수 있는 스트립"이 밝고 어둡게 각각 나타난다. 변형된 위상 이동법을 사용하는 위상 평가는 픽셀에서의 광도의 조사(명/암, 즉 광선의 색깔에 무관하게 명/암만을 검출하는 조사)에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 세 번째 바람직한 특징은, 그리드 패턴(그 다음으로 시퀀스를 형성하는 패턴)의 적어도 3개의 인접한 스트립(선로 또는 칼럼)이 각 경우에서 연속적으로 조광되어, 레코드의 상응하는 개수, 즉 적어도 3개의 레코드가 페인을 만들며, 각 시퀀스가 픽셀(또는 시퀀스의 정수배의 픽셀)에 상이 비추어지는 것이다. 이 세 번째 특징은, 이미 상술한 바와 같이, 광선 색깔에 의존하는 광선 투과율을 가지고 있는 그리드의 조광; 및 각 경우에서 1개의 스트립의 폭에 의해 이동되는 물리적 필터로 수행될 수 있다(이 스트립들이 등거리 간격으로 배열되어 있다는 것은 자명하다). 이미 상술한 바와 같은 광선벽은 특히 유용하게 사용될 수 있으며, 언제나 동시에 재생가능한 위치에서 3개의 레코드의 급속 시퀀스를 보장한다. 또한, 이 광선벽은 수직 굴절력을 레코드한 직후에 수평 굴절력을 레코드하는데에 사용될 수 있다. 이 세 번째 특징의 이점은, 먼저 현존하는 평가 소프트웨어를 연속적으로 사용할 수 있으며, 다음으로 비교적 소수의 카메라 픽셀만이 필요하여 저렴하게 수행될 수 있다는 것이다. 또한, 매트릭스 광선 패널은, 예를 들어 카메라의 노출시간과 그리드에서 조광의 지속시간이 예를 들어 상호 반대(inverse)인 레코드의 수에 동기화되게 한다. 페인이 라인-스캔(line-scan) 카메라를 사용하여 스캔된다면, 각 시퀀스는 각 스캔드 라인(scanned line)에 대해 한번 조광될 수 있으며, 그 결과 실질적인 온-라인(on-line)에서 각 레코드된 시퀀스를 평가하는 것이 가능하며, 페인을 스캔하기 위해서 카메라가 한 번만 이동되거나 피봇(pivot)될 필요가 있다.

본 발명의 바람직한 네 번째 특징에 따르면, 상술한 방법을 토대로, 자동차 창문의 페인, 특히 앞창의 굴절력을 결정하기에 위한 장치를 설계할 수 있다. 이 장치에서, 그리드는 예를 들어 상술한 재료 이외의 투명한 재료로 붉은, 녹색 및, 파랑 광선으로 구성된 스트립 시퀀스로 이루어진 패턴을 가지고 있어서, 상응하는 광선 색깔이 각 스트립을 관통하지 않으며, 이 스트립을 카메라가 "어둠(dark)"으로 레코드된다. 따라서, 칼라 카메라는 1/3만큼 이동된 명/암 스트립 패턴(각 경우에서 2개의 인접한 픽셀의 하나의 시퀀스)이 3가지 색깔 각각에 대해 직접적으로 레코드되게 하고, 얻어진 무아레상이 나중에 평가된다. 따라서, 3가지 색깔의 시퀀스가 카메라의 적어도 1개의 픽셀, 또는 다수개의 픽셀에 상이 비추어지는 것은 자명하다. 또 다른 방법으로, 3가지 상응하는 색깔의 광선을, 교대로 예를 들어 LED 수단에 의해 그리드를 조광하여, 각 상응하는 스트립은 어둡게 나타나고, 두 개의 다른 스트립은 밝게 나타나는 방법을 사용하는 것이 가능하다. 블랙-앤드-화이트 라인-스캔(black-and-white line-scan) 또는 매트릭스 카메라를 사용하면, 평가의 기준을 만들기 위해서, 카메라로 레코드된 하나 이상의 레코드의 위상을 결정하는 것이 유리하다.

