KR20200074228A

KR20200074228A - 유리 시트들 상의 표면 결함들을 검출하기 위한 방법들 및 장치

Info

Publication number: KR20200074228A
Application number: KR1020207016351A
Authority: KR
Inventors: 제프리 앨런 놀스; 코리 로버트 우스타닉; 지아시앙 장
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-06-24
Also published as: TWI790311B; KR102633672B1; US20200333258A1; WO2019099285A1; JP2021503079A; US11249032B2; TW201925764A; JP7208233B2; CN212207144U

Abstract

재료 시트의 표면 상의 결함들을 검출하는 방법들은 광의 빔을 시준하는 단계 및 상기 시준된 광의 빔을 빔 스플리터와 교차시키는 단계를 포함한다. 상기 빔 스플리터는 시준된 광의 교차된 빔의 제1 부분이 상기 시트의 제1 표면을 조명하도록 지향하며, 여기서 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제1 부분은 반사되고 조명 광의 제2 부분은 결함에 의해 산란된다. 반사 및 산란된 광은 반사 및 산란된 광을 역 개구로 지향시키는 제1 렌즈 요소로 수광된다. 반사된 광은 역 개구에 의해 차단되고 그리고 산란된 광은 역 개구에 의해 투과된다. 역 개구에 의해 투과된 산란된 광은 제2 렌즈 요소로 이미징 장치로 지향된다.

Description

유리 시트들 상의 표면 결함들을 검출하기 위한 방법들 및 장치

<관련 출원에 대한 상호 참조>

본 출원은 2017년 11월 15일에 출원된 미국 가출원 제 62/586,367 호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용들은 아래에서 완전히 설명된 것처럼 그 전체가 참조로 본 명세서에 의존되고 결합된다.

본 발명은 광학 검사를 위한 방법들 및 장치에 관한 것으로, 특히 유리 시트와 같은 재료 시트상의 표면 결함들을 검출하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 유리, 보석 또는 광물 (예를 들어, 사파이어) 또는 폴리머 시트들과 같은 재료의 투명 시트들은 LCD (액정 디스플레이) 패널들과 같은 디스플레이 패널들 및/또는 이러한 패널들의 보호 커버들을 포함하는 여러 가지의 상이한 장치 응용들에서 사용된다. 이러한 디스플레이 장치들 및 이들을 포함하는 패널들은 점점 더 얇아지고 가벼워지므로, 재료 시트들도 역시 점점 더 얇고 가벼워지는 것이 바람직하다.

디스플레이 패널 또는 커버를 위한 전형적인 투명 시트는 유리 기판을 사용하여 제조된다. 원판 또는 출발 유리 기판은 기계적 공정, 예를 들어 그라인딩 및 폴리싱, 또는 화학적 공정, 예를 들어 에칭 및 폴리싱을 사용하여 박판화되어, 최종 유리 시트를 위한 원하는 두께(예를 들어, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm)를 달성 할 수 있다. 박판화 공정 동안, 표면 결함들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 화학적 박판화 동안, 딥들(오목부들) 및/또는 범프들(돌출부들, 또한 각각 "딤플들(dimples)" 또는 "핌플들(pimples)"이라고도 함) 형태의 결함들이 유리 표면들 내에 또는 유리 표면들 상에 형성될 수 있다. 결함들의 전형적인 측면 범위는 약 10 마이크로미터(νm) 내지 수 밀리미터(mm) 범위일 수 있으며, 전형적인 수직 치수 (즉, 표면 평균에 대한 깊이 또는 높이)는 1/4 마이크로미터의 크기일 수 있다. 이러한 결함들은 광학 디스플레이 장치들에서 쉽게 볼 수 있으므로, 얇아진 유리 기판들은 결함이 제거될 수 있도록 하거나 또는 결함 있는 기판을 파괴할 수 있도록 표면 결함들을 검사해야 한다.

현재, 수동적인 방법들이 재료 시트들의 결함들을 검사하기 위해 사용된다. 불행히도, 수동 검사는 노동 집약적이고, 일관성이 없으며 시간이 많이 걸린다. 예를 들어, 대형 생산 크기의 시트를 검사하는 데 많은 시간이 걸릴 수 있다. 결함의 방향을 결정하는 데 어려움이 또한 있을 수도 있다. 즉, 검출 장치는 등방성 검출 능력을 나타내지 않을 수 있다.

결함의 방향에 대한 민감성 없이, 유리 시트들과 같은 대형 재료 시트들에서 결함들, 예를 들어 스크래치들을 검출할 수 있는 장치가 필요하다.

본 발명에 따르면, 유리 시트의 표면 상의 결함들을 검출하는 방법이 개시되며, 상기 방법은 광원으로부터 방출된 광의 빔을 시준하는 단계 및 시준된 상기 광의 빔을 빔 스플리터와 교차시키는 단계를 포함한다. 상기 빔 스플리터는 시준된 광의 교차된 빔의 제1 부분을 상기 유리 시트의 제1 표면을 향해 지향시켜서 상기 시준된 광의 교차된 빔의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하도록 한다. 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제1 부분은 상기 제1 표면에 의해 반사되고 그리고 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제2 부분은 결함에 의해 산란된다. 상기 방법은 반사된 광 및 산란된 광을 제1 렌즈 요소로 수광하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 렌즈 요소는 상기 반사된 광 및 상기 산란된 광을 역 개구로 지향시키며, 여기서 상기 반사된 광은 상기 역 개구에 의해 차단되며 그리고 상기 산란된 광은 상기 역 개구에 의해 투과된다. 상기 방법은 제2 렌즈 요소로 상기 역 개구에 의해 투과된 상기 산란된 광을 이미징 장치로 지향시키는 단계 및 상기 산란된 광을 검출시키는 단계를 추가로 더 포함한다.

상기 광원은 레이저, 발광 다이오드, 또는 백색 광원일 수 있다. 상기 광원은 하나 이상의 가시 파장들을 포함하거나 또는 방출할 수 있다.

상기 방법은 상기 반사된 광이 상기 역 개구를 포함하는 불투명 디스크에 의해 차단되고, 상기 산란된 광이 상기 불투명 디스크를 둘러싸는 투명 영역에 의해 투과되는 것을 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 빔 스플리터와 교차하는 상기 시준된 광의 제2 부분은 후속하여 빔 덤프 상에 입사된다.

