KR20090113886A

KR20090113886A - 자동화 검사를 위해 필름을 조명하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20090113886A
Application number: KR1020097019228A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 피 플뢰더; 제임스 에이 마스터맨
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-11-02
Also published as: EP2132590A1; JP2010519516A; CN101606094A; WO2008100703A1

Abstract

본 발명은 광학 필름의 기계 검사를 위한 조명 기술을 개시하고 있다. 일 실시 형태에서, 광학 수용 장치에 의한 검사를 위해 투명 또는 반투명의 구조화된 시트 재료를 조명하는 조명 시스템이 설명된다.

광학 필름, 웨브, 조명, 투명, 반투명, 시트

Description

자동화 검사를 위해 필름을 조명하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ILLUMINATING FILM FOR AUTOMATED INSPECTION}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2007년 2월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/890415호의 이익을 주장한다.

본 발명은 머신 비전(machine vision)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 이상 부위(anomaly)의 인식을 최대화하기 위해 예를 들어 구조화된 광학 필름을 조명하는 것에 관한 것이다.

근래에, 적격인 계산의 도움으로, 이전에는 훈련받은 검사자를 필요로 하였던 검사 작업의 일부를 수행하기 위해 자동화 설비를 사용하는 것이 가능하다. 그러한 "머신 비전" 기술은 보다 정교해지고 있으며, 다른 것들 중에서도 일정하지 않은 길이의 재료의 웨브의 검사를 위해 사용되고 있다.

적절한 웨브 조명 기술은 머신 비전 시스템의 적절한 작동을 위해 필요하다. 특히 큰 노력을 요하는 예는 구조화된 광학 필름 상의 표면 결함을 검사하는 것이다. 사용되어온 하나의 기술은 이른바 "확산 투과 광(diffuse transmitted light)" 기술이다. 구조화된 광학 필름에 대하여 확산 투과 조명 기술을 사용할 때, 확산 광원은 필름의 표면에 대하여 많은 상이한 각도들로부터의 광으로 광학 필름의 구조화된 면을 조명한다. 필름의 비구조화된 면에 위치된 카메라는 필름의 조명된 영역에 집광된다. 일정 유형의 이상 부위가 조명된 영역을 통과할 때, 이상 부위 영역은 필름의 정상 영역과는 상이하게 광을 투과시킬 수 있고, 이러한 차이가 카메라에 의해 검출될 것이다. 필름의 스크래치와 같은 일정 표면 이상 부위는 필름의 다른 영역보다 더 밝거나 어두운 것으로서 카메라에 의해 관찰될 수 있다.

다른 기술, 이른바 "원암시야(far dark field)" 기술은 광을 강하게 산란시키는 이상 부위를 검출하기 위해 사용된다. 원암시야 기술을 사용할 때, 카메라의 시선에 대해 소정 각도로 검사될 필름에 광이 향하도록 한 개 또는 두 개의 광원이 배치된다. 카메라는 정상적으로는 이들 광원으로부터의 광을 보지 못할 것이다. 일정 표면 이상 부위가 하나 이상의 광선을 통과할 때에만 광이 카메라를 향해 산란되어 결함은 통상의 어두운 이미지에 조명된 영역으로서 보일 것이다. 원암시야 기술은 암시야 조명의 일종이다. 다른 종류는 근암시야(near dark field)이다. 근(near) 및 원(far)의 명칭은 조명되는 표면의 평면에 입사하는 각도와 관련된다.

이들 조명 기술 각각은 구조화된 광학 필름 상의 이상 부위의 일정 유형을 밝게 하는 몇몇 이점을 갖고 있지만, 이들 방법 중 어느 하나에 의한 검출을 방해하는 몇몇 결점이 존재한다.

