KR20230116937A - 투명 물체의 표면 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 물체의 윗면 또는 아랫면의 입자 분포와 크기를 별도로 결정하기 위해, 투명 물체의 상부 면의 제1 표면(11)과 하부 면의 제2 표면(12)을 갖는 필름형 투명 물체(10)를 검사하기 위한 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 상기 장치는 카메라(40)와 적어도 하나의 광원(20)을 갖고, 광원(20)은, 광원에 의해 방출된 전자기 방사선이 물체의 제1 표면(11)의 선형 영역(15)을 위로부터 또는 제2 표면(12)의 선형 영역(15)을 아래로부터 조명하도록 설계되고, 조명은 관련 조명된 표면(11)에 대해 미리 결정된 각도(α)에서 발생하고, 카메라(40)는 선형 영역(15)의 적어도 한 부분에서 역 반사된 전자기 방사선의 세기를 검출하도록 설계된다. 미리 결정된 각도(α)는 15° 이하이고, 광원(20)에 의해 방출된 전자기 방사선은 주로 선형이고 s-편광된다. 본 발명은 또한 검사 방법에 관한 것이다.

Description

투명 물체의 표면 검사 장치 및 방법

본 발명은 호일형 투명 물체, 예를 들어 얇은 평면 유리 또는 투명 필름의 표면 검사 및 이에 상응하는 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 두께가 0.01 밀리미터(mm) 내지 수 mm인 얇은 평면 유리 또는 투명 필름은, 광학, 전자 및 디스플레이 산업, 예를 들어 액정 디스플레이 또는 액정 스크린 제조에 주로 사용된다. 얇은 평면 유리는 얇은 유리, 디스플레이 유리 또는 마이크로시트(microsheet)라고도 한다. 얇은 평면 유리 또는 필름은 상부 측 표면과 상부 반대 측 하부 표면을 가지며, 이들은 물체의 두께에 비해 상대적으로 큰 팽창을 가진다. 이러한 물체를 생산할 때, 그 표면의 순도는 중요한 기준이다. 따라서, 예를 들어, 평면 유리를 생산하는 동안, 유리 표면에 입자가 있는지 여부와 입자가 표면에 어떻게 분포되어 있는지를 모니터링한다. 이러한 입자는 매우 작을 수 있고, 즉, 직경이 수 마이크로미터에 불과할 수 있다.

유리와 필름의 광학적 검사는 이전부터 알려져 왔다. 일반적으로, 강력한 암시야 조명을 이용하는 카메라 기반 방법을 사용하여 오염을 검출한다. 이 방법은 얇은 평면 유리의 위 아래에 있는 입자를 동시에 검출한다. 이 방법을 AB-사이드라고 한다. 그러나 상부 측과 하부 측 사이의 입자를 구분할 수 없다.

그러나 투명한 물체의 추가 처리를 위해, 예를 들어, 평면 유리의 표적 세척을 위해, 오염을 2 개의 면 중 하나, 즉 상부 측 또는 하부 측에 할당할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 따라서, 투명 물체의 한 측에서만 입자의 크기와 분포를 개별적으로, 즉 상부 면 또는 하부 측에서 결정할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다. 마찬가지로, 본 발명의 목적은 해당 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 1의 특징을 가지는 장치 및 청구항 9의 특징을 가지는 방법에 의해 해결된다.

투명 물체의 상부 측에 제1 표면 및 하부 측에 제2 표면을 갖는 호일형 투명 물체를 검사하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 특히, 카메라 및 적어도 하나의 광원을 포함한다. 호일형 투명 물체는, 예를 들어, 0.1 mm 내지 수 mm의 두께(치수)를 가질 수 있다. 여기서, 투명 물체의 상부 측과 하부 측은 가장 크게 팽창하는 마주보는 2 개의 면이다. 따라서 위(above)는 상부 측의 위쪽 공간을 의미하고, 아래(below)는 하부 측의 아래쪽 공간을 의미한다. 두께는 상부 측과 하부 측 사이 물체의 재료 치수이다.