일부 실시예들에서, 상기 유리 시트는, 시준된 광의 교차된 상기 빔의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 표면을 조명하지 않는 제1 위치로부터 시준된 광의 교차된 상기 빔의 상기 지향된 부분이 상기 유리 시트의 제1 표면을 조명하는 제2 위치로 이동되며, 상기 방법은, 상기 유리 시트가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 유리 시트를 모니터링하는 단계; 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하고, 상기 유리 시트가 상기 제1 위치에 있을 때, 만일 광원 출력 전력이 미리 결정된 출력 전력으로부터 변한다면 상기 광원의 출력 전력을 조절하는 단계; 및 상기 유리 시트가 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하는 것을 불가능하게 하는(disabling) 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 렌즈 요소들은 렌즈 조립체를 포함하며, 일부 실시예들에서는, 상기 방법은 상기 렌즈 조립체의 초점을 상기 제1 주 표면 반대쪽의 상기 유리 시트의 제2 표면으로 이동시키는 단계 또는 상기 제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면 반대쪽의 제2 표면 중간에 있는 위치로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 유리 시트의 표면 상의 결함들을 검출하는 방법이 개시되며, 상기 방법은 반송 방향으로 유리 시트를 반송하는 단계를 포함하며, 복수의 결함 검출 모듈들은 제1 어레이에서 상기 유리 시트의 측면 디멘젼을 가로질러 배열되며, 각각의 결함 검출 모듈은: 광원으로부터 방출된 광의 빔을 시준하는 단계; 시준된 상기 광의 빔을 빔 스플리터와 교차시키는 단계로서, 상기 빔 스플리터는 시준된 광의 교차된 빔의 제1 부분을 이동하는 상기 유리 시트의 제1 표면을 향해 지향시켜서, 상기 시준된 광의 교차된 빔의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하도록 하며, 여기서 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제1 부분은 상기 제1 표면에 의해 반사되고 그리고 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제2 부분은 결함에 의해 산란되는, 상기 교차시키는 단계; 반사된 광 및 산란된 광을 제1 렌즈 요소로 수광하는 단계로서, 상기 제1 렌즈 요소는 상기 반사된 광 및 상기 산란된 광을 역 개구로 지향시키며, 여기서 상기 반사된 광은 상기 역 개구에 의해 차단되며 그리고 상기 산란된 광은 상기 역 개구에 의해 투과되는, 상기 수광하는 단계; 및 제2 렌즈 요소로 상기 역 개구에 의해 투과된 상기 산란된 광을 이미징 장치로 지향시키는 단계 그리고 상기 산란된 광을 검출시키는 단계를 포함한다.

결함 검출 모듈들의 상기 제1 어레이는, 예를 들어 선형 어레이일 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 반송 방향은 결함 검출 모듈들의 상기 제1 선형 어레이의 방향에 직교한다.

일부 실시예들에서, 상기 복수의 결함 검출 모듈들은 상기 결함 검출 모듈들의 상기 제1 어레이 반대쪽의 결함 검출 모듈들의 제2 어레이를 포함할 수 있다.

일부 실싱예들에서, 상기 유리 시트는, 각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 시준된 광의 교차된 빔의 상기 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 표면을 조명하지 않는 제1 위치로부터 상기 시준된 광의 교차된 빔의 상기 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 제2 위치로, 상기 반송 방향으로 반송되며, 상기 방법은 상기 유리 시트가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 유리 시트를 모니터링하는 단계; 각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하고, 그리고 상기 유리 시트가 상기 제1 위치에 있을 때, 만일 광원 출력 전력이 미리 결정된 출력 전력으로부터 변한다면 상기 광원의 출력 전력을 조절하는 단계; 및 각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 유리 시트가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하는 것을 불가능하게 하는 단계를 더 포함한다.

각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 제1 및 제2 렌즈 요소들은 렌즈 조립체를 포함하며, 여기서 상기 방법은 상기 렌즈 조립체의 초점을 이동시키는 단계, 예를 들어 상기 유리 시트의 두께 내에서 상기 초점을 이동시키는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 재료 시트 상의 표면 결함들을 검출하기 위한 장치가 개시되며, 상기 장치는 광원; 빔 스플리터로서, 상기 빔 스플리터는 시준된 광의 교차된 빔의 제1 부분을 상기 유리 시트의 제1 표면을 지향시켜서, 상기 시준된 광의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하도록 구성되며, 여기서 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제1 부분은 상기 제1 표면에 의해 반사되고 그리고 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제2 부분은 결함에 의해 산란되는, 상기 빔 스플리터; 제1 렌즈 요소 및 제2 렌즈 요소를 포함하는 렌즈 조립체; 상기 제1 및 제2 렌즈 요소들 사이에 배치된 역 개구로서, 상기 역 개구는 배경 광을 차단하도록 그리고 상기 산란된 광을 투과하도록 구성되는 상기 역 개구; 및 상기 투과된 산란 광을 검출하도록 구성된 이미징 장치를 포함한다.

본 명세서에 개시된 실시 예들의 추가적인 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 명백하거나 또는 첨부된 도면들 뿐만 아니라 다음의 상세한 설명, 청구항들을 포함하여 본 명세서에 설명된 바와 같은 실시 예들을 실시함으로써 인식될 것이다.

전술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 모두는 본 명세서에 개시된 실시 예들의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 뼈대를 제공하도록 의도된 실시 예들을 나타내는 것이라고 이해되어야 한다. 첨부 도면들은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 결합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 발명의 다양한 실시 예들을 도시하고, 상세한 설명과 함께 그 원리들 및 동작들을 설명하는 역할을 한다.

도 1 및 도 2는 결함의 관찰 가능성이 어떻게 결함의 방향 및 조명 각도에 의존될 수 있는지를 나타내는, 검사중인 유리 시트의 사시도들이다.
도 3 및 도 4는 결함의 관찰 가능성이 직교 조명 항에서 어떻게 결함의 방향에 독립적으로 이루어질 수 있는지를 나타내는, 검사중인 유리 시트의 사시도들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 예시적인 결함 검출 장치의 개략도이다.
도 6은 다른 예시적인 결함 검출 장치의 개략도이다.
도 7은 또 다른 예시적인 결함 검출 장치의 개략도이다.
도 8은 또 다른 예시적인 결함 검출 장치의 개략도이다.
도 9는 다른 예시적인 결함 검출 장치의 개략도이다.
도 10은 본 명세서에서 설명된 예시적인 결함 검출 장치를 사용하여 이미지화된 다양한 결함들의 일련의 사진들이다.

이하, 본 발명의 실시 예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 그 예들은 첨부 도면들에 도시되어 있다. 가능할 때마다, 도면들 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분들을 지칭하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용될 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 범위들은 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 경우, 다른 실시 예는 하나의 특정 값으로부터 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값들이 선행하는 "약"을 사용하여 근사치로 표현 될 경우, 상기 특정 값은 다른 실시 예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 범위들의 각각의 종말점들은 다른 종말점과 관련하여, 그리고 다른 종말점과 독립적으로 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.