발명의 개요

단일 이미징 카메라에 의해 모니터링되는 단일 스테이션으로서 확산 투과 조 명 기술을 적어도 하나의 추가의 조명 기술과 조합하는 조명 구성이 마련될 수 있음이 발견되었다. 일 실시 형태에서, 추가의 조명 기술은 원암시야 광원이다. 일정 실시 형태에서, 이러한 조합된 조명 기술은 단독의 어느 하나의 조명 기술보다 더 확실한 이상 부위의 검출을 제공할 수 있다. 어느 하나의 단일 접근법으로는 무시할 정도로 또는 약간 검출 가능한 이상 부위의 경우가 용이하게 검출 가능하도록 향상될 수 있다.

다양한 실시 형태에서, 본 발명은 이하의 임의의 것 또는 전부에 관한 것일 수 있다:

1. 광학 수용 장치에 의한 검사를 위해 제1 면 및 제2 면을 구비한 투명 또는 반투명의 구조화된 시트 재료를 조명하는 시스템으로서,

시트 재료의 일부분을 통하여 확산 광을 지향시키는 제1 광원과,

제1 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제2 광원을 포함하는 시스템.

2. 실시 형태 1에 있어서, 제1 면 및 제2 면은 구조화된 시스템.

3. 실시 형태 1에 있어서, 구조화된 시트 재료는 내부 구조를 구비한 시스템.

4. 실시 형태 1에 있어서, 제1 면은 구조화된 조명 시스템.

5. 위의 임의의 실시 형태에 있어서, 제1 광원은 시트 재료의 제1 면을 향해 광을 지향시키고, 광학 수용 장치는 시트 재료의 제2 면으로부터의 광을 수용하도록 위치된 시스템.

6. 위의 임의의 실시 형태에 있어서, 시트 재료는 구조화된 광학 필름인 시스템.

7. 위의 임의의 실시 형태에 있어서, 구조화된 광학 필름은 프리즘 필름인 시스템.

8. 위의 임의의 실시 형태에 있어서,

제1 광원 및 제2 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제3 광원을 추가로 포함하는 시스템.

9. 실시 형태 8에 있어서,

제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제4 광원을 추가로 포함하는 시스템.

10. 실시 형태 9에 있어서,

제1 광원, 제2 광원, 제3 광원 및 제4 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제5 광원을 추가로 포함하는 시스템.

11. 실시 형태 10에 있어서,

제1 광원, 제2 광원, 제3 광원, 제4 광원 또는 제5 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 하나 이상의 추가 광원을 추가로 포함하는 시스템.

12. 위의 임의의 실시 형태에 있어서, 제1 광원은 광학 수용 장치에 대향하는 웨브의 면에 확산 광을 지향시키는 시스템.

13. 위의 임의의 실시 형태에 있어서, 제2 광원은 광학 수용 장치에 대향하 는 웨브의 면에 원암시야 광을 제공하는 시스템.

14. 위의 임의의 실시 형태에 있어서, 제1 광원은 광학 수용 장치에 대향하는 웨브의 면에 확산 광을 지향시키고, 제2 광원은 광학 수용 장치에 대향하는 웨브의 면에 암시야 투과 광을 지향시키며, 제3 광원은 암시야 투과 광 또는 암시야 반사 광 중 어느 하나를 지향시키는 시스템.

15. 광학 필름의 표면의 검사 영역으로부터의 광을 감지하도록 위치된 광 감지 장치와,

웨브의 검사 영역의 웨브를 통하여 그리고 광 감지 장치 내로 확산 투과 광을 지향시키고 웨브의 기계 방향에 대해 제1 각도로 광을 제공하는 제1 광원과,

웨브의 검사 영역을 향해 광을 지향시키고 웨브의 기계 방향에 대해 제1 각도와 상이한 제2 각도로 광을 제공하는 제2 광원을 포함하는 광학 필름을 검사하는 시스템.

16. 실시 형태 15에 있어서, 광 감지 장치는 카메라인 시스템.

17. 실시 형태 15 내지 16에 있어서, 광 감지 장치는 라인 스캔 카메라인 시스템.

18. 실시 형태 15 내지 17에 있어서, 광학 필름은 광 감지 장치, 제1 광원 및 제2 광원 중 임의의 것에 대해 또는 전부에 대해 이동하는 시스템.