본 발명에 따른 방법들로, 원하는 굴절력 지표를 매우 정확하고 신속하게 결정할 수 있다. 따라서, 이 방법은 프레스트레스트(prestressed) 유리, 또는 적재된 안전 유리로 구성된 자동차 페인, 훌로트(float) 유리, 인상(drawn) 유리 또는 로울(rolled) 유리의 형태로 제작된 평형(flat) 유리, 아크릴 유리 또는 PVC, LCD 표시판 등에 특히 적당하다. 그러나, 본 발명에 따른 방법을 사용가능한 또 다른 투명한 재료, 특히 유리 또는 플라스틱으로 구성된 시각 보조물(vision aid), 대형 망원경의 거울, 비행기의 투명 캐너피(canopy) 또는 모터 사이클의 헬멧 등의 굴절력의 조사에 사용하는 것이 가능하다.

도 1을 참조하면, 광원 1이 십자형 그리드 형태로 설계되고, 수평 광선이 빔경로에 배열된 앞창 3에 부딪치는 조광 그리드 2를 비춘다는 것을 알 수 있다. 본 발명에서는, 앞창 3 대신에 특정 파장, 바람직하게는 가시 대역에서 적어도 광선에 대해서 투명한 또 어떤 다른 물체의 측정에도 적용 가능하다.

십자형 그리드 2는, 광원 1로부터 도달한 광선을, 서로 교차하며 투명한 스퀘어(square)와 경계를 접하고 있는 수평한 불투명 스트립과 수직의 불투명 스트립에 의해 광선의 1/4만이 관통하고, 광선의 나머지 3/4은 관통이 방지되도록 분할한다. 투명 스퀘어와 불투명 스트립의 모서리 길이는 일치한다. 이로 인해, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 명/암 패턴이 얻어진다.

그리드 2의 치수는 측정된 물체의 크기에 대략 상응한다.

그리드 2는, 앞창에서 명/암 간격을 레코드하는 카메라 4에 기준 그리드의 삽입 없이 앞창 3을 통해서 직접적으로 상이 비추어진다. 또한, 투명 선로 및 불투명 선로 대신에, 통상 투명도가 다른 선로, 또한 감도가 좋은 카메라 4에 하나의 특정 주파수 스펙트럼에 대한 선로를 사용할 수 있다.

이상적인 앞창의 경우에서는, 십자형 그리드 2의 상이 카메라에 변화없이 투영될 것이다. 십자형 그리드 2와 카메라 4는, 한쌍의 명/암 스트립이 각 경우에서 카메라 4에서 3개의 인접한 픽셀에 상이 비추어지게 서로 매치되며(match), 이것은 도 2 및 도 3에 보다 확실하게 도시되어 있다. P_i,j(도 2) 및 P_i,j,k(도 3)로 표시된 개별적인 픽셀을 토대로, 선로 지표가 존재한다는 것은 자명하다. 여기에서, i는 십자형 그리드에서 i번째 스트립쌍(i번째 세트의 3개의 픽셀)이고; j는 상기 스트립의 방향으로 j(j = 1, 2 또는 3)번째 세트의 3개의 픽셀이며; 매트릭스 카메라의 경우에, k는 각 경우에서 픽셀의 매트릭스의 한 선로에 대해서 j번째 픽셀의 크기에 직교하는 k(k = 1, 2 또는 3)번째 픽셀이다. 또한, 이들 픽셀의 어드레스 (address)는 매트릭스의 연속적인 평가에서 개별적으로 기입될 수 있다.

카메라 4의 이상적인 상의 경우에서는, 카메라 픽셀의 그리드 주파수 및 조광 그리드 2의 그리드 주파수가 서로에 대해 배수라는 사실이, 카메라에 기록되는 정칙 무아레 현상을 유도한다. 사인파의 팽창과 수축 및 위상 이동은 픽셀에 의한 측정값을 사인파 함수로 간단하게 변환함으로써 결정될 수 있다.

페인에서 광선 굴절로 인해서, 카메라 4에 잡힌 상이 더 이상 이상적이 아니지만, 무아레 현상이 카메라 픽셀에서 교란되고, 카메라 픽셀의 출력에서 위상 이동에 따라 검출될 수 있는 불일치(discrepancy)를 카메라 4에 잡힌 상이 가지고 있으면, 광선빔의 편향각이 큰 어려움없이 결정될 수 있다. 이 각도를 토대로, 앞창의 굴절력은 곧은 시각에 영향을 주는 수직 방향, 및 측면 시각에 영향을 주는 수평 방향에서 미분법에 의해 결정될 수 있다.