본 명세서에서 사용되는 방향 용어들, 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 상부, 바닥은 그려진 대로의 도면들을 참조하여 만들어졌으며, 절대적인 방향을 의미하는 것은 아니다.

달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 명세서에 설명된 임의의 방법은 그 단계들이 특정 순서로 수행될 필요가 있거나, 임의의 장치와 함께 특정 방향들이 요구되는 것으로 해석되는 것이라고 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항은 그 단계들에 뒤따르는 순서를 실제로 언급하지 않거나, 또는 임의의 장치 청구항은 실제로 개별 구성 요소들에 대한 순서 또는 방향을 언급하지 않거나, 또는 단계들이 특정 순서로 제한되어야 하거나 또는 장치의 구성 요소들에 대한 특정 순서 또는 방향이 언급되지 않은 것을 청구항 또는 상세한 설명에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 경우, 순서 또는 방향이 어떤 관점에서 추론되도록 의도된 것은 아니다. 이것은, 단계들의 배열, 동작 흐름, 구성 요소들의 순서, 또는 구성 요소들의 방향에 관한 논리의 문제들; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 본 명세서에서 설명된 실시 예들의 수 또는 유형을 포함하는, 해석을 위한 임의의 비표현적 근거를 유지한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 다르게 지시되지 않는 한 복수의 언급 대상들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "하나의" 구성 요소에 대한 언급은 문맥 상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 둘 이상의 그러한 구성 요소를 갖는 측면을 포함한다.

"예시적인", "예시" 또는 이의 다양한 형태들의 단어는 본 명세서에서 예시, 사례 또는 실례로서 작용하는 것을 의미하는 것으로 사용된다. 본 명세서에서 "예시적" 또는 "예시"로서 설명된 임의의 양태 또는 설계는 다른 양태들 또는 설계들보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 또한, 예시들은 명확성 및 이해의 목적으로만 제공되며, 개시된 주제 또는 본 발명의 관련 부분들을 어떠한 방식으로도 제한하거나 한정하려는 것은 아니다. 무수히 많은 다양한 범위의 다양한 추가적이거나 대안적인 예시들이 제시될 수 있었지만 간결성을 위해 생략되었다는 것을 이해해야 한다.

예를 들어, 유리 시트와 같은 투명 재료의 재료 시트에서 표면 결함들을 검출하기 위한 현재의 방법들은 유리 시트가 반송 방향으로 반송될 때 유리 시트를 통해 시준된 광을 투영하는 단계, 및 센서 상으로 유리 시트(예를 들어, 상기 시준된 광에 의해 조명된 부분)를 이미징하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시 예들은 불투명 또는 반투명 재료들 중의 어느 하나와 함께 사용하기에 적합할 수 있지만, 대향하는 주 표면들에 인접하여 배치된 개별 장치에 대한 요구없이 표면 결함들의 이미징이 유리 시트의 양쪽 주 표면들로부터 얻어질 수 있기 때문에, 이러한 실시 예들은 투명한 재료들에 특히 효과적인 것으로 나타났다. 그러나, 결함을 조명하는데 사용되는 광의 방향 및 각도에 대하여, 스크래치와 같은 특정 결함들의 방향은 결함의 검출성에 영향을 미칠 수 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 스크래치들은 전형적으로 길쭉한 결함들이므로 식별 가능한 방향을 나타낼 수 있다. 이러한 길쭉한 결함들은 조명 방향으로, 조명 방향에 직교하거나, 또는 이들 사이의 중간 각도로 정렬될 수 있다(특정 결함이 완전히 선형이 아닐 수도 있음을 인식함). 조명이 입사 표면에 대해 낮은(살짝 스치는) 각도이고, 결함 방향이 조명의 방향과 정렬되면 이러한 결함들의 이미징이 억제될 수 있다.

도 1은 제1 주 표면(12) 및 제1 표면(12)에 대향하는 제2 주 표면(14)을 포함하는 예시적인 유리 시트(10)를 도시하며, 제1 및 제2 주 표면들(12 및 14)은 그 사이에서 두께 (T)를 정의한다. 유리 시트(10)는, 일부 실시 예들에서, 예를 들어 조명광에 투명한 투명 유리 시트일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 투명은 재료의 투과율이 조명의 파장(예를 들어, 중심 파장)에서 90% 이상인 것을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 제1 표면(12)은 제2 표면(14)과 평행, 또는 실질적으로 평행할 수 있고, 두께(T)는 예를 들어, 약 2mm 이하, 예를 들어 약 1.5mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 0.7 mm 이하, 약 0.5 mm 이하, 약 0.3 mm 이하, 또는 약 0.1 mm 이하일 수 있다. 그러나, 추가의 실시 예들에서, 표면 결함, 특히 검출 장치를 대면하는 표면상의 결함들이 일반적으로 재료 시트의 두께에 의해 영향을 받지 않기 때문에, 두께(T)는 2mm보다 클 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 제1 표면(12)에 대하여 낮은 입사각으로 유리 시트의 측면으로부터 기원하는 입사광(18)에 직각으로 연장되는 스크래치(16)를 포함하는 제1 표면(12)이 도시되어 있다. 유리 시트(10)는 스크래치(16)에 직교하는 반송 방향(20)으로 반송된다. 입사광(14)은 스크래치 방향에 일반적으로 직교하는 방향으로 스크래치(16)에 의해 후속하여 산란된다. 즉, 입사광이 유리 시트의 표면에 직교하고 그리고 스크래치에 직교하는 평면에 있는 것으로 간주되면, 스크래치로부터의 산란된 광(20)은 일반적으로 그 동일한 평면에 놓여지고, 산란된 광(22)은 검출기(24)에 의해 수집될 수 있다. 이 산란된 광이 보통 또는 반드시 평면적이지는 않지만, 논의에 충분히 유익하기 때문에, 이것은 물론 단순화이다.