19. 실시 형태 15 내지 18에 있어서, 시스템은 광학 필름이 제조되는 동안 광학 필름을 검사하는 시스템.

20. 실시 형태 15 내지 19에 있어서,

검사 영역을 향해 광을 지향시키고 웨브의 기계 방향에 대해 제1 또는 제2 각도와 상이한 제3 각도로 광을 제공하는 제3 광원을 추가로 포함하는 시스템.

21. 실시 형태 20에 있어서,

검사 영역을 향해 광을 지향시키고 웨브의 방향에 대해 다른 광원의 각도와 상이한 각도로 광을 제공하는 하나 이상의 추가 광원을 추가로 포함하는 시스템.

22. 시트 재료의 일부분을 통하여 확산 광을 지향시키는 제1 광원을 제공하는 단계와,

제1 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제2 광원을 제공하는 단계를 포함하는 투명 또는 반투명의 구조화된 시트 재료를 조명하는 방법.

도 1은 검사 스테이션의 개략 측면도.

도 2는 검사 스테이션의 개략 측면도.

도 3A 내지 도 3C는 나란히 배열된 웨브의 동일 부분의 3개의 개별 패스(pass)를 도시하는 컴퓨터 화면의 화면 인쇄.

본 명세서에서 사용되는 용어 "구조화된 광학 필름"은 필름이 반사 또는 굴절을 통해 광을 방향전환시킬 수 있도록 일련의 프리즘이 필름 상에 또는 필름 내에 배치된 투광성 재료의 필름을 말한다. 구조화된 광학 필름은 일반적으로 미국 특허 제4,906,070호(코브(Cobb))에 기술되어 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "휘도 향상 필름"은 통상적으로 액정 표시 장치(LCD)와 함께 사용되는 것과 같은 램버트 백라이트(Lambertian backlight)의 겉보기 축상 휘도(on-axis brightness)를 증가시킬 수 있는 필름의 유형을 말한다. 휘도 향상 필름은 구조화된 광학 필름일 수 있다. 예시적인 휘도 향상 필름은 미국 특허 제5,917,664호(오닐(O'Neill))에 기술되어 있다. 휘도 향상 필름은 일 실시 형태에서 기계 방향으로 서로에 대해 평행하게 배향된 마이크로 복제 프리즘(micro replicated prism)을 포함할 수 있어, 가능하게는 마이크로 복제 프리즘 안에 의도적인 무작위 또는 의사-무작위 변화를 포함할 수 있는 결함 마스킹 패턴을 포함할 수 있다. 예시적인 결함 마스킹 패턴은 미국 특허 제6,354,709호(캠벨(Campbell))에 기술되어 있다. 몇몇 휘도 향상 필름은 필름의 평면에 실질적으로 직각인 각도에서 (축 상에서) 보았을 때 점차 불투명하게 보이지만, 실질적으로 직각이 아닌 각도에서 보았을 때 덜 불투명하게(예를 들어, 부분적으로 또는 완전히 투명하게) 보인다. 이러한 특성은 본 명세서에서 보다 완전히 기술되는 바와 같이 일정 조명 기술 또는 조명 기술들의 조합에 적합하다.

완벽한 경면 상에서, 주어진 각도로 입사하는 광은 입사 평면에서 동등한 각도로 반사하여 반사 광선(specular beam)을 형성한다. 실제 표면 상에서, 이러한 광의 일부는 산란(흡수, 회절 또는 다른 방식으로 반사 광선 이상의 각도로 지향)될 것이다. 입자, 스크래치, 표면 거칠기, 국부적인 표면 지형 또는 상이한 재료들 사이의 경계면은 광을 산란시킬 수 있다. 이러한 산란은 감지 장비에 의해 검출되고 광학 필름에 존재하는 이상 부위를 확인하기 위해 분석될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "이상 부위"는 광학적 수차(optical aberration)가 존재하는 필름의 영역을 말한다. 통상의 이상 부위는 스크래치, 표면 거칠기, 오목부, 마이크로 반복 패턴 내의 (만약 이러한 패턴이 광학 필름에 존재하는 경우) 구조적 수차, 혼입된 기포 및 오염을 포함한다. 이들 및 다른 이상 부위는 광학 필름을 일정한 응용에 대해 사용 불가능하게 할 수 있다.