3개의 픽셀에 대한 하나의 그리드의 선로쌍(즉, 하나는 밝고, 하나는 어두운 2개의 선로)의 비를 선택함으로써, 서로에 대한 폭치수의 매우 양호한 비가 가능하며, 그 결과 측정값의 분해능이 매우 높고, 측정가능한 앞창 3의 최대 투과율이 매우 커진다. 또한, 장치의 기구 복잡도가 저하된다.

명/암쌍 또는 십자형 그리드 2 대신에, 복수개의 밝기 단계로 이루어진 그리드가, 2개 이상의 광도의 시퀀스에 의해 비교 방법으로 사용될 수 있다. 또한, 명/암쌍 또는 시퀀스 당 픽셀의 개수는 상응하는 방법에 따라 4개, 5개, ... 가 될 수 있다.

게다가, 광원 1 및 그리드 2를 가지고 있는 배열 대신에, 그리드의 크기에 상응하고 LED 매트릭스를 가지고 있는 패널도 사용될 수 있어서, 특정한 전기 접촉을 통해 개별적인 LED 스트립을 구동시킬 수 있다. 광선 패턴을 제작하는 또 다른 방법이 조광 그리드 대신에 사용될 수 있다. 이 그리드는, 정확성에 대한 요구가 엄격하더라도, 직선 등의 간단한 기하학적 형태로 저렴하게 제작될 수 있다는 이점이 있다.

이제까지 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 오차의 결정 방법으로, 유리 등의 투명한 재료로 구성된 제품들의 원하는 굴절력 지표를 매우 정확하고 신속하게 결정할 수 있다.

따라서, 본 방법은 프레스트레스트 유리, 또는 적재된 안전 유리로 구성된 자동차 페인, 훌로트 유리, 인상 유리 또는 로울 유리의 형태로 제작된 평형 유리, 아크릴 유리 또는 PVC, LCD 표시판 등에 특히 적당하다. 그러나, 본 발명에 따른 방법을 사용가능한 또 다른 투명한 재료, 특히 유리 또는 플라스틱으로 구성된 시각 보조물, 대형 망원경의 거울, 비행기의 투명 캐너피 또는 모터 사이클의 헬멧 등의 굴절력의 조사에도 사용할 수 있다.

Claims

적어도 두 개의 서로 다른 광도(light intensity)를 가지고 있는 정칙 시퀀스(regular sequence)로 구성된 일정 패턴(defined pattern)을 투영하는 단계;

상기 투영되는 빔경로에 페인(pane)을 배열하는 단계; 및

카메라의 픽셀에 상기 패턴의 시퀀스들을 비추는 단계;를 포함하는, 유리 등의 투명한 재료로 구성된 대면적의 페인으로부터 관찰된 상(image)을 평가하여 굴절력 등에서의 광학 오차를 결정하는 방법에 있어서,

각 경우에 있어서 하나의 시퀀스는 인접하게 배열된 정수개의 픽셀에 비추어지고, 상기 정수는 상기 시퀀스의 배수이며, 무아레상(moire image)의 평가에 대한 1개의 레코드는 카메라의 픽셀을 토대로 레코드되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴의 시퀀스가 적어도 2개의 광도를 포함하고 있으며; 상기 정수배는 적어도 3이 되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 패턴을 제작하기 위해 그리드(grid)가 제공되며; 상기 그리드는 등거리로 배열된 불투명 스트립 및 투명 스트립을 포함하여, 정칙 명/암을 투영하는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴을 제작하기 위해 그리드가 제공되며; 상기 그리드는 스퀘어(square)로서 폭이 동일한 불투명 선로와 경계를 접하고 있는 투명한 스퀘어를 포함하고 있어서, 필수적으로 그리드의 1/4은 투명하며; 상기 카메라는 라인-스캔 카메라(line-scan camera) 또는 매트릭스 카메라(matrix camera)임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 4항에 있어서, 상기 패턴의 2차원 시퀀스는 투명 스퀘어 및 교차하는 2개의 불투명 선로를 포함하고 있으며, 상기 교차하는 2개의 불투명 선로의 표면적은 투명 스퀘어와 일치하는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 5항에 있어서, 2차원 시퀀스는 매트릭스 카메라의 각각 인접한 n×n 픽셀에 상이 비추어지며, 여기에서 n은 2보다 큰 시퀀스의 정수배임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항 또는 제 2항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴을 제작하기 위해 그리드가 제공되며; 상기 그리드는 일치하는 투명 스퀘어 및 불투명 스퀘어로 구성된 체커판 (checkerboard) 패턴으로 형성되며; 상기 카메라는 라인-스캔 카메라 또는 매트릭스 카메라임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 7항에 있어서, 서로 오프셋(offset)으로 비스듬하게 배열되어 있는 밝은 스퀘어 및 어두운 스퀘어의 두 쌍을 포함하고 있는 스퀘어의 표면적은 매트릭스 카메라의 각각 인접한 n×n 픽셀에 상이 비추어지며, 여기에서 n은 2보다 큰 정수배임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 한 시퀀스는 적어도 3개의 서로 다른 광도를 포함하고 있으며, 상기 정수배는 적어도 2가 되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴을 제작하기 위해 그리드가 제공되며; 상기 그리드는 광선 투과율이 다른 스트립 패턴을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 10항에 있어서, 상기 그리드는 다른 상기 스트립 패턴에 직교하며 광선 투과율이 다른 제 2 스트립 패턴을 포함하고 있어서, 상기 스트립 패턴들의 중첩이 광선 투과율이 다른, 전제적으로 적어도 3개의 광선 투과율이 다른 직사각형의 패턴을 제작하는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
적어도 두 개의 서로 다른 광도(light intensity)를 가지고 있는 정칙 시퀀스(regular sequence)로 구성된 일정 패턴(defined pattern)을 투영하는 단계;