도 2는 스크래치(16)가 입사광(18)에 평행하고 그리고 반송 방향(20)에 평행하게 연장되도록 배열된 예시적인 유리 시트(10)를 도시한다. 제1 표면 (12)에 대해 낮은 각도에서 상기 스크래치를 다시 조명하는 입사광(18)은 스크래치 방향을 따르는 방향으로 스크래치에 의해 산란된다. 이 경우, 산란된 광(22)의 검출 가능성(detectability)은 스크래치의 방향 및 입사각에 의존한다. 입사각이 유리 시트(10)의 표면에 대해 작은 각도, 예를 들어 20도 이내 라면, 산란 각도들은 또한 대체로 작은 각도일 것이다. 이 경우에서 산란된 광은 검출기(24)에 의해 수광되지 않거나, 쉽게 검출되지 않을 정도로 충분히 약할 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 2는 결함의 방향성과 결합된 낮은 각도 조명이 어떻게 결함의 문제가 있는 검출을 결과할 수 있는지를 도시한다.

한편, 도 3 및 도 4는 입사광(18)이 유리 시트(10)의 제1 표면(12)에 직교하게 또는 실질적으로 직교하게 지향되는 상황(도면에서 검출기(24)의 축과 대체로 일치하는 것으로 도시된 입사광(18))을 도시하며, 스크래치의 검출 가능성은 스크래치의 방향에 의존하지 않는다(단순화를 위해, 스크래치(16)에 의한 입사광(18)의 산란은 도 3 및 4에서 단일의, 직교하는 평면으로 도시된다). 따라서, 도 3은 스크래치(16)에 직교하는 반송 방향(20)으로 이동하는 유리 시트(10)를 도시하며, 산란된 광(22)은 스크래치(16)에 직교하는 평면으로 연장된다. 도 4는 스크래치(16)와 평행한 반송 방향(20)으로 이동하는 유리 시트(10) 및 스크래치(16)와 평행한 평면으로 연장되는 산란된 광(22)을 도시한다. 두 경우 모두, 산란된 광(22)은 유리 시트의 주 표면(들)에 직교하는 검출 축을 포함하는, 검출기(24)에 의해 수광될 수 있다.

전술한 내용을 염두에 두고, 도 5는 도 3 및 도 4의 원리들을 사용하여 재료 시트상의 표면 결함들의 등방성 결함 검출을 제공하도록 구성된 예시적인 검출 장치(100)를 도시한다. 제한이 아닌 예시를 위해, 결함들이 검출되는 상기 재료 시트는 디스플레이 장치들의 제조에 적합한 시각적으로 투명한 유리 시트와 같은 투명 유리 시트로서 설명될 것이다. 따라서, 결함들은 핌플들, 딤플들(성형 작업으로부터 결과되는 딤플들과 같은), 표면 잔류물, 스크래치들, 스톤들(예를 들어, 유리 시트들을 생산하는데 사용되는 용융되지 않은 원료), 부착된 유리 칩들, 섬유들 또는 상기 시트의 표면에 부착된 다른 파티클들, 표면 포함물들, 및 얼룩들을 포함할 수 있으며, 그러나 이에 제한되지는 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 등방성 결함 검출은 결함의 방향, 특히 유리 시트 표면(들)의 평면에서의 방향에 의존하지 않는 표면 결함들의 검출을 지칭한다. 장치(100)는 광원(102), 광원(102)에 의해 방출된 광(106)을 시준하도록 배열된 시준기(104), 시준된 광(106)을 가로채도록 위치된 빔 스플리터(108), 제1 전방 렌즈 요소(112) 및 제2 후방 렌즈 요소(114)를 포함하는 렌즈 조립체(110), 및 제1 및 제2 렌즈 요소들(112 및 114) 사이에 위치된 역 개구(116)를 포함하는 검출 모듈(101)을 포함한다. 렌즈 조립체(110)는, 예를 들어 텔레센트릭(telecentric) 렌즈를 포함할 수 있다.

검출 모듈(101)은 이미징 센서(120)를 포함하는 이미징 장치(118)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 이미징 센서(120)에 의해 획득된 이미지들이 나중에 보고(viewing) 및/또는 분석하기 위해 어떻게 보여지고 및/또는 저장되는지에 따라서, 이미징 센서(120)는 제어기 및 선택적으로 컴퓨팅 시스템, 선택적으로 모니터(디스플레이 장치), 및 선택적으로 기록 장치에 연결될 수 있다.

검출 장치(100)는 반송 방향(20)으로 검출 모듈(101)을 지나서 유리 시트를 반송하도록 구성된 반송 장치(122)를 더 포함할 수 있다. 반송 장치(122)는 예를 들어, 반송 방향(20)으로 유리 시트(10)를 수송하도록 배열된 하나 이상의 무한 벨트들(124)을 포함할 수 있다. 반송 장치(122)는, 광원(102)으로부터의 광(예를 들어, 빔 스플리터(108)에 의해 반사된 광)이 입사되는 제1 표면(12)이 방해받지 않도록(예를 들어, 렌즈(110)의 시야를 -방해하지 않고- 수용하도록 크기가 정해지고 위치가 배치되는) 위치된 갭(126)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반송 장치(122)는 루프들의 단부들 사이에 갭을 갖는 루프들로 배열된 적어도 2개의 무한 벨트들을 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 반송 장치(122)는 에어 베어링들(air bearings), 예를 들어, 그들 사이에 갭을 두고 엔드-투-엔드 (end-to-end)로 위치된 다수의 에어 베어링들을 포함할 수 있으며, 여기서 유리 시트(10)는 제1 에어 베어링으로부터, 상기 갭을 넘어, 다음의 에어 베어링 위에까지 에어 베어링 위로 반송된다. 유리 시트(10)는 수평 방향으로 반송되는 것으로 도시되어 있지만, 여기에 개시된 장치 및 방법들은 다른 방향들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 유리 시트(10)는 수직 방향 또는 수직을 벗어난 방향(예를 들어, 5 도 내지 20 도의 각도로, 그리고 에어 베어링들에 의해 지지된)으로 위치될 수 있다. 당업자는 다른 유리 시트 방향들 및 반송 방법들을 쉽게 고려할 수 있으며, 여기에 설명된 실시 예들은 첨부된 도면들에 도시된 구성들에 의해 특별히 제한되지 않는다.