"투명도"라는 용어는 물체 재료의 광학적 특성, 즉 전자기 방사선에 대한 투과율을 설명하는 데 사용된다. 특히, 본 발명은 적어도 300 나노미터(nm) 내지 3 마이크로미터(㎛)의 파장 범위, 바람직하게는 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위(가시광선)의 서브섹션에서 전자기 방사선에 대한 투명도가 적어도 50 %인 물체에 적용 가능하다. 광원에 의해 방출된 전자기 방사선은 위로부터 물체의 제1 표면 또는 아래로부터 물체의 제2 표면의 라인 형상(line-shaped)의 영역을 조명하도록, 광원은 배열된다. 광원에 의해 사용되는 전자기 방사선의 파장은, 예를 들어, 300 nm 내지 3 ㎛의 파장 범위, 바람직하게는 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위(가시광선)에 있다. 따라서, 광원은, 예를 들어, 라인을 따른 방향으로 1 cm(센티미터) 내지 10 m(미터) 범위의 치수(길이) 및 라인을 가로지르는 방향으로 수 μm 내지 수 mm 범위의 치수(폭)를 가질 수 있는 라인 형상의 영역에서 광원을 향하는 투명 물체의 표면을 조명한다. 광원에 의해 조명된 라인 형상의 영역은, 예를 들어 라인 스캔 카메라와 같이 설계되어 라인 형상의 영역으로부터 역 반사되는 전자기 방사선을 검출하는 카메라의 검출 영역과 관련하여 다소 크거나 같은 크기이다. 이 경우, 조명은 개개의 조명 표면에 대해 사전 결정된 각도에서 발생하며, 카메라는 라인 형상의 영역의 적어도 하나의 섹션으로 역 반사되는 전자기 방사선의 강도, 즉 광원 방향으로 반사되는 전자기 방사선의 강도를 검출하는 방식으로 설정된다. 따라서, 카메라는 물체의 같은 면, 즉 광원을 향하는 면에 배치된다. 미리 결정된 각도는 15°이하이고 전자기 방사선은 주로 선형(linear)이고 s-편광된(polarised)(즉, 횡 방향 전기적 편광된)인 것이 추가로 제공된다. 바람직하게는, 미리 결정된 각도는 3°내지 12°의 범위, 더욱 바람직하게는 5°내지 10°의 범위이다. 여기서, 전기장 벡터의 편광 방향은 진동 방향이 일정한(선형 편광) 방향을 의미한다. 여기서 's-편광된'이란 전자기 방사선의 전기장이 입사면에 수직인 것을 의미한다. "주로 s-편광된"이라는 표현은 편광도(s-편광된 방사선의 비율)가 적어도 75 %, 바람직하게는 적어도 90 %, 특히 바람직하게는 적어도 95 %임을 의미한다. 오염되지 않은 표면으로부터 반사되는 전자기 방사선은 광원으로부터 멀리 반사되기 때문에, 카메라는 표면의 입자로부터 카메라나 광원을 향해 역 반사되는 전자기 방사선의 강도만을 검출한다. 특히, 카메라는 표면의 조명된 라인 형상의 영역으로부터 적어도 하나의 광원 방향으로 역 반사되는 전자기 방사선의 강도를 검출한다. 카메라가 라인 형상의 영역의 하위 영역에서 높은 역 반사 강도를 검출하면, 이 표면을 오염시키는 입자가 표면에 존재한다고 가정된다.

본 발명에 따른 장치는 극히 작은 조명 각도(15°이하의 미리 결정된 각도)로 인해 비교적 적은 빛만이 투명 물체를 투과한다는 장점을 가진다. 반사되는 빛의 비율은 조명 각도에 따라 달라진다. 조명 각도가 작으면, 대부분의 입사광이 광원(따라서 카메라)으로부터 멀어지는 방향으로 반사되고, 매우 적은 비율이 투명 물체를 투과한다. 동일한 효과가 조명된 표면에 대한 투명 물체의 반대쪽에서 다시 발생한다. 입사광의 극히 적은 부분만이 조명된 표면 반대쪽 표면에 위치한 오염 입자에 도달한다.

전자기 방사선은 두 매체의 경계면(즉, 여기서는 투명 물체의 조명된 표면)에서 부분적으로 반사되고, 두 번째 매체(여기서는 투명 재료) 내부로 부분적으로 굴절된다는 것도 알려져 있다. 여기서, 반사된 방사선과 또한 굴절된 방사선의 비율은 p-편광된 빛과 s-편광된 빛에서 다르다. 이 법칙은 주로 s-편광된 전자기 방사선이 조명에 사용되도록 독창적인 방식으로 사용된다. 현재의 경우에서와 같이, 작은 조명 각도에서, s-편광된 전자기 방사선의 많은 비율이 반사되고, 전송된 비율은 비교적 작다. p-편광된 빛의 경우에도, 이 효과가 발생하지만, 극히 작은 각도에서만 발생하며, 이는 공간상의 이유로 실제로 많은 노력을 기울여야만 실현될 수 있다. 덜 작은 각도에서는, p-편광된 빛의 반사 부분이 매우 빠르게 감소한다. s-편광된 빛만 조사되면, 입사 전자기 방사선의 p-편광된 부분은 매우 작고, 전체 조명 중 투명체로 굴절되는 부분은 매우 작다. 대조적으로, 입사 s-편광 방사선의 많은 부분이 반사되고, 작은 부분만 투명 물체 내부로 굴절된다. 따라서 빛의 아주 작은 부분만이 조명된 표면 반대편에 있는 투명 물체의 표면에 도달한다.