도 1은 확산 투과 광 조명 기술이 추가의 기술, 이 경우에 원암시야 조명 기술과 함께 사용되는 검사 스테이션의 개략 측면도이다. 일부 실시 형태에서, 이 조합은 필름의 표면에 존재하는 이상 부위의 증가된 콘트라스트(contrast)를 제공할 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 검사 기술의 이 조합은 다른 방식으로는 검출 불가능한 또는 검출하기 어려운 이상 부위의 검출을 제공할 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 이 조합은 구조화된 광학 필름의 일정한 유형의 검사와 관련된 비주얼 노이즈(visual noise)를 감소시킬 수 있다.

웨브(I1)는 투광성 필름이다. 비한정적인 예로서만, 웨브(I1)는 광학 필름, 구조화된 광학 필름 또는 휘도 향상 필름일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 웨브(I1)는 제조되는 공정 중에 있고, 좌측에서 우측으로 또는 우측에서 좌측으로 측방향으로 이동할 것이며, 이 이동의 방향은 "웨브 하류(down-web)" 또는 "기계" 방향이라 한다. 비록 본 명세서에서 제조되는 것으로서 도시되고 및 기술되지만, 본 명세서에 기술된 조명 및 검사 기술은 예를 들어 웨브가 제조된 후에 유사하게 사용될 수 있다. 또한, 비록 제조 환경에서 마주칠 수 있는 것과 같은 연속 또는 반연속 웨브의 조명 및 검사에 관하여 기술되지만, 본 명세서에 기술된 기술은 필요에 따라 규모가 증가되거나 축소될 수 있으며, 또는 제조가 아닌 환경에 적합하도록 변경될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

본 발명 내에서의 (그리고 한정적이지 않은) 예시의 목적으로, 웨브(I1)는 휘도 향상 필름으로 고려될 수 있다. 웨브(I1)는 일 실시 형태에서 구조화된 면 및 비구조화된 면을 포함한다. 웨브(I1)의 구조화된 면은 본 예에서 마이크로 복제 프리즘을 갖고, 이러한 구조화된 면은 확산 투과 광원(I3)을 대면하는 면이다(웨브(I1)의 하부 표면이 구조화된 표면임). 광원(I3)은 렌즈(I4)에 지향되는 광을 제공하고, 렌즈는 광을 확산기(I6)에 제공한다. 광원(I3), 렌즈(I4) 및 확산기(I6)는 확산 투과 광원(I9)을 구성한다. 확산 투과 광원(I9)은 웨브(I1)의 평면의 대략 축 상에 위치된다. 확산기(I6)는 웨브(I1)의 구조화된 면의 웨브 횡단 섹션(cross-web-section)(이하에서 웨브의 조명된 영역이라 함)을 조명하기 위해 위치된다. 당업자가 인식하는 바와 같이, 도 1에 도시된 예시적인 실시 형태가 아닌 확산 조명을 제공하기 위해 사용될 수 있는 무수한 방법이 존재한다. 예를 들어, 발광 다이오드(LED) 어레이 또는 형광 램프가, 확산기와 함께 또는 확산기 없이, 확산 조명을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 웨브(I7)를 통하여 투과된 광을 수용하는 렌즈(I7)가 웨브(I1)의 비구조화된 면에 위치된다. 렌즈(I7)는 광을 감지 장치로, 이 경우에서는 카메라(I8)로 보낸다. 확산기(I6)로부터의 광은 웨브(I1)를 통과할 때 굴절되어(일부 유형의 휘도 향상 필름의 특성) 웨브의 조명된 영역은 카메라(8)의 시야각에서 볼 때 (그리고 카메라(8)가 웨브의 평면의 축 상의 한정된 각도 내에 있는 한) 어둡게 보인다. 웨브의 조명된 영역을 통과하는 이상 부위는 광을 균일하게 굴절시키지 않는 경향이 있어서, 배경보다 더 밝게 보일 수 있다.