여전히 도 5를 참조하며, 광원(102)에 의해 방출된 광(106)은 시준기(104)에 의해 시준되고, 시준된 광(128)은 빔 스플리터(108) 상에 입사된다. 빔 스플리터(108)는 입사되는 시준된 광(128)을 2개의 빔들로 분할한다: 하나의 빔(광선들(130)로 표시됨)은 빔 스플리터(108)를 통하여 투과되고, 제2 빔(광선들(132)로 표시됨)은 유리 시트(10)의 제1 표면(12)을 향하여 하향, 그리고 직교 또는 실질적으로 직교하도록 반사된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 실질적으로 직교하는 것이라 함은 기준 표면 또는 방향, 예를 들어 제1 표면(12)에 수직인 20도 이내, 예를 들어 10도 이내, 5도 이내, 또는 1도 이내와 같은 것을 의미하는 것으로 의도된다. 빔 스플리터(108)를 통하여 투과된 광(130)은 제1 빔 덤프(134)에 의해 포획될(예를 들어, 흡수될) 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 덤프(134)는 빔 덤프 상에 입사되는 광을 흡수하도록 구성된 어두운(예를 들어, 흑색) 재료를 갖는 표면을 포함하는 구성 요소를 포함할 수 있다. 상기 구성 요소는, 예를 들어 구성 요소 표면을 광 흡수성 재료로 페인팅 또는 그렇지 않으면 코팅함으로써 흡수성으로 될 수 있으며, 그의 예시들은 매트(matte) 블랙 페인트, 탄소 층, 양극산화된 층 또는 임의의 다른 적합한 흡수성 층 또는 재료를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 빔 덤프(134)의 흡수 성분은 투과된 광(130)의 빔 방향(136)에 대해 경사져서, 빔 덤프(134)로부터 반사된 임의의 광이 광원(102)을 향하여 반사되거나 또는 검출 장치(118)를 향한 방향으로 빔 스플리터(108)에 의해 반사되는 것을 방지할 수 있다. 실시 예들에서, 상기 흡수성 구성 요소는 코팅된 플레이트일 수 있지만, 추가 실시 예들에서, 상기 흡수성 구성 요소는 서로에 대해 각도를 가지고 배열된 많은 코팅된 플레이트들을 포함할 수 있다.

유리 시트(10)의 제1 표면(12)에 입사하는 제2 빔(132)의 제1 부분은 제1 표면 (12)으로부터 반사되고, 빔 스플리터(108)를 통하여 투과되고, 배경 광(138)으로서 렌즈 조립체(110)에 의해 수집되고, 결함(예를 들어, 스크래치(16)) 상에 입사하는 제2 빔(132)의 제2 부분은 일반적으로 렌즈 조립체(110)를 향한 방향으로 결함에 의해 산란되고 그리하여 산란된 광(140)으로서 포획된다. 빔 스플리터(108)에 의해 반사된 광(132)의 또 다른 (제3) 부분(142)은 유리 시트(10)를 통하여 투과될 수 있고, 제2 빔 덤프(144)에 의해 흡수될 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 덤프(134)와 같이, 제2 빔 덤프(144)는 재료 상에 입사되는 광을 흡수하도록 구성된 어두운(예를 들어, 흑색) 재료를 포함하는 표면을 갖는 구성 요소를 포함할 수 있다. 상기 구성 요소는, 예를 들어 구성 요소 표면을 광 흡수성 재료로 페인팅 또는 그렇지 않으면 코팅함으로써 흡수성으로 제조될 수 있으며, 그의 예시들은 매트 블랙 페인트, 탄소 층, 양극산화된 층 또는 임의의 다른 적합한 흡수성 층 또는 재료를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 상기 흡수성 구성 요소는 유리 시트(10)를 통하여 투과된 시준된 광의 그 일부분의 빔 방향(146)(주 표면들(12, 14)에 직교하는)에 대해 기울어져서 제2 빔 덤프(144)로부터 반사된 광이 이미징 장치(118) 또는 광원(102)을 향해 지향되는 것을 방지할 수 있다. 실시 예들에서, 상기 흡수성 구성 요소는 단일의 코팅된 플레이트일 수 있지만, 추가 실시 예들에서, 상기 흡수성 구성 요소는 서로에 대해 각도를 가지고 배열된 많은 코팅된 플레이트들을 포함할 수 있다.

여전히 도 5을 참조하면, 배경 광(138)은 제1 렌즈 요소(112)의 후방 초점면(150)에 위치한 역 개구(116)의 불투명 중앙 디스크(148) 상으로 전방 렌즈 요소(112)에 의해 집중되며, 여기서 상기 배경 광(138)은 흡수된다. 결함(16)에 의해 산란된 광(140)은 역 개구(116)의 불투명 중앙 디스크(148)를 둘러싸는 투명 영역(152)을 통하여 투과되고, 제2 렌즈 요소(114)에 의해 이미징 장치(118)의 이미징 센서(120) 상으로 집중된다.

광원(102)은 레이저를 포함할 수 있거나, 다른 실시 예들에서 광원(102)은 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 레이저 또는 LED는 이미징 장치(118)에 의해 검출될 수 있는 임의의 적합한 파장 또는 파장 그룹을 방출할 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서, 레이저 또는 LED는 가시 파장(예를 들어, 약 400 나노미터(nm) 내지 약 700 nm의 범위)에서 광을 방출할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(102)은 백색 광원, 예를 들어 백열 전구를 포함할 수 있다.

빔 스플리터(108)는 임의의 적절한 빔 스플리터일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 빔 스플리터(108)는 반은(half-silvered) 거울, 예를 들어 펠리클 거울일 수 있다. 입사광의 파장, 검출하고자 의도하는 결함 유형 등에 따라 다른 빔 스플리터 설계들이 사용될 수 있으며, 이러한 설계들은 당업자에게 잘 알려져 있다.

이미징 장치(118)는 카메라 또는 다른 적합한 이미징 장치, 예를 들어 라인 스캐닝 카메라일 수 있으며, 이미징 센서(120)는 반송 방향(20)에 직교 또는 실질적으로 직교하도록 정렬된 라인 센서일 수 있다.

일부 실시 예들에서, 역 개구(116)는 불투명 중앙 디스크(148)와 함께 불투명한 중앙 디스크(148)를 둘러싸는 환형의 투명 영역(152)을 정의하는 외부 재료(154)로부터 연장되는 와이어들 또는 다른 얇은 재료에 의해 지지되는 불투명 중앙 디스크(148)를 포함한다. 그러나, 이러한 지지 부재들은 등방성 검출을 방해할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시 예들에서, 역 개구(116)는 그 위에 퇴적된 마스크 재료를 포함하는 유리 플레이트와 같은 투명 플레이트를 포함하고, 상기 마스크 재료는 내부 마스크(즉, 불투명 중앙 디스크(148)) 및 투명 영역(152)의 외부 둘레를 정의하는 외부 마스크(154)를 포함하며(외부 마스크(154)와 불투명 중앙 디스크(148) 사이에 정의된 환형 투명 영역(152)), 여기서, 아무런 불투명 지지 또는 연결 요소도 외부 마스크 재료와 내부 마스크 재료 사이에서 연장되지 않는다. 그 후, 역 개구(116)는 렌즈(110) 내에 영구적으로 장착될 수 있거나, 렌즈(110)는 역 개구(116)의 삽입 및/또는 제거(또는 임의의 다른 원하는 개구 또는 필터의 삽입 및/또는 제거)를 허용하는 포트 또는 다른 개구로 구성될 수 있다.