위에서 설명한 두 가지 효과로부터, 투명 물체를 통과하는 전자기 방사선의 비율이 매우 작다는 결론이 나온다. 따라서, 조명된 표면 반대쪽의 오염에는 매우 적은 양의 빛이 도달한다. 따라서, 해당 카메라 이미지에서, 카메라를 향한 표면의 개개 입자는 카메라 반대쪽의 입자보다 훨씬 더 큰 강도로 검출되므로, 카메라를 향한 표면의 오염 입자는 그 물체의 반대쪽에 위치한 입자와 구별될 수 있다. 적어도 하나의 광원의 방향으로 역 반사된 빛은 카메라에 의해 검출되고, 이 표면 오염 입자가 어디에 있고 얼마나 큰지를 결정하기 위한 기초로서 역할을 한다.

일 실시예에서, 개개의 표면의 조명된 라인 형상의 영역에 인접한 물체 측 단부 섹션에서 카메라의 광 경로(optical path)는 광원에 의해 방출된 전자기 방사선의 광 경로와 20° 미만, 바람직하게는 10° 미만, 특히 바람직하게는 5° 미만의 각도를 이루고 있다. 광원과 카메라를 동일하거나 상기와 같이 매우 작은 각도로 배치함으로써, 카메라의 초점과 조명의 강도에 대한 물체 표면의 위치 변화로 인한, 검사에 대한 부정적인 영향이 크게 방지된다. 재료의 높이 변화로 인해 조명된 표면의 조명된 라인 형상의 영역이 카메라의 검출 범위 밖으로 이동하지 않는다. 본 실시예에서, 카메라의 광 경로는 광원에 의해 방출된 전자기 방사선의 광 경로, 즉 입사광의 방사선과 5°미만의 각도를 포함한다. 바람직하게는 각도는 3° 미만, 더욱 바람직하게는 1° 미만이다. 일 실시예에서, 카메라의 광 경로는 개개의 표면의 조명된 라인 형상의 영역에 인접한 단부 섹션에서 광원의 광 경로와 평면 내를 통과하도록 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은 특히 유리(예를 들어 규산염 유리) 또는 플라스틱으로 된 물체에 적용 가능하다. 물체는 리본 같은 구성을 가질 수 있고, 미리 정해진 속도로 본 발명에 따른 장치를 통과하거나 단일 조각으로 검사될 수 있다.

일 실시예에서, 둘 이상의 광원이 제공된다. 또 다른 실시예에서, 한 개의, 두 개의 또는 두 개를 초과하는 광원은 라인 광학을 가지는 레이저의 형태이고, 라인 광학은 라인을 형성하기 위해 레이저를 떠나는 광빔을 확장한다. 이렇게 생성된 라인 형상의 레이저 빔은 위로부터 제1 표면의 라인 형상의 영역 또는 아래의 제2 표면의 라인 형상의 영역을, 높은 강도, 예를 들어 라인 mm 당 1 mW(밀리와트) 내지 10 mW 범위의 약한 광 출력으로 조명한다. 라인 광학으로 인해, 광원에 의해 방출된 전자기 방사선은 물체의 방향으로 확대되므로, 광원과 방출된 방사선은 광원을 향한 측에서 작은 공간밖에 필요하지 않다. 예를 들어, 가시광선 파장 범위의 주파수를 가지는 레이저(예를 들어, 다이오드 레이저)를 레이저로서 사용할 수 있으며, 이는 자체적으로 편광된 빛만 방출한다는 장점도 있다. 그 다음, 빛이 표면의 입사 방향에 대해 s-편광되는 방식으로 정렬되기만 하면 된다.

일 실시예에서, 두 개의 광원이 제공될 수 있으며, 각각의 광원은 표면의 라인 형상의 영역의 일부를 조명한다. 이 실시예에서, 선형 영역의 양쪽 부분을 관찰하는 단일 카메라가 제공된다. 하나 이상의 카메라가 제공될 수도 있다.