웨브 평면에 대한 법선 입사각으로부터 대략 35도의 각도에서 광을 제공하도록 위치된 광원(I2) 및 렌즈(I5)에 의해 제2 조명 기술 구성, 즉 이 경우 원암시야 투과 광원(I10)이 제공된다. 5도 내지 85도의 각도가 구체적인 적용에 따라 상당한 수준의 유용성을 갖는다. 원암시야 투과 광원(I10)으로부터의 광은 일 실시 형태에서 확산 투과 광원(I9)에 의해 조명되는 바와 같이 웨브의 동일한 조명된 영역을 따라 집광된다. 원암시야 투과 광은 광을 웨브 하류 또는 기계 방향으로 산란시키는 이상 부위를 밝게 하는 경향이 있다. 그러한 이상 부위는 마이크로 복제 프리즘이나 패턴 및/또는 마이크로 반복부와 배킹 재료 사이의 경계면에 변화성을, 또는 배킹 재료 자체의 결함을 포함할 수 있다.

따라서, 두 개의 조명 기술(확산 투과 및 원암시야)은 조합되고, 라인 스캔 카메라와 같은 단일 감지 장치가 웨브의 조명된 영역으로부터 방출되는 신호를 수용하도록 구성될 수 있다.

광원(I2, I3)은 전통적인 백열 전구, 형광 전구 또는 할로겐 전구, LED 또는 레이저와 같이 광을 방출하는 임의의 장치일 수 있다. 대안적으로, 광원(I2 및/또는 I3)은 자신의 광을 전혀 발생시키기 않고, 대신에 다른 광원의 도관일 수 있다. 예를 들어, 광원(I2 및/또는 I3)은 별개의 광원(종종 근접하여 위치된 별개의 장치)으로부터 광섬유 라인을 거쳐 광을 전송하는 이른바 "광섬유 라인 광"일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광원(I2, I3)은 상이한 유형(하나는 형광등, 하나는 레이저 또는 광섬유 라인 등)이다.

렌즈(I4, I5)는 임의의 유형의 광초점 장치 또는 집광 장치일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광원의 성질에 따라, 렌즈(I4, I5)는 생략될 수 있다. 일 실시 형태에서, 렌즈(I4, I5)는 원통형 아크릴 렌즈이다.

확산기(I6)는 광을 발산시키거나 산란시키는 임의의 장치일 수 있다. 일 실시 형태에서, 확산기(I6)는 한 조각의 오팔(opal) 유리이다. 다른 실시 형태에서는, 미국 코네티컷주 페어필드 소재의 제너럴 일렉트릭(General Electric)에 의해 제조된 다양한 폴리카르보네이트 필름 중 임의의 것과 같은 한 조각의 확산 필름이다.

렌즈(I7)는 임의의 유형의 렌즈일 수 있다. 일 실시 형태에서, 렌즈는 85㎜ 확장 관을 가진 슈나이더 컴포넌(Schneider Componon) f5.6 / 150㎜이다.

도 2는 확산 투과 광 조명 기술이 추가의 조명 기술과 함께 사용된 검사 스테이션의 개략 측면도이다. 도 2는 도 1과 동일한 구성요소를 포함하지만, 다른 원암시야 투과 광원(J1) 및 암시야 반사 광원(J2)을 부가적으로 포함한다. 다른 것들 중에서, 도 2는 단지 두 개의 상이한 조명 기술보다 많은 조명 기술이 광학적으로 조합되고 단일 카메라로 또는 단일 검사 스테이션 내에서 감지될 수 있음을 나타낸다. 이 경우에, 예를 들어 도 3에 도시된 네 개의 모든 광원이 카메라(8)에 의해 검사되는 웨브의 동일한 조명된 구역에 광을 집광시킨다. 네 개의 조명 기술보다 많은 조명 기술을 사용하는 그 이상의 조명 기술이 유사하게 사용될 수 있다.