광원 전력 출력을 안정화시키기 위해, 광원으로부터의, 예를 들어 레이저 포토다이오드로부터의 레이저 광을 모니터링하도록 포토다이오드(도시되지 않음)가 위치될 수 있다. 광원으로부터의 출력이 검출될 수 있고, 적절한 신호가 데이터 라인(161)을 통해 제어기(160)에 전달됨으로써, 광원 출력 전력을 모니터링 및 조정하도록 구성된 제어 루프를 확립한다. 예를 들어, 레이저 광원의 출력 전력이 미리 결정된 전력 설정 점으로부터 벗어난 경우, 제어기(160)는 레이저의 출력 전력이 미리 결정된 전력 설정 점으로 리턴되도록 데이터 라인(162)을 통해 레이저(예를 들어, 포토다이오드)의 전력 변조를 조정할 수 있다.

본 명세서에 기재된 실시 예들에 따르면, 검사되는 유리 시트가 없는 경우(예를 들어, 갭(126) 내에 또는 갭(126)에 인접한 유리 시트(10)가 없는 경우), 제어기(160)는 레이저를 제어하도록 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 유리 시트가 검사될 때, 반사된 광, 예를 들어 빔 스플리터(108)로부터 광원(102)을 향한 방향으로 반사된 광은 레이저 내부로 들어가서 산란될 수 있다. 이것은 포토 다이오드 출력을 실제보다 크게 나타나도록 한다. 결과적으로, 제어기(160)는 레이저 전력을 낮추려고 시도할 것이다. 따라서, 실제 레이저 출력 전력이 검사하기에 너무 낮을 수 있다.

전술한 문제를 극복하기 위해, 유리 시트 근접 센서(163)는 들어오는 유리 시트를 검출하도록 위치될 수 있다. 유리 시트 반송 속도가 알려질 것이기 때문에, 제어기(160) 내의 타이밍 회로가 사용될 수 있으며, 여기서 제어기(160)는 유리 시트가 검출 장치 앞에 있을 때는 언제든지 피드백 제어를 할 수 없다. 따라서, 검사중인 유리가 없을 때(예를 들어, 유리 시트가 갭(126) 위에 있지(예를 들어, 방해하지) 않는 때) 레이저의 피드백 제어가 가능하다. 대안적으로, 갭에서의 유리 시트의 존재 또는 부재의 직접 검출이 수행될 수 있으며, 이는 속도 및 위치 계산을 요구하지 않는다. 전술한 광원 전력 제어는 다른 광원, 예를 들어 LED 광원과 함께 사용될 수 있다.

전술한 설명의 이점을 가지며, 예를 들어 보다 조밀한 구현을 얻기 위해 검출 장치 구성 요소의 배열이 변경될 수 있다는 것이 명백해야 한다. 도 6은 등방성 결함 검출을 제공하도록 구성된 다른 예시적인 검출 장치(200)를 보여준다. 검출 장치(200)는 광원(204), 광원(102)에 의해 방출된 광(208)을 시준하도록 배열된 시준기(206), 빔 스플리터(210), 제1 전방 렌즈 요소(214) 및 제2 후방 렌즈 요소(216)를 포함하는 렌즈 조립체 (212) 및 제1 및 제2 렌즈 요소들(214, 216) 사이에 위치된 역 개구(218)를 포함하는 검출 모듈(202)을 포함한다. 렌즈 조립체(212)는, 예를 들어 텔레센트릭 렌즈를 포함할 수 있다. 검출 모듈(202)은 이미징 센서(222)를 포함하는 이미징 장치(220)를 더 포함할 수 있다. 전술한 구성 요소들 중 임의의 하나 이상이 프레임(224) 상에 장착되어 선택된 구성 요소들 사이의 공간 관계를 확립 및/또는 유지시킬 수 있다.

검출 장치(200)는 광원(204)에 의해 방출된 광의 외딴 영역들을 차단하도록 배열된 시야 조리개(field stop)(226)을 선택적으로 포함할 수 있다. 검출 장치(200)는 또한 빔 스플리터(210)(및 유리 시트(10))에 대해 렌즈(212)를 이동시키고, 그리하여 제1 주 표면(12)과 제2 표면(14) 사이에서 렌즈 조립체의 초점을 이동시키도록 구성된 포커싱 장치(228)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 렌즈(212)의 초점은 제1 주 표면(12)으로부터 제2 주 표면(14)으로, 또는 제1 및 제2 주 표면들 사이에서 유리 시트의 두께(T)를 통한 임의의 지점으로 이동될 수 있다. 포커싱 장치(228)는, 예를 들어 빔 스플리터(210) 및 유리 시트(10)에 대한 렌즈(212)의 이동을 허용하는 선형 레일 또는 스테이지 조립체를 포함할 수 있다. 즉, 렌즈(212)의 이동은 렌즈 조립체와 유리 시트 사이의 광로 길이를 변화시킨다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 렌즈 조립체(212)는 포커싱 장치(228)를 통해 프레임(224)에 장착될 수 있고, 렌즈 조립체(212)의 위치는 포커싱 장치(228)의 위치를 조절함으로써 조절될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 포커싱 장치(228)는 스크류 조립체에 의해 수동으로 조절될 수 있지만, 다른 실시 예들에서 포커싱 장치는 모터, 예를 들어 포커싱 장치(228)와 맞물리는 서보 모터를 통한 조절을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 포커싱은 원격 제어를 통해 또는 심지어 자동적으로 달성될 수 있다. 당업자는 원격 또는 자동 포커싱 제어를 달성하기 위해 적절한 구성 요소들을 용이하게 배열할 수 있다. 포커싱 장치(228)가 본 명세서에 설명된 다른 실시 예들과 함께 사용될 수 있음을 쉽게 알 수 있다.