일 실시예에서, 카메라의 광 경로의 물체 측 단부 부분은 편향 거울에 의해 일 단부에서 경계가 정해지고, 반대쪽 단부 부분은 물체의 조명된 표면에 의해 경계가 정해진다. 다시 말하면, 카메라의 광 경로의 물체 측 단부 부분은 카메라를 향하는 물체의 표면과 카메라의 광 경로가 기울어진 편향 거울 사이에 형성된다. 편향 거울은, 예를 들어 카메라의 관찰 방향을 90° 편향시키고, 20°내지 170°의 각도 범위에 있는 다른 각도도 생각할 수 있다. 이것은 카메라의 공간 절약형 배열을 가능하게 하고, 편향 거울도 카메라의 광 경로에 추가로 배열될 수 있다.

카메라의 광 경로에 배열된 전술한 편향 거울 옆에 적어도 하나의 광원을 배치함으로써 장치의 특히 간단한 구성이 달성될 수 있다. 여기서, "인접한"란 적어도 하나의 광원이 조명된 표면의 라인 형상의 영역과 카메라의 광 경로에 걸쳐 있는 평면에서 카메라의 광 경로를 가로지르는 방향으로 작은 거리를 두고 배치되어 있음을 의미한다. 이를 통해, 적어도 하나의 광원으로부터의 빛이 편향 거울을 지나 측면으로 통과할 수 있으며, 편향 거울로부터, 카메라와 광원의 광 경로가 공통 평면에서 또는 위에 나타낸 작은 각도(5° 미만)로 통과한다. 따라서 광원의 조명 방향과 카메라의 관찰 방향은 동일하다. 추가 실시예에서, 하나의 광원은 편향 거울 옆의 각 측면에 배열된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 편향 거울은 부분적으로 투명하도록 설계될 수 있고, 적어도 하나의 광원은, 투명 물체에서 볼 때, 편향 거울 뒤에 배열될 수 있다. 광원에 의해 방출된 전자기 방사선은 편향 거울을 통과한 다음, 편향 거울과 투명 물체의 표면 사이의 광원과 카메라의 광 경로, 예를 들어 카메라의 광 경로들이 있는 평면에서 동일하다. 따라서, 이 경우에도 조명의 방향과 카메라의 관찰 방향은 동일하다.

일 실시예에서, 카메라는 조명된 라인 형상의 영역을 따라 픽셀 별로 반사된 전자기 방사선의 세기를 검출하는 라인 스캔 카메라로서 설계된다. 라인 스캔 카메라에는 CCD, NMOS, InGaAs 및/또는 CMOS 센서가 있을 수 있다. 라인 스캔 카메라는 복수의 라인을 갖는 2차원 센서와 대조적으로 본 발명에 따른 장치에 유리하다. 라인 센서의 픽셀 크기는 영역 센서와 거의 같지만, 라인 길이는 훨씬 더 길 수 있다. 최대 1,000 내지 4,000 픽셀 폭의 영역 센서 대신, 라인 스캔 카메라는 17,000 픽셀 이상을 가질 수 있다. 결과적으로, 라인 스캔 카메라는 주어진 물체 필드에 대해 더 나은 공간 해상도를 제공한다. 또한, 라인은 영역보다 훨씬 빠르게 읽을 수 있다. 특히, 영역 스캔 카메라에 비해 통상적으로 상당히 높은 클럭 속도를 실현하기 위해서는, 광원의 조사 강도를 높게 하는 것이 유리하다. 또 다른 주요 이점은 세로 방향(즉, 물체의 라인/폭에 대해 가로 방향)에서 정확히 동일한 조명 기하학이 각 라인의 합성 이미지에 사용된다는 것이다.

투명 물체의 상부 측 제1 표면 및 하부 측 제2 표면을 갖는 호일 형 투명 물체를 검사하기 위한 본 발명에 따른 방법은 특히 카메라 및 적어도 하나의 광원을 포함하는 장치로 수행된다. 적어도 하나의 광원에 의해 방출되는 전자기 방사선의 수단에 의해, 물체의 제1 표면의 라인 형상의 영역은 위로부터 조명되거나 제2 표면의 라인 형상의 영역은 아래로부터 조명되며, 조명은 개개의 조명된 표면에 미리 결정된 각도에서 발생한다. 또한, 카메라 수단에 의해, 적어도 하나의 광원을 향해 역 반사되는 전자기 방사선의 강도는 라인 형상의 영역의 적어도 일부에서 검출되고, 여기서 미리 결정된 각도는 15° 이하이고 광원에 의해 방출되는 전자기 방사선은 주로 선형 편광되고 s-편광되며, 카메라에 의해 검출된 반사된 전자기 방사선의 강도에 기초하여(즉, 검출된 강도 데이터로부터), 조명된 표면의 오염 정도가 결정된다. 이 절차는 작은 입사각에서 전자기 방사선의 유리한 반사 거동에 관한 본 발명자들의 상기 설명된 발견에 기초하며, 이에 의해 전자기 방사선은 주로 선형 편광되고 s-편광된다.