제2 원암시야 투과 광원(J1)은 웨브의 이상 부위가 웨브의 조명된 영역을 통과할 때 웨브의 이상 부위를 밝게 하는 데 있어서 제1 원암시야 투과 광원을 도울 수 있다. 제2 원암시야 투과 광원은 일반적으로 제1 원암시야 투과 광원과 동일한 방식으로 구성되지만, 일 실시 형태에서는 대향 각도로 있다. 암시야 반사 광원(J2)은 배킹 웨브의 평표면(웨브의 비구조화된 면) 상의 이상 부위를 특히 밝게 하는 경향이 있다.

다수의 조명 기술의 조합은 우수한 자동화 웨브 검사를 용이하게 할 수 있다. 이러한 우수성은 다양한 방향에서 그리고 상이한 표면 또는 표면 경계면 상에 발생하는 광범위한 이상 부위에 대해 적절한 신호대 노이즈 콘트라스트를 제공하는 조명 기술의 결과일 수 있다. 더욱이, 다수의 조명 기술의 조합은 조합된 조명 기술들 중 임의의 것 단독보다 더 높은 비율의 결함에 대해 신호대 노이즈비를 또한 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 결함에 대해, 확산 투과 광원(I3)은 결과적인 신호의 75%를 발생시킬 수 있는 한편, 도 2에 도시된 바와 같은 검사 스테이션의 경우 두 개의 부가적인 원암시야 광원이 나머지 25%를 더할 수 있어서, 이상 부위 영역을 분리하기에 충분한 신호를 제공한다. 다른 예에서, 투과 광원(I9)은 결과적인 신호의 35%를 발생시킬 수 있는 한편, 도 2에 도시된 바와 같은 검사 스테이션의 경우 두 개의 부가적인 원암시야 광원(J1, J2)이 나머지 65%를 더할 수 있다.

또한, 다수의 조명 기술은 일부 실시 형태에서 웨브를 검사하는 것과 관련된 본래의 노이즈를 감소시키는 역할을 한다. 예를 들어, 휘도 향상 필름과 같은 몇몇 광학 필름은 결함 마스킹 패턴 또는 (프리즘 치수 또는 배향과 같은) 필름의 특성의 다른 의도적인 무작위 또는 의사-무작위 변화를 포함할 수 있다. 단일 조명 기술을 사용하여 조명될 때, 이들의 의도적인 필름 변화는 배경 노이즈로 보일 수 있고, 그에 의해 실제 이상 부위의 콘트라스트를 감소시킬 수 있다. 그러나, 다수의 조명 기술은 그러한 의도적인 필름 변화와 관련된 배경 노이즈를 감소시킬 수 있고 그에 의해 신호대 노이즈비를 증가시킬 수 있다.

웨브 검사 스테이션을 도 2에 도시된 바와 같이 일반적으로 구성하였다. 조명 시스템을 아이들러 롤러들 사이의 자유 간극 상의 종래의 웨브-취급 시스템의 웨브 경로 아래에 장착하였다. 종래의 150 ㎜ 렌즈가 설치된, 미국 캘리포니아주 산 호세 소재의 아트멜(Atmel)로부터 구매 가능한 "아비바(AVIIVA™)" CCD 단색 라인스캔 카메라를 웨브 경로 위 83 ㎝, 조명 시스템 위쪽에 장착하였다. 조명 시스템은 3개의 광원을 포함하고, 각각의 광원은 미국 뉴욕주 이스트 시라쿠스 소재의 일루미네이션 테크놀러지즈(Illumination Technologies)로부터 구매 가능한 모델 4900 자동-캘리브레이팅 라이트 소스(Model 4900 Auto-Calibrating Light Source)에 의해 구동된, 미국 캘리포니아주 샌디에고 소재의 포스텍 이미징(Fostec Imaging)으로부터 구매 가능한 광섬유 라인을 포함한다. 직접 광원을 카메라를 향하여 바로 위쪽으로 조준하였고, 두 개의 원암시야 광원을 수직으로부터 40도 각도로 조준하였다. 세 개의 모든 광원을 장축이 웨브 횡단 방향에 평행하게 다른 방식으로 배향하였다.