본 실시 예의 동작은 이전 실시 예의 동작과 유사하다. 광원(204)은 방출된 광(208)이 유리 시트(10)의 제1 주 표면(12)에 직교하거나 실질적으로 직교하도록 지향된다. 즉, 광(208)은 제1 주 표면(12)을 향하고 직교하는 방향으로 제1 광학 축(224)을 따라 방출되고, 렌즈(212)의 제2 광학 축(226)은 제1 주 표면(12)에 평행하게(및 제1 광학 축(224)에 직교하게) 배열된다. 방출된 광(208)은 시준기(206)에 의해 시준되고, 시준된 광(228)은 빔 스플리터(210)에 입사된다. 빔 스플리터(210)는 입사되는 시준된 광(228)을 2 개의 빔으로 분할하고, 하나의 빔(광선(232)로 표시됨)은 빔 스플리터(210)를 통하여 유리 시트(10)의 제1 표면(12)을 향해 전송되고, 제2 빔(광선(234)으로 표시됨)은 제1 빔 덤프(236)를 향해, 전송된 빔(230)에 직교하는 방향으로 빔 스플리터(210)로부터 반사된다. 빔 스플리터(210)에 의해 반사된 광(234)은 제1 빔 덤프(236)에 의해 포획(예를 들어, 흡수)될 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 덤프(236)는 흡수성 구성요소에 입사하는 광을 흡수하도록 구성된 흡수성 구성요소를 포함할 수 있다. 상기 흡수성 구성 요소는, 예를 들어 흡수성 구성 요소의 표면을 광 흡수성 물질로 페인팅하거나 그렇지 않으면 코팅함으로써 흡수성으로 될 수 있으며, 이의 예들은 매트 블랙 페인트, 탄소 층 또는 임의의 다른 적합한 흡수성 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 흡수성 구성요소는 빔 덤프로부터 반사될 수있는 광이 광원(204)을 향한 방향으로 다시 향하는 것을 방지하기 위해 반사 빔(234)의 전파 방향에 대해 경사질 수 있다.

유리 시트(10)의 제1 표면(12)에 입사하는 제1 빔(232)의 일부는 유리 시트(10)의 제1 표면(14)으로부터 빔 스플리터(210)를 향해 다시 반사 된 다음, 빔 스플리터(210)로부터 렌즈 조립체(212)를 향한 방향으로 반사되어 렌즈 조립체(212)에 의해 배경 광으로서 수집되며, 그리고, 제1 주 표면(12) (및/또는 제2 주 표면(14)) 상의 결함에 입사하는 제1 빔(232)의 제2 부분은 일반적으로 렌즈 조립체(212)를 향한 방향으로 (빔 스플리터(210)로부터 반사된 후) 결함에 의해 산란되고 렌즈 조립체(212)에 의해 산란된 광으로서 포획된다(단순화를 위해, 제1 표면(12)으로부터 반사된 광 및 산란된 광 둘 모두는 단일 광선(238)으로 표시됨). 그러나, 유리 시트(10)의 제1 표면(12)으로부터 반사된 광의 거동 및 산란된 광의 거동, 및 역 개구(218)와의 반사 및 산란된 광의 상호 작용은 검출 모듈(101) 및 역 개구(116)에 대한 설명과 동일하다.

빔 스플리터(210)를 통하여 투과되어 제1 표면 (12)에 입사하는 광(232)의 또 다른(제3) 부분(240)은 유리 시트(10)를 통하여 투과될 수 있고 제2 빔 덤프(242)에 의해 포획(예를 들어, 흡수)될 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 덤프(236)와 같이, 제2 빔 덤프(242)는 흡수성 구성요소에 입사되는 광을 흡수하도록 구성된 흡수성 구성요소를 포함할 수 있다. 재료 시트는, 예를 들어 흡수성 구성 요소를 흡수성 재료로 페인팅 또는 코팅함으로써 흡수성으로 제조될 수 있으며, 이의 예는 매트 블랙 페인트, 탄소 층 또는 임의의 다른 적합한 흡수성 재료를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 흡수성 구성 요소는 제2 빔 덤프(242)로부터 반사된 임의의 광이 이미징 장치(220) 또는 광원(204)을 향한 방향으로 다시 반사되는 것을 방지하기 위해 유리 시트(10)를 통하여 투과된 입사 빔(240)에 대해 경사질 수 있다. 실시 예들에서, 흡수성 구성 요소는 광 흡수성 재료로 코팅된 플레이트일 수 있지만, 추가 실시 예들에서, 흡수성 구성 요소는 서로에 대해 각도를 가지고 배열된 많은 코팅된 플레이트를 포함할 수 있다.

여전히 도 6을 참조하면, 배경 광은 제1 렌즈 요소(214)의 후방 초점면에 위치한 역 개구(218)의 불투명 중앙 디스크(244) 상으로 전방 렌즈 요소(214)에 의해 집중되며, 여기서 상기 배경 광은 흡수된다. 결함(예를 들어, 스크래치)(16)에 의해 산란된 광은 역 개구(218)의 불투명 중앙 디스크(244)를 둘러싸는 투명 영역(246)을 통하여 투과되고, 제2 렌즈 요소(216)에 의해 이미징 장치(220)의 이미징 센서(222) 상으로 집중된다.

상기 설명의 이점을 가지면서, 일부 예들에서, 전술한 구성 요소들의 배열은, 특히 유리 시트가 반송 방향(20)을 따라 운반되는 경우 대상 유리 시트의 작은 부분을 이미지화 할 수 있다는 것이 명백해야 한다. 따라서, 실시 예들에서, 검출 장치(200 또는 100)는 유리 시트(10)를 가로질러 그리고 유리 시트(10)에 인접하여 어레이로 배열된 복수의 검출 모듈(202 또는 101))을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 복수의 검출 모듈들은 도 7에 도시된 바와 같이, 반대 관계로 배열될 수 있다. 실제로, 실시 예들에서, 다수의 열들(rows)의 검출 모듈들이 이용될 수 있고, 일부 실시 예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이 검출 모듈들의 대향하는 열들이 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 검출 모듈들(202 또는 101)의 대향하는 열들은 하나의 열의 렌즈 조립체의 광학 축이 상기 대향하는 열의 대향하는 렌즈 조립체들 사이에서 연장되도록 오프셋될 수 있다(도 9 참조). 즉, 렌즈 조립체는 검출 모듈들의 대향하는 열의 2개의 렌즈 조립체들 사이의 대향하는 갭으로부터 가로질러 위치된다. 다른 실시 예들에서, 대향하는 렌즈 조립체들의 광학 축은 일치할 수 있다.

도 10은 본 발명의 검출 장치에 의해 보여지는 바와 같이 상이한 결함들의 일련의 이미지들을 포함한다. 상기 이미지들은 본 발명의 실시 예들을 사용하여 매우 다양한 표면 결함들이 검출될 수 있음을 보여준다.

