KR100844035B1

KR100844035B1 - 레이저 투과광에 의한 입상반점모양의 직접 촬상방법

Info

Publication number: KR100844035B1
Application number: KR1020010039971A
Authority: KR
Inventors: 곤노히로유키
Original assignee: 가부시키가이샤 도요세이키 세이사쿠쇼
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2008-07-04
Also published as: KR20020041273A; JP2002162355A; EP1209443A1

Abstract

레이저 반사광의 간섭무늬인 입상반점모양을 일반사무소 정도의 환경하에서 용이하게 촬상하는 방법.

물체에 레이저광을 조사하면 입상반점모양이 나타나는데 이 모양을 일반사무소 정도의 환경하에서는 직시하거나 직접 촬상할 수 없어, 지금까지는 암실중에서 불투명유리를 이용한 스크린에 투영시키고, 그 투영모양을 디지털 또는 비디오·카메라로 촬상하는 간접촬상 방식이 있다.

이 입상반점모양을 일반사무소 정도의 환경하에서 디지털 또는 비디오·카메라의 결상용 렌즈를 해체하여 전하결합소자의 전방에 외래광을 차폐하는 수센터미터의 통을 부착함으로써 쉽게 직접 촬상할 수 있다.

입상반점모양, 레이저 반사광, 불투명유리, 슬라이드 글라스, 표시출력장치.

Description

레이저 투과광에 의한 입상반점모양의 직접 촬상방법{METHOD FOR DIRECT IMAGE PICK-UP OF GRANULAR SPECK PATTERN GENERATED BY TRANSMITTED LIGHT OF LASER BEAM}

도 1은 피계측물이 불투명한 경우에 있어서의 레이저 반사광에 의한 입상반점모양의 직접 촬상방법, 및

도 2는 피계측물이 투명 또는 반투명한 경우에 있어서의 레이저 투과광에 의한 입상반점모양의 직접 촬상방법.

"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"

1: 피계측물(예: 동판) 1a: 피계측물(예: 혈액)

2: 레이저 투광기 3: 레이저 광

4: 레이저 조사위치 5: 촬상기

6: CCD 소자 7: 암시통

8: 시야범위 9: 입상반점(반사광)

9a:입상반점(투과광) 10: 불투명유리(반사광)

10a:불투명유리(투과광) 11: 입상반점모양(반사광)

11a:입상반점모양(투과광) 12:모니터장치

13: 영상신호분기장치 14: A/D 변화장치

15: 연산처리장치 16: 표시출력장치

17: 슬라이드·글라스

본 발명은 불투명 및 반투명 그리고 투명한 피계측물에 레이저광을 조사하면, 입상반점모양의 반사광 또는 반사광과 투과광이 발생하고, 그 입상반점모양을 직접 촬상하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 지향성, 고휘도, 직진성 및 단색광인 레이저광을 피계측물에 조사하면 반사광과 투과광으로서 입상반점모양이 발생한다. 입상반점모양의 반사광으로 설명하면, 레이저 조사각에 대한 반사각의 위치에서 휘도가 최대가 되고, 주변일수록 휘도가 저하되나 반사면 전체에 입상반점모양이 발생한다. 투과광의 경우도 동일하게 투과면 전체에 발생하고 있다.

이 입상반점모양은 피계측물 표면의 조면 또는 피계측물을 구성하는 미세한 성분의 형상에 의거하는 것이다. 입상반점모양의 성질에는 피계측물의 이동에 따른 모양의 병행이동, 피계측물로의 레이저 조사위치·레이저 발광파장·빔직경이 동일할 경우에 동일모양의 재현, 피계측물의 레이저 조사위치 고유의 모양, 피계측물의 전후이동에 따른 입상반점모양의 축소·확대, 레이저 빔직경의 축소확대에 따라 입상반점의 확대·축소 등이 있다.

삭제

이 입상반점모양은 피계측물의 표면의 조면에 의거하여 발생하고, 일반적인 금속, 고무, 목재 등 외에 평탄도가 가장 높다고 하는 경면 마무리된 IC웨이퍼나 투명도 높은 유리라도 촬상할 수 있다.

따라서, 이 입상반점모양을 표지로 잡음으로써 특별한 표지나 마크를 필요로 하지 않고 비접촉에 의해 피계측물의 이동량, 변위, 변형 또는 응고, 용융, 녹의 진행 등의 상대변화를 영상으로 관찰할 수 있다.

지금까지 입상반점모양을 촬상할 경우는 계측실을 암실로 하고, 레이저 반사광 또는 투과광을 불투명유리를 이용한 스크린에 투영하여 그 투영모양을 디지털 또는 비디오·카메라로 촬상하는 간접촬상방식이 있다.