위에서 이미 설명한 장점을 가진 실시예에서, 카메라는 개개 표면의 조명된 라인 형상의 영역에 인접한 물체 측 단부 부분에 있는 카메라의 광 경로가 광원에 의해 방출된 전자기 방사선의 광 경로와 5°보다 작은 각도를 이루는 방식으로 배향된다. 광원과 카메라의 광 경로를 배열하기 위해 위에서 주어진 실시예들은 본 발명에 따른 방법에 동일한 방식으로 적용된다.

일 실시예에서, 표면의 조명된 라인 형상의 영역으로부터 반사된 전자기 방사선의 강도는, 예를 들어 라인 스캔 카메라에 의해 픽셀 별로 검출된다.

추가 실시예에서, 투명 물체의 조명된 표면 상에 배열된 오염을 야기하는 입자의 위치 및/또는 크기는, 카메라에 연결되고 결정된 강도 데이터가 전송되는 데이터 처리 장치의 수단에 의해 위에서 설명한 강도 데이터(즉, 라인 형상의 영역으로부터 카메라에 의해 결정된 전자파의 역 반사 강도의 데이터)로부터 결정된다. 예를 들어, 카메라는, 각 픽셀에 대해, 값 0과 최대 강도 값(예를 들어, 값 255) 사이의 빛 강도를 결정한다. 또한, 카메라의 각 픽셀에는 투명 물체의 조명 측 표면, 즉 제1 표면 또는 제2 표면의 위치가 할당될 수 있다. 예를 들어, 2 차원 좌표를 규정하고 물체 표면의 해당 위치에 좌표를 할당하여 실현될 수 있다. 해당 보정을 통해, 데이터 처리 장치는 좌표가 현재 광원에 의해 조명되는 위치(들)와 이에 따라 전자기 방사선의 역 반사 강도가 현재 카메라에 의해 검출되는 위치(들)를 알고 있다. 이것은 특히 광원(들) 및/또는 카메라의 배열, 투명 물체의 리본의 (초기) 위치 및 그 공급 속도(테이프 형 투명 물체를 검사할 때)로 인해 발생한다. 카메라에 의해 검출된 역 반사 전자기 방사선은 조명 영역에 있기 때문에, 각 픽셀에 물체 표면의 위치 또는 좌표를 할당할 수 있다. 강도가 미리 결정된 제1 강도 임계값을 초과하는 것으로 검출되면, 표면을 오염시키는 입자가 광원 및 카메라와 관련된 표면의 해당 할당된 위치(2차원 좌표로 표현됨)에 존재한다고 결론을 내린다. 오염 입자의 크기에 대한 보다 정확한 설명을 위해, 역 반사 광의 강도를 평가할 수 있다. 예를 들어, 제1 강도 임계값과 최대 강도 값 사이의 강도 범위를 분할하는 강도 하위 범위가 미리 규정될 수 있다. 예를 들어, 네 개의 강도 하위 범위를 규정할 수 있다. 각 픽셀에서 측정된 강도를 할당함으로써, 더 큰 오염 입자에 의해 더 높은 측정 강도가 생성된다고 가정하면, 개개 입자의 크기를 결정할 수 있다. 결과적으로, 데이터 처리 장치(예를 들어, 마이크로프로세서)는 표면 및/또는 그 크기에서 오염 입자의 위치를 결정할 수 있다. 이와 관련하여, 입자 또는 다수 입자의 집합체는 다수 픽셀에 걸쳐 확장될 수 있다.

호일 형 투명 물체, 예를 들어 길이 방향(즉, 물체의 폭에 대해 가로 방향)으로 전체 범위에 걸쳐 있는 얇은 평면 유리 시트의 표면을 검사할 때. 절차는 예를 들어 장치에 대해 물체를 이동하는 것이다. 물체의 이동 방향을 가로지르는 방향으로 조명된 라인 형상의 영역은 가능하면 물체의 전체 폭을 덮도록 배열된다. 필요한 경우, 본 발명에 따른 여러 장치가 투명 물체의 전체 폭을 덮기 위해 서로 옆에 배열된다. 물체를 이동시킴으로써, 물체 일측의 전체 표면을 검사한다. 대안적으로, 검사할 물체를 따라 장치를 이동할 수 있다.