본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 실시 예들에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위 및 그 등가물들의 범위 내에 있는 한 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

유리 시트의 표면 상의 결함들을 검출하는 방법으로서,
광원으로부터 방출된 광의 빔을 시준하는(collimating) 단계;
시준된 상기 광의 빔을 빔 스플리터와 교차시키는(intersecting) 단계로서, 상기 빔 스플리터는 시준된 광의 교차된 빔의 제1 부분을 상기 유리 시트의 제1 표면을 향해 지향시켜서 상기 시준된 광의 교차된 빔의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하도록 하며, 여기서 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제1 부분은 상기 제1 표면에 의해 반사되고 그리고 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제2 부분은 결함에 의해 산란되는, 상기 교차시키는 단계;
반사된 광 및 산란된 광을 제1 렌즈 요소로 수광하는 단계로서, 상기 제1 렌즈 요소는 상기 반사된 광 및 상기 산란된 광을 역 개구(inverse aperture)로 지향시키며, 여기서 상기 반사된 광은 상기 역 개구에 의해 차단되며 그리고 상기 산란된 광은 상기 역 개구에 의해 투과되는, 상기 수광하는 단계; 및
제2 렌즈 요소로 상기 역 개구에 의해 투과된 상기 산란된 광을 이미징 장치로 지향시키는 단계 그리고 상기 산란된 광을 검출시키는 단계;를 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 광원은 레이저인 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 광원은 하나 이상의 가시 파장들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 빔 스플리터와 교차하는 상기 시준된 광의 제2 부분은 후속하여 빔 덤프 상에 입사되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리 시트는, 시준된 광의 교차된 상기 빔의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 표면을 조명하지 않는 제1 위치로부터 시준된 광의 교차된 상기 빔의 상기 지향된 부분이 상기 유리 시트의 제1 표면을 조명하는 제2 위치로 이동되며,
상기 방법은,
상기 유리 시트가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 유리 시트를 모니터링하는 단계;
상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하고, 상기 유리 시트가 상기 제1 위치에 있을 때, 만일 광원 출력 전력이 미리 결정된 출력 전력으로부터 변한다면 상기 광원의 출력 전력을 조절하는 단계; 및
상기 유리 시트가 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하는 것을 불가능하게 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 렌즈 요소들은 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 방법은 상기 렌즈 조립체의 초점을 상기 제1 주 표면 반대쪽의 상기 유리 시트의 제2 표면으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 렌즈 요소들은 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 방법은 상기 렌즈 조립체의 초점을 상기 제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면 반대쪽의 제2 표면 중간에 있는 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
유리 시트의 표면 상의 결함들을 검출하는 방법으로서,
제1 어레이에서 상기 유리 시트의 측면 디멘젼을 가로질러 배열된 복수의 결함 검출 모듈들에 인접하여 반송 방향으로 유리 시트를 반송하는 단계를 포함하며, 각각의 결함 검출 모듈은:
광원으로부터 방출된 광의 빔을 시준하는 단계;
시준된 상기 광의 빔을 빔 스플리터와 교차시키는 단계로서, 상기 빔 스플리터는 시준된 광의 교차된 빔의 제1 부분을 이동하는 상기 유리 시트의 제1 표면을 향해 지향시켜서, 상기 시준된 광의 교차된 빔의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하도록 하며, 여기서 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제1 부분은 상기 제1 표면에 의해 반사되고 그리고 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제2 부분은 결함에 의해 산란되는, 상기 교차시키는 단계;
반사된 광 및 산란된 광을 제1 렌즈 요소로 수광하는 단계로서, 상기 제1 렌즈 요소는 상기 반사된 광 및 상기 산란된 광을 역 개구로 지향시키며, 여기서 상기 반사된 광은 상기 역 개구에 의해 차단되며 그리고 상기 산란된 광은 상기 역 개구에 의해 투과되는, 상기 수광하는 단계; 및
제2 렌즈 요소로 상기 역 개구에 의해 투과된 상기 산란된 광을 이미징 장치로 지향시키고 그리고 상기 산란된 광을 검출시키는 단계;를 포함하는 방법.
청구항 8에 있어서,
결함 검출 모듈들의 상기 제1 어레이는 선형 어레이인 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 반송 방향은 결함 검출 모듈들의 제1 선형 어레이의 방향에 직교하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 복수의 결함 검출 모듈들은 상기 결함 검출 모듈들의 상기 제1 어레이 반대쪽의 결함 검출 모듈들의 제2 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 유리 시트는, 각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 시준된 광의 교차된 빔의 상기 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 표면을 조명하지 않는 제1 위치로부터 상기 시준된 광의 교차된 빔의 상기 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 제2 위치로, 상기 반송 방향으로 반송되며, 상기 방법은,
상기 유리 시트가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 유리 시트를 모니터링하는 단계;
각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하고, 그리고 상기 유리 시트가 상기 제1 위치에 있을 때, 만일 광원 출력 전력이 미리 결정된 출력 전력으로부터 변한다면 상기 광원의 출력 전력을 조절하는 단계; 및
각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 유리 시트가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 광원에 의해 방출된 상기 광을 모니터링하는 것을 불가능하게 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 8에 있어서,
각각의 결함 검출 모듈에 대하여, 상기 제1 및 제2 렌즈 요소들은 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 방법은 상기 렌즈 조립체의 초점을 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 12에 있어서,
적어도 하나의 상기 렌즈 조립체의 초점을 이동시키는 단계는 상기 유리 시트의 두께 내에서 상기 초점을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
재료 시트 상의 표면 결함들을 검출하기 위한 장치로서,
광원;
상기 광원으로부터의 광을 시준하기 위해 배열된 시준기;
시준된 광의 제1 부분을 상기 유리 시트의 제1 표면을 향하여 그리고 직교하게 지향시켜서, 상기 시준된 광의 지향된 부분이 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하도록 구성된 빔 스플리터로서, 여기서 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제1 부분은 상기 제1 표면에 의해 반사되고 그리고 상기 유리 시트의 상기 제1 표면을 조명하는 상기 광의 제2 부분은 결함에 의해 산란되는, 상기 빔 스플리터;
제1 렌즈 요소 및 제2 렌즈 요소를 포함하며, 상기 유리 시트의 상기 제1 표면으로부터 반사되고 그리고 상기 유리 시트의 상기 제1 표면 상의 결함으로부터 산란된 상기 시준된 광의 상기 지향된 부분으로부터 광을 수광하도록 배열된 렌즈 조립체;
상기 제1 및 제2 렌즈 요소들 사이에 배치된 역 개구; 및
상기 결함에 의해 산란되고 그리고 상기 역 개구에 의해 통과된 상기 광을 수광하기 위해 위치된 이미징 장치;를 포함하는 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 역 개구는 상기 제1 표면으로부터 반사된 상기 광을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.