상기 투영되는 빔경로에 페인(pane)을 배열하는 단계; 및

카메라의 픽셀에 상기 패턴의 시퀀스들을 비추는 단계;를 포함하는, 유리 등의 투명한 재료로 구성된 대면적의 페인으로부터 관찰된 상(image)을 평가하여 굴절력 등에서의 광학 오차를 결정하는 방법에 있어서,

각 경우에 있어서 하나의 시퀀스는 인접하게 배열된 정수개의 픽셀에 비추어지고,

상기 패턴을 제작하기 위해 그리드가 제공되고, 상기 그리드는 광선 투과율이 다른 스트립 패턴을 포함하되, 상기 그리드의 광선 투과율이 광선의 파장 또는 색깔의 기능에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 카메라는 라인-스캔 카메라 또는 매트릭스 카메라임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
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제 9항에 있어서, 무아레상의 평가에 대한 2개의 레코드는 카메라의 픽셀을 토대로 레코드되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴은, 상기 각 스트립이 밝게 또는 어둡게 나타나게 선택적으로 작동시킬 수 있는 다수의 스트립을 포함하고 있으며; 상기 시퀀스에서 각 n번째 스트립은 동시에 조광되며, 여기에서 n은 적어도 3이며; n번째의 인접한 스트립들은 카메라의 단 1개의 픽셀 또는 카메라의 정수배의 픽셀에 연속적으로 상이 비추어지는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴의 상기 시퀀스는 광선 매트릭스로서 설계된 광선벽의 선로 및/또는 칼럼(column)을 선택적으로 작동시킴으로써 투영되며, LED 벽의 투영은 상기 페인에 직접적으로 나타나는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항 내지 제 17항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라는 복수개의 시퀀스를 스캔하기 위해 이동되거나 피봇되는(pivot) 라인-스캔 카메라 또는 매트릭스 카메라임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 페인에서 조광 패턴에 대한 굴절력의 변화가 카메라의 픽셀에서 발생하는 위상 이동을 토대로 상응하는 점에서 결정되는 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 19항에 있어서, 상기 평가 단계는 광선 굴절이 없는 상태에서 광선-굴절 페인을 가진 상의 위상 프로필(profile)에서의 차이의 형성을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 19항에 있어서, 상기 굴절력은 페인에서 광선빔의 편향각을 미분하여 결정되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 20항 또는 제 21항에 있어서, 광선 굴절의 모든 결정값은, 각 경우에서 페인의 관찰점에 대해 투과가능한 한계값과 비교되며; 한계값이 초과되면 거절 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 페인은 평면 또는 곡선의 시트(sheet) 유리 또는 플라스틱임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 페인은 유리 또는 플라스틱으로 구성된 시각 보조물(vision aid)임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 1항에 있어서, 상기 카메라는 칼라 카메라임을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.
제 25항에 있어서, 동일한 상의 평가는 색깔이 다른 레코드에 대해서 수행되는 것을 특징으로 하는 광학 오차의 결정방법.