이러한 검사를 통해, 편평한 물체, 즉 연속적으로 형성된 표면을 가진 물체는 개개의 상부 또는 하부 측의 오염과 관련하여 별개로 매우 잘 검사할 수 있다.

이하, 본 발명의 추가적인 이점, 특징 및 가능한 적용이 바람직한 실시형태 및 도면을 참조하여 설명된다. 이에 의해 설명 및/또는 예시된 모든 특징은 청구범위 및 그 지원 참조에서의 요약과 관계없이 본 발명의 대상을 구성한다.
도 1은 호일 형 투명 물체를 검사하는 동안, 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 일부로서, 측면에서 본 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 예를 정면에서 본 사시도이다,
도 3은 도 1에 따른 실시예를 측면에서 본 또 다른 사시도이다.
도 4는 도 1에 따른 실시예에 대해 카메라와 광원 및 투명 물체의 광 경로의 측면도이다.

도 1 내지 4는 투명 물체를 검사하기 위한, 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예를 도시한다. 물체는, 예를 들어 일정한 속도로 장치를 지나 방향(R)로 예를 들어 1 m의 폭(B)의 무한 리본 형태로 통과하는 투명한 평면 유리(10)이다. 평면 유리(10)는 상부 측의 제1 표면(11) 및 하부 측의 제2 표면(12)을 가진다. 평면 유리(10)의 두께(치수)(D)는, 예를 들면 0.1 ㎜ 내지 수 ㎜일 수 있다.

미립자 오염에 대해 평면 유리의 제1 표면(11)을 검사하기 위해, 장치는 나란히 배열된 2개의 레이저(20)(예를 들어, 다이오드 레이저, 예를 들어 가시광선 파장 범위에서 레이저의 파장)를 포함하며, 이 레이저는 라인 광학을 가지며 제1 표면(11)에서 길이가 50 cm인 라인 형상의 영역(15)을 조명한다. 라인 형상의 영역의 폭(길이 방향의 횡 방향)은 위에 표시된 범위 내에 있다. 두 레이저 모두 s-편광된 선형 편광을 방출한다. 레이저(20)는 평면 유리 리본 위에 매달린 프레임에 부착된 지지판(17)에 장착된다. 라인 광학으로 인해, 레이저(20)를 떠나는 광은 각각 넓은 라인 형상의 광빔(22)으로 확산되어, 광빔이 평면 유리(10)의 제1 표면(11)에 닿을 때 라인 형상의 영역(15)만 조명된다. 이 경우, 두 개의 레이저(20)는 레이저(20) 각각이 라인 형상의 영역(15) 길이의 절반 섹션을 조명하는 방식으로 서로 옆에 배열된다.

도 4는 각 레이저(20) 빛의 광빔(22)이, 예를 들어 15° 미만, 바람직하게는 3° 내지 12°, 특히 바람직하게는 5°내지 10°인 평면 유리의 제1 표면(11)과 각도(α)를 이루고 있는 것을 도시한다. 각도(α)의 작은 크기 및 입사광(22)의 s-편광으로 인해, 오염 입자가 제1 표면(11)에 존재하지 않을 때, 입사 전자기 방사선의 적어도 85 %의 비율이 표면(11)에서 반사된다. 광원(20)으로부터 멀리 반사되는 빛(24)은 또한 평면 유리의 표면(11)과 각도(α)를 포함한다.

본 발명에 따른 하나의 장치만이 평면 유리(10)의 전체 표면(11)을 검사하기 위해 제공될 수도 있고, 또는 본 발명에 따른 두 개 이상의 장치가 나란히 배열되어 평면 유리가 전체 폭에 걸쳐 검출될 수도 있다.

두 개의 레이저(20)는 빛이 각각의 경우에 편향 거울(30)을 가로질러 통과하는 방식으로 추가로 배열된다. 이 편향 거울(30)은 평면 유리의 제1 표면(11) 위의 지지 판(17)에 부착된 라인 스캔 카메라(40)와 함께 작동한다. 카메라의 관찰 빔(41)은, 예를 들어 90°의 각도로 편향 거울(30)에 의해 반사되고, 그 결과 광 경로가 두 개의 조명(20)의 광선(22)과 평행하게 그리고 하나의 평면에서 통과하고, 또한 조명된 라인 형상의 영역에서 평면 유리의 표면(11)에 부딪히는 방식으로 이루어진다. 즉, 카메라(40)는 카메라(40)의 광 경로의 물체 측 단부 부분(42)이 레이저(20) 빛의 두 개의 광빔(22)과 평면에 있는 상태에서, 제1 표면(11)의 라인 형상의 영역(15)을 관찰한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 표면(11)과의 각도(α)도 포함한다. 대안적으로, 표면(11)에 포함되는 카메라(40)의 물체 측 단부 섹션(42)의 각도는 각도(α)로부터 5° 미만으로 다를 수 있다. 광원(20)과 카메라(40)를 동일 또는 거의 동일한 각도로 배치함으로써, 평면 유리(10)의 표면(11)이 카메라의 초점에 미치는 위치 변화 및 레이저(20)의 조명 강도 변화로 인한 부정적인 영향을 크게 방지한다.