또, 레이저광을 피계측물에 수직으로 조사하여 법선에 대하여 45도의 방향으로 2개의 1차원 센서를 배치하고, 광전적으로 검출하여 그 차를 이용하여 변형을 계측하는 상호 상관법이 있다. 이 방법은 영상으로서 직접 관측할 수 없고, 피계측물이 전후 이동할 경우에는 계측불능이 된다.

상기 간접촬상방식은 암실중에서 행해지고 있었다. 또, 상호 상관법은 광의 강약을 직접 전압변환하기 위하여 촬상한 영상의 확인이 안되고, 또한 피계측물이 전후 이동할 경우는 조사레이저광이 한점에 집광되지 않고 계측불능이 되는 경우가 있다.

본 발명은 종래기술에 있어서의 구성기술, 계측환경 등의 제조건에 의한 제약 등, 수많은 요구사항을 해소하고, 또 이에 대응하고자 계측방법 및 그 장치에 있어서의 각 수단의 간소화, 피계측물에 있어서는 제약 범위의 확대가능한 개발을 목적으로 하는 것이다.

디지털 또는 비디오·카메라로 직접 촬상할 경우는 결상용 렌즈를 해체함으로써 촬상할 수 있다.

또, 일반사무소 정도의 환경하에서 촬상하는 방법은 실내를 비추는 조명기기 및 창외로 부터의 태양광 등, 외래광을 차단하는 암시통(가령 파이프상의 것)을 CCD소자 전방에 부착함으로써 촬상할 수 있다.

(작용)

본 발명은 대별해서 5 요소가 있다.

그 제 1은 피계측물에 대하여 레이저광을 조사하는 요소.

그 제 2는 입상반점모양을 직접 촬상하는 요소.

그 제 3은 일반사무소 정도의 환경하에서 촬상하는 요소.

그 제 4는 피계측물의 이동량, 변위량, 변형량 또는 응고율, 용융율, 녹의 진행 등과 촬상한 입상반점모양의 움직임을 정량화하고, 이것을 구체적 기기, 장치에 응용하는 요소.

그 제 5는 촬상한 입상반점모양을 CCD 소자의 화소 간격에 대응시켜서 이동량, 변위량, 변형량 또는 연속촬상화면에 있어서 전화면과 다음 화면의 일치를 갱신화면마다 구하여 응고율, 용융률, 녹의 진행 등을 연산처리하고, 각 기기, 장치의 목적에 응한 결과를 표시출력하는 요소이다.

상기 각 요소를 집약하고 또, 이들을 종합적으로 요약하면, 레이저광을 피계측물에 조사함으로써 그 피계측물의 조면 또는 피계측물을 구성하는 미세한 성분의 형상에 대응한 입상반점모양을 묘사하게 하고, 피계측물의 이동, 변위, 변형상태 등에 의거한 영상을 연속촬상하고, 컴퓨터에 의해 입상반점모양중의 임의의 입상반점의 중심점을 기점으로 하여 시계열로 추적하고, CCD의 화소간격 또는 메모리 어드레스 등을 기준으로하여 리얼·타임으로 연산 처리하고 이동량을 표시 출력하는 것이다.

또, 피계측물 이동이 크고, 이에 따라 병행 이동하는 기점으로한 입상반점의 중심점이 CCD소자의 시야범위에서 일탈하기 직전에 그 영상범위내의 적의한 위치에 있는 기타 입상반점의 중심점을 새로운 기점으로하는 것을 순차 반복함으로써 연속계측이 가능해진다.

피계측물의 전후이동에 대해서는 피계측물이 CCD 소자에 접근함으로써 그 입상반점의 면적이 비례하여 축소되고, 멀어짐으로써 그 입상반점의 면적이 비례하여 확대하는 성질을 이용하여 이 면적비에서 피계측물의 전후이동량을 연산하고, 표시출력하는 것이다.

또, 그 입상반점모양의 2개의 입상반점을 임의로 선택하여 그 중심점을 잇는 직선 거리의 변화에서도 구할 수 있다.

응고율, 용융률, 녹의 진행 등에 대해서는 연속하여 촬상하는 입상반점모양의 화면에 있어서, 전화면과 다음 화면을 항상 대응시키고, 입상반점모양의 일치율을 연산처리함으로써 구할 수 있다.

(실시예)

다음에 본 발명은 실시예를 도 1 및 도 2와 함께 설명하기 위한 전단계로서, 본 발명의 방식을 달성하기 위한 피계측물 및 계측장치로서 각 부위의 사양 및 기능을 설명한다.