세 개의 광원 각각에 원통형 렌즈를 제공하였고, 각각의 원통형 렌즈는 직경이 31.75 ㎜(1.25 인치)인 광학 투명 아크릴 중합체로 제조하였다. 12.5 ㎜(0.5 인치) 폭의 슬롯을 갖는 알루미늄 프레임을, 직접 광원으로부터의 광은 원통형 렌 즈 중 하나를 통과한 다음 도중에 슬롯을 통하여 웨브의 하면에 도달하도록, 직접 광원과 웨브의 하면 사이에 장착하였다. 무광택으로 마무리된 확산기의 반투명 필름을 슬롯의 상부를 가로질러 배치하였다.

분석을 위해 카메라의 출력을 개인용 컴퓨터로 보냈다. 이 컴퓨터는 캐나다 퀘백주 도발 소재의 메트록스 이미징(Matrox Imaging)으로부터 구매 가능한 메트록스 인스펙터(Matrox Inspector) 2.2 소프트웨어 패키지를 구동시키고 있었다.

다양한 제품의 제조에 사용될 수 있는 종류의 의도적인 특성 변화를 갖는 7㎜ 두께의 광학 품질 프리즘 광학 필름을 검사하기 위해 웨브 검사 스테이션을 사용하였다. 크기가 1 내지 수백 마이크로미터 범위인 홈 및 표면 오염과 같은 큰 결함으로부터 폭이 대략 15 내지 20 마이크로미터인 매우 미세한 스크래치까지 여러 가지로 다양한 가능한 결함을 보여주었기 때문에, 실험용 재료의 특정 롤을 선택하였다.

도 3A 내지 도 3C는 나란히 배열된 웨브의 동일 부분의 3개의 개별 패스(pass)를 도시하는 컴퓨터 화면의 화면 인쇄이다. 도 3A는 확산 투과 광원을 거쳐서만 조명된 필름의 일정 길이의 스캔이다. 도면은 점진적인 "얼룩이 많은" 그레이스케일 색 변화를 도시한다. 의도적인 필름 특성 변화로부터 유래하는 구별이 어려운 배경 노이즈로 인해 이상 부위를 식별하는 것이 어렵다. 도 3B는 원암시야 광원을 거쳐서만 조명된 필름의 일정 길이의 스캔이다. 도 3A가 점진적인 구별이 어려운 신호 변화를 갖는 반면, 도 3B는 더 분명하고 더 뚜렷한 신호 변화를 갖는다(많은 부분이 동일한 의도적인 필름 특성 변화로부터 유래함). 도 3A에서와 같 이, 의도적인 필름 특성 변화와 관련된 배경 노이즈에 대하여 이상 부위를 식별하는 것은 마찬가지로 어렵다. 도 3C는 도 3A에 도시된 기술과 도 3B에 도시된 기술 둘 모두에 의해 동시에 조명된 재료의 일정 길이의 스캔이다. 도 3A 및 도 3B와 비교하여, 이상 부위(D1)와 같은 이상 부위는 보다 분명하게 구분되고, 배경 노이즈는 감소되었다. 본 발명의 조명 시스템과 관련된 상당한 시너지 효과가 존재한다는 것을, 즉 신규한 시스템은 많은 종래의 조명 방법이 단독으로 밝게 하는 모든 결함뿐만 아니라 구별이 힘든 다른 결함도 마찬가지로 밝게 한다는 것을 도면으로부터 이해할 것이다.

표 1은 상대적으로 균일하게 구조화된 프리즘 필름에 대한 3가지 조명 기술로부터의 상대적인 기여도를 보여준다. Y축은 조명 기술을 나타낸다. 크로스 그루브(cross-groove)/다운-그루브(down-groove)는 필름의 구조화된 면 상의 그루브 패턴에 대한 시험 이상 부위의 배향을 말한다.