하나 이상의 오염 입자가 제1 표면(11)의 조명된 라인 형상의 영역(11)에 존재하는 경우, 이것/이들은 레이저 광을 카메라(20)로 역 반사시킨다. 오염 입자(들)에 의해 카메라로 역 반사된 전자기 방사선은 카메라에서 밝은 점으로 인식되고, 카메라 라인의 적어도 하나의 픽셀에서 밝기 정보(반사광의 강도)로서 검출된다.

카메라(40)에 연결되는 데이터 처리 장치(50)(도 2 참조)는 카메라에 의해 검출된 강도 데이터를 수신하고, 강도 데이터는 각각의 픽셀에 대한 할당과 함께 라인 스캔 카메라로 전송된다. 또한, 데이터 처리 장치(50)는 평면 유리(10)의 제1 표면(11) 상의 조명된 라인 형상의 영역(15)의 위치를 알고 있고, 데이터 처리 장치는, 그로부터, 라인 스캔 카메라의 검출된 밝은 영역에 속하는 먼지 입자의 위치를 계산한다. 예를 들어, 검출된 강도는 카메라 픽셀 당 0 내지 255의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 강도가 픽셀에서 21의 제1 강도 임계값보다 크거나 같으면, 데이터 처리 장치(50)는, 입자가 조명된 라인 형상의 영역의 연관된 위치에 위치한다고 추론한다. 상이한 강도는 서로 다른 크기의 입자 직경에 할당될 수 있으며, 이는 다음 표에 예를 들어 표시된다.

강도	입경
21-80	2 μm
81-140	4 μm
141-200	6 μm
201-255	8 μm

역 반사된 전자기 방사선의 획득된 강도 값을 평가하기 위한 추가 가능성에서는, 대안적으로 또는 추가로 이웃 픽셀이 미리 결정된 강도 값(예를 들어, 상기 범위)을 갖는 경우, 입자가 두 개 초과의 픽셀에 걸쳐 확장되는 것으로 가정하는 방식으로 진행될 수 있다. 그 다음, 이들 이웃 픽셀의 결정된 입자 직경을 예를 들어 함께 추가할 수 있다. 또한, 방향(R)에서, 제1 강도 임계값 초과의 강도 값이 이웃 픽셀에서 결정되는 경우, 결정된 입자 직경이 추가될 수 있다. 역 반사된 전자기 방사선의 결정된 강도 값에 대한 다른 평가도 생각할 수 있다. 이 경우, 카메라(40)의 스캐닝 속도는 방향(R)으로 이동하는 평면 유리 리본의 속도에 적응되므로, 카메라의 한 라인에 대한 검출 통과 후에, 평면 유리 리본은, 라인 스캔 카메라에 의해 검출된 노출 라인 형상의 영역의 폭만 방향(R)으로 이동하고, 그 검출에서는, 다음 라인 형상의 영역이 이전의 라인 형상의 영역의 바로 옆에서 검출된다.

도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 레이저(20)는 편향 거울(30) 옆이 아니라 그 뒤에 배열된다. 그들의 빛은 편향 거울(30)을 통과하고, 편향 거울(30)을 통해 제1 표면(11)에 도달한다. 이를 위해 편향 거울은 부분적으로 투명한 거울로 설계되어 있다.

제2 표면(12)의 오염을 측정하고자 하는 경우, 카메라, 편향 거울, 및 광원은 평면 유리 아래에 거울-반전 방식으로 배열되고, 라인 형상의 영역의 조명은 제2 표면(12)에 대해 각도(α)로 실현된다. 카메라의 광 경로는 제2 표면(12) 상을 통과한다. 카메라의 광 경로는 또한 제2 표면(12)에 대한 각도(α)로 물체의 단부를 통과한다.

본 발명에 따른 장치 수단 또는 본 발명에 따른 장치에 의해, 오염은 평면 유리 또는 다른 호일 형 투명 물체의 일측 표면 상에서 구체적으로 측정될 수 있다.