1은 피계측물로서, 본 방식을 실증한 장치는 동판을 사용하였다. 1a는 혈액, 2는 레이저 투광기, 3은 레이저광, 4는 레이저 조사위치, 5는 촬상기, 6은 CCD소자, 7은 입상반점모양 이외의 외래광을 차단하는 암시통, 8은 CCD소자의 시야범위, 9는 반사광에 의한 입상반점, 9a는 투과광에 의한 입상반점, 10은 종래의 간접촬상방법에 의한 암실중에서 반사광을 투사시킨 불투명 유리, 10a는 종래의 간접촬상방법에 의한 암실중에서 투과광을 투영시킨 불투명유리, 11은 반사광에 의한 입상반점모양, 11a는 투과광에 의한 입상반점모양, 12는 촬상한 입상반점모양을 표시출력하는 모니터장치, 13은 촬상한 입상반점모양의 영상신호를 분배하는 영상신호 분기장치, 14는 아날로그 신호인 영상신호를 컴퓨터에 수용하기 위하여 디지털화 하는 A/D(Analog/Digital) 변환장치, 15는 입상반점 또는 입상반점모양을 목적용도에 응하여 이동량, 변형량, 변위량 등을 산출하고, 전화면과 갱신화면의 일치율에 의해 응고율이나 용융률 등을 산출하는 연산처리장치, 16은 연산처리장치로 산출한 각종 양 또는 율을 수치나 그래프로 표시출력하는 표시출력장치, 17은 투과법에서 사용하는 슬라이드·글라스이다.

도 1은 피계측물이 불투명한 경우에 있어서의 레이저 반사광에 의한 입상반점모양의 직접 촬상방법을 표시하고 있다.

레이저 투광기(2)에서 피계측물(1)에 레이저광(3)을 조사한다. 피계측물(1)로서 동판을 예로들면, 레이저광(3)은 레이저 조사위치(4)에 조사하면 직접 시인할 수는 없으나 입상반점모양(11)이 전체면에 발생하고 있다.

계측실이 암실일 경우, 불투명유리(10)를 설치하면 동도면에서 보듯이 입상반점모양(11)이 투영된다. 종래 방법은 투영된 입상반점모양(11)을 디지털 또는 비디오·카메라로 입상반점모양을 촬상하고 있었다.

일반사무소 정도의 환경하에서는 디지털 또는 비디오·카메라의 결삭용 렌즈를 해체한 촬상기(5)의 내부에 조립되어 있는 CCD소자(6) 전방에 실내조명광을 차단하기 위하여 CCD소자(6) 보다 다소 큰듯하게 또 수센터미터 길이의 파이프 또는 각상(角狀)의 암시통(7)을 부착함으로써 입상반점모양(11)을 직접 촬상할 수 있다. 이때, CCD소자(6)의 영상범위는 시야범위(8)의 영역이다.

촬상한 촬상신호는 영상신호분기장치(13)의 입력으로 하고, 2분기한다. 2분기한 한쪽의 촬상신호를 모니터장치(12)의 입력으로 하여 입상반점모양(11)의 영상을 표시 출력한다.

다른쪽 촬상신호를 A/D변환장치(14)의 입력으로 하고, 아날로그 신호를 연산처리장치(15)의 입력으로 하기 위한 디지털 변환을 행한다. 연산처리장치(15)는 목적하는 처리를 행하고, 그 결과를 표시출력장치(16)에 수치 또는 그래프 등으로 표시출력한다.

구체적으로는 피계측물(1)이 이동하면 입상반점모양(11)으로 동일하게 병행이동하기 때문에 CCD소자(6)의 화소간격을 기준으로 하여 이동량을 산출하고 이동량, 속도 및 이동방향 등을 표시출력한다.

도장이나 접착제 등의 경우는 연속하여 촬상하는 입상반점모양(11)의 대응을 행하고, 전화면과 다음화면을 연속하여 대응하고, 영상화면의 일치율을 산출함으로써 건조율이나 경화율을 구하여 표시출력한다. 도장 건조나 접착제가 경화되면 영상화면은 항상 동일한 것이 되어 일치율은 100%가 된다.

열에 의해 용융하는 납땜을 예로들면 가열전은 영상화면이 항상 일정하기 때문에 일치율은 100%이고, 가열함으로써 납땜표면이 용융을 시작하기 때문에 일치율이 저하되고, 액상으로는 0%의 일치율이 된다. 녹의 진행상황 등도 동일하다.

피계측물이 촬상기(5)에서 멀어질 경우는 입상반점모양(11)의 평균적 면적이나 임의의 입상반점(9)의 면적이 비례하여 커지고, 접근할 경우는 동일하게 비례하여 작아지는 성질을 이용하여 피계측물까지의 거리를 알수 있다.