표 2는 의사-무작위 패턴 프리즘 필름에 대한 3가지 조명 기술로부터의 상대적인 기여도를 보여준다.

Claims

광학 수용 장치에 의한 검사를 위해 제1 면 및 제2 면을 구비한 투명 또는 반투명의 구조화된 시트 재료를 조명하는 시스템으로서,

시트 재료의 일부분을 통하여 확산 광을 지향시키는 제1 광원과,

제1 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제2 광원을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 제1 면 및 제2 면은 구조화된 시스템.
제1항에 있어서, 구조화된 시트 재료는 내부 구조를 구비한 시스템.
제1항에 있어서, 제1 면은 구조화된 조명 시스템.
제4항에 있어서, 제1 광원은 시트 재료의 제1 면을 향해 광을 지향시키고, 광학 수용 장치는 시트 재료의 제2 면으로부터의 광을 수용하도록 위치된 시스템.
제1항에 있어서, 시트 재료는 구조화된 광학 필름인 시스템.
제6항에 있어서, 구조화된 광학 필름은 프리즘 필름인 시스템.
제4항에 있어서,

제1 광원 및 제2 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제3 광원을 추가로 포함하는 시스템.
제8항에 있어서,

제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제4 광원을 추가로 포함하는 시스템.
제9항에 있어서,

제1 광원, 제2 광원, 제3 광원 및 제4 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제5 광원을 추가로 포함하는 시스템.
제10항에 있어서,

제1 광원, 제2 광원, 제3 광원, 제4 광원 또는 제5 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 하나 이상의 추가 광원을 추가로 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 제1 광원은 광학 수용 장치에 대향하는 웨브의 면에 확산 광을 지향시키는 시스템.
제12항에 있어서, 제2 광원은 광학 수용 장치에 대향하는 웨브의 면에 원암시야 광을 제공하는 시스템.
제4항에 있어서, 제1 광원은 광학 수용 장치에 대향하는 웨브의 면에 확산 광을 지향시키고, 제2 광원은 광학 수용 장치에 대향하는 웨브의 면에 암시야 투과 광을 지향시키며, 제3 광원은 암시야 투과 광 또는 암시야 반사 광 중 어느 하나를 지향시키는 시스템.
광학 필름의 표면의 검사 영역으로부터의 광을 감지하도록 위치된 광 감지 장치와,

웨브의 검사 영역의 웨브를 통하여 그리고 광 감지 장치 내로 확산 투과 광을 지향시키고 웨브의 기계 방향에 대해 제1 각도로 광을 제공하는 제1 광원과,

웨브의 검사 영역을 향해 광을 지향시키고 웨브의 기계 방향에 대해 제1 각도와 상이한 제2 각도로 광을 제공하는 제2 광원을 포함하는 광학 필름을 검사하는 시스템.
제15항에 있어서, 광 감지 장치는 카메라인 시스템.
제16항에 있어서, 광 감지 장치는 라인 스캔 카메라인 시스템.
제15항에 있어서, 광학 필름은 광 감지 장치, 제1 광원 및 제2 광원 중 임의의 것에 대해 또는 전부에 대해 이동하는 시스템.
제16항에 있어서, 시스템은 광학 필름이 제조되는 동안 광학 필름을 검사하는 시스템.
제16항에 있어서,

검사 영역을 향해 광을 지향시키고 웨브의 기계 방향에 대해 제1 또는 제2 각도와 상이한 제3 각도로 광을 제공하는 제3 광원을 추가로 포함하는 시스템.
제20항에 있어서,

검사 영역을 향해 광을 지향시키고 웨브의 방향에 대해 다른 광원의 각도와 상이한 각도로 광을 제공하는 하나 이상의 추가 광원을 추가로 포함하는 시스템.
시트 재료의 일부분을 통하여 확산 광을 지향시키는 제1 광원을 제공하는 단계와,

제1 광원과 동시에 시트 재료의 동일한 부분을 향해 광을 지향시키는 제2 광원을 제공하는 단계를 포함하는 투명 또는 반투명의 구조화된 시트 재료를 조명하는 방법.