Claims (12)

1. 호일형 투명 물체(10)를 검사하기 위한 장치로서, 상기 호일형 투명 물체(10)는 상기 투명 물체의 상부 측 제1 표면(11)과 하부 측 제2 표면(12)을 가지고,
   상기 장치는 카메라(40) 및 적어도 하나의 광원(20)을 가지고, 상기 광원(20)은 상기 광원에 의해 방출되는 전자기 방사선이 상기 물체의 제1 표면(11)의 라인 형상의 영역(15)을 위로부터 또는 상기 물체의 제2 표면(12)의 라인 형상의 영역을 아래로부터 조명하는 방식으로 세팅되고, 상기 조명은 상기 개개의 조명된 표면(11)에 대해 미리 결정된 각도(α)에서 발생하고, 상기 카메라(40)는 상기 라인 형상의 영역(15)의 적어도 일부에서 상기 역 반사된 전자기 방사선의 강도를 검출하도록 배열되고, 상기 미리 결정된 각도(α)는 15° 이하이고 상기 광원(20)에 의해 방출된 상기 전자기 방사선은 주로 선형이고 s-편광되는 것을 특징으로 하는, 호일형 투명 물체(10)를 검사하기 위한 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 개개의 표면(11)의 상기 조명된 라인 형상의 영역에 인접한 물체 측 단부 부분에서 상기 카메라(40)의 광 경로(41,42)가 20°보다 작은 상기 광원(20)에 의해 방출된 상기 전자기 방사선(20)의 광 경로(22)와 각도를 이루는 것을 특징으로 하는, 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 카메라(40)의 광 경로의 상기 물체 측 단부 부분(42)이 편향 거울(30)에 의해 일 단부에서 그리고 상기 물체의 조명된 표면(11)에 의해 반대편 단부에서 획정되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 적어도 하나의 광원(20)이 상기 편향 거울(30) 옆에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 편향 거울은 부분적으로 투명하고, 상기 적어도 하나의 광원은 상기 투명 물체(10)로부터 볼 때 상기 편향 거울 뒤에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 선행하는 청구항 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 광원(20)은 라인 광학을 가지는 레이저로서 설계되고, 예를 들어 가시광선 범위에 있는 파장을 가지는 전자기 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 선행하는 청구항 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 카메라(40)는 픽셀 별로 상기 반사된 전자기 방사선의 강도를 검출하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 선행하는 청구항 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 카메라(40)에 연결되고 결정된 강도 데이터를 전송할 수 있는 데이터 처리 장치(50)를 구비하고, 상기 데이터 처리 장치(50)는 상기 강도 데이터로부터 상기 투명 물체(10)의 조명된 표면(11)에 배열되는 입자의 위치 및/또는 크기를 결정하는 방식으로 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 장치를 사용하여 호일형 투명 물체(10)를 검사하기 위한 방법으로서, 상기 호일형 투명 물체(10)는 투명 물체(10)의 상부 측 제1 표면(11)과 하부 측 제2 표면(12)을 구비하고,
   상기 장치는 카메라(40) 및 적어도 하나의 광원(20)을 구비하고, 상기 광원(20)에 의해 방출되는 전자기 방사선의 수단에 의해 상기 물체의 제1 표면(11)의 라인 형상의 영역(15)을 위로부터 또는 상기 물체의 제2 표면(12)의 라인 형상의 영역을 아래로부터 조명하고, 상기 조명은 상기 개개의 조명된 표면(11)에 대해 미리 결정된 각도(α)에서 발생하고, 역 반사된 상기 전자기 방사선의 강도는 상기 카메라(40)의 수단에 의해 상기 라인 형상의 영역(15)의 적어도 하나의 섹션에서 검출되고, 상기 미리 결정된 각도(α)는 15° 이하이고 상기 광원(20)에 의해 방출된 상기 전자기 방사선은 주로 선형이고 s-편광되며, 상기 조명된 표면(11)의 오염도는 상기 카메라(40)에 검출되는 강도를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 호일 형 투명 물체(10)의 검사 방법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 카메라(40)는, 상기 카메라(40)의 광 경로(41,42)가 상기 개개 표면(11)의 조명된 라인 형상의 영역에 인접한 상기 물체 측의 단부 섹션에서, 20°보다 작은 상기 광원(20)에 의해 방출된 상기 전자기 방사선(20)의 광 경로(22)와의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 반사된 전자기 방사선의 강도는 상기 카메라에 의해 픽셀 별로 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 카메라(40)에 연결되고 상기 결정된 강도가 전송되는 데이터 처리 장치(50)의 수단에 의해, 상기 투명 물체(10)의 조명된 표면(11)에 배열되는 입자의 위치 및/또는 크기가 상기 결정된 강도로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.