도 2는 청구항 3의 방법의 실시에 사용되는 청구항 4의 피계측물이 투명 또는 반투명의 경우에 있어서의 레이저 투과광에 의한 입상반점모양의 직접 촬상방법을 표시하고 있다.

레이저 투광기(2)에서 피계측물(1)에 레이저광(3)을 조사한다. 슬라이드·글라스(17)에 피계측물(1a)인 혈액을 예로들면 레이저광(3)을 레이저 조사위치(4)에 조사하면 직접 시인할 수는 없으나 반사광인 입상반점모양(11) 및 투과광인 입상반점모양(11a)이 전체면에 발생하고 있다.

계측실이 암실일 경우, 불투명유리(10) 및 불투명유리(10a)를 설치하면 동도 면에서 보듯이 입상반점모양(11) 및 입상반점모양(11a)이 투영된다. 종래는 이 방법으로 입상반점모양(11) 및 입상반점모양(11a)을 촬상하고 있었다.

일반사무소 정도의 환경하에서는 디지털 또는 비디오·카메라의 촬상용 렌즈를 해체한 촬상기(5)의 내부에 조립되어 있는 CCD소자(6)의 전방에 실내조명광을 차단하기 위하여 CCD소자(6) 보다 다소 큰듯하게 또 수센티미터 길이의 파이프 또는 각상의 암시통(7)을 부착함으로써 입상반점모양(11)을 직접 촬상할 수 있다. 이때, CCD소자로 촬상하는 범위는 시야범위(8)의 영역이다.

촬상한 촬상신호는 영상신호 분기장치(13)의 입력으로 하고, 2분기한다. 2분기한 한쪽의 촬상신호를 모니터장치(12)의 입력으로하여 입상반점모양(11)의 영상을 표시출력한다.

다른쪽 촬상신호를 A/D변환장치(14)의 입력으로 하고, 아날로그신호를 연산처리장치(15)의 입력을 하기 위한 디지털 변환을 행한다. 연산처리장치(15)는 목적하는 처리를 행하고, 그 결과를 표시출력장치(16)에 수치 또는 그래프 등으로 표시출력한다.

투과법으로 얻어지는 반사광에 의한 입상반점모양(11)은 도 1의 반사법으로 얻는 입상반점모양(11)과 동일한 성질을 나타낸다.

투과법에 있어서의 혈액의 예로 말하면, 레이저 투광기(2)의 발광파장이 700nm 전후이기 때문에 적혈구에 의해 난반사하고, 입상반점모양(11a)이 발생한다.

이는 혈액중의 적혈구의 움직임에 의거한 입상반점모양(11a)이다.

반사법으로 얻어지는 입상반점모양(11)은 피계측물(1a)인 혈액의 표면상태에 의거한 것이고, 투과법으로 얻어지는 입상반점모양(11a)은 피계측물(1a)인 혈액중의 상태에 의거한 것이다.

혈액응고시간 계측을 예로들면 슬라이드·글라스(17)에 혈액을 한방을 흘려 혈액면에 레이저광(3)을 조사한다. 이에 의해 반사광의 입상반점모양(11)과 투과광의 입상반점모양(11a)이 발생한다.

투과광에 의한 입상반점모양(11a)은 당초는 심하게 요란하나, 혈액응고가 진행됨에 따라 차츰 천천히 움직이게되고, 혈액응고에 의해 입상반점모양(11a)이 정지한다. 혈액응고시간을 비접촉으로 계측할 수 있다. 동일하게, 반투명의 접착제 내부 또는 도막내부의 상태등의 경화나 건조를 관찰할 수 있다.

본 발명의 입상반점모양의 직접촬상방법은 상기와 같이 구성되어 있고, 디지털 또는 비디오·카메라에 장착되어 있는 결상용 렌즈를 해체함으로써 입상반점모양을 직접 촬상할 수 있고, 외래광을 차단하는 암시통을 CCD소자 전방에 부착함으로써 일반사무소 정도의 환경하에서, 쉽게 촬상할 수 있다. 이에 따라 입상반점모양의 움직임에서 비접촉으로 피계측물의 이동량, 변형, 변위 및 접착제 등의 응고, 용융상태, 녹의 진행 또는 혈액응고상태 등을 쉽게 계측할 수 있다.

Claims

삭제
삭제
레이저 투과광에 의한 입상반점모양의 직접 촬상방법으로서, 반투명의 피계측물에 레이저광을 조사하고, 피계측물을 구성하는 미세한 성분의 형상 또는 조면에 의거하여 레이저광이 난반사하고, 피계측물을 투과한 입상반점모양을 비디오카메라의 결상용 렌즈를 해체하고, CCD소자의 전방에 외래광을 차단하는 암시통을 장착함으로써 직접 촬상할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제