KR20160102244A - 광학 검사를 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템 및 방법 - Google Patents

광학 검사를 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템 및 방법 Download PDF

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레온 로버트 Ⅲ 조엘러
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Abstract

투명 시트에서 적어도 하나의 결함을 측정하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템이 개시된다. 그러한 시스템은 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 생성하는 레이저 시스템, 및 그로부터 시준된 레이저-라인 빔을 형성하는 원통형 광학 시스템을 포함한다. 이동가능 지지 부재는 시준된 레이저-라인 빔이 투명 시트를 스캐닝하고 그 스캐닝 동안 적어도 하나의 결함 및 투명 시트의 일부를 통과하도록 투명 시트를 지지 및 이동시킨다. 라인-스캔 센서 시스템은 전송된 시준된 레이저-라인 빔 및 결함에 의해 재지향된 빔의 일부를 수신한다. 그러한 결과는 투명 물체에서 적어도 하나의 결함을 나타내는 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 갖는 간섭 이미지이다.

Description

광학 검사를 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템 및 방법{NON-IMAGING COHERENT LINE SCANNER SYSTEMS AND METHODS FOR OPTICAL INSPECTION}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2013년 12월 23일 출원된 미국 가출원 제61/919,959호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 개시는 광학 검사에 관한 것으로, 특히 구부러진 투명 시트를 포함한 투명 시트와 같은 투명 물체의 광학 검사를 수행하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템 및 방법에 관한 것이다.
광학 검사 시스템 및 방법은 물체가 소정의 제조 명세서를 충족하는지를 평가하기 위해 다양한 각기 다른 타입의 물체를 검사하는데 사용된다. 대부분의 일반적인 타입의 광학 검사 시스템은 물체의 이미지를 형성한 후, 그 이미지를 분석하는데, 즉 이미지에 대한 이미지-프로세싱을 수행한다. 많은 이미지-형성 광학 검사 시스템은 비교적 복잡한데, 즉 이미징을 수행하기 위해 비교적 많은 수의 광학 요소들과 각진 광학 경로를 이용한다. 또한, 많은 이미지-형성 광학 검사 시스템들은 평평한 표면들을 갖는 물체들을 측정하도록 디자인된다.
광학적 검사의 어려움을 증명하고 있는 한 타입의 물체는 유리 시트와 같은 구부러진 투명 시트이다. 그러한 구부러진(즉, 굴곡진) 표면들은 큰 피사계 심도(depth-of-field) 이미징 시스템의 이용을 필요로 한다. 또한, 만약 그러한 구부러진 투명 시트가 크면, 전체 구부러진 투명 시트의 이미지 캡처(capture)의 시도가 어려워진다. 더욱이, 예컨대 5 ㎛ 정도로 매우 작은 결함을 검사하기 위해서는 이미징 시스템의 해상도가 높아야 한다. 불행하게도, 높은 이미징 해상도는 또한 통상의 투명 시트, 특히 구부러진 투명 시트의 두께보다 훨씬 작은 비교적 얕은 심도를 의미한다.
본 개시는 구부러진 투명 시트를 포함한 투명 시트와 같은 투명 물체의 광학 검사를 수행하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 개시의 형태는 전면 및 후면을 갖는 투명 시트에서 적어도 하나의 결함을 측정하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템이다. 그러한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템은 광학 축을 따라 차례로, 상기 광학 축에 따른 방향으로 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 생성하는 레이저 시스템; 상기 광학 축을 따라 배열됨과 더불어, 상기 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 수신하고 그로부터 시준된 레이저-라인 빔을 형성하는 원통형 광학 시스템; 상기 원통형 광학 시스템의 하류에 그리고 인접하여 배열됨과 더불어, 상기 투명 시트가 통상 상기 광학 축에 수직인 방향으로 이동됨에 따라 상기 시준된 레이저-라인 빔이 투명 시트의 일부 및 적어도 하나의 결함을 통과하도록 투명 시트를 지지하고 상기 시준된 레이저-라인 빔에 대해 투명 시트를 이동시키도록 채용된 이동가능 지지 부재; 및 투명 물체의 적어도 하나의 결함을 나타내는 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시(signature)를 갖는 간섭 이미지를 생성하도록 투명 물체를 통해 그리고 적어도 하나의 결함을 통해 전달된 상기 시준된 레이저-라인 빔을 수신하기 위해 상기 광학 축을 따라 그리고 상기 이동가능 지지 부재의 하류에 배열된 라인-스캔 센서 시스템으로 이루어진다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템이며, 여기서 상기 라인-스캔 센서 시스템은 프레임 그래버(frame grabber)에 동작가능하게 연결된 라인-스캔 센서를 포함하고, 여기서 상기 라인-스캔 센서는 선형 디지털 프레임들을 캡처하고 상기 프레임 그래버는 투명 시트의 움직임(즉, 이동)에 따라 선형 디지털 프레임들의 캡처를 조정(coordinate)한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템이며, 여기서 라인-스캔 센서 시스템은 프레임 그래버에 동작가능하게 연결되고 간섭 이미지를 형성하기 위해 상기 프레임 그래버로부터 선형 디지털 프레임들을 어셈블리하는 컴퓨터를 더 포함한다. 일 예에 있어서, 상기 컴퓨터는 이 컴퓨터가 선형 디지털 프레임들로부터 간섭 이미지를 형성하게 하고 적어도 하나의 결함에 의해 야기된 광 파워 재분배의 양을 산출하기 위해 간섭 이미지의 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 처리하는 컴퓨터-판독가능 매체에 내장된 명령들로 구성된다. 일 예에 있어서, 상기 컴퓨터는 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시에 기초하여 적어도 하나의 결함의 하나 또는 그 이상의 특성을 결정하는 컴퓨터-판독가능 매체에 내장된 명령들로 구성된다. 이러한 특성화는 앞서 특성화된 결함으로부터의 코히어런트 결함 표시의 데이터베이스를 참조하여 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 형태는 투명 시트의 적어도 하나의 결함을 특성화하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템이다. 그러한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템은 본질적으로 광학 축을 따라 차례로, 상기 광학 축을 따라 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 생성하는 레이저 시스템; 상기 광학 축을 따라 배열됨과 더불어, 상기 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 수신하고 그로부터 시준된 레이저-라인 빔을 형성하는 원통형 광학 시스템; 통상 상기 광학 축에 수직인 방향으로 투명 시트를 지지 및 이동시키도록 채용된 이동가능 지지 부재; 및 작업 공간을 규정하기 위해 상기 이동가능 지지 부재에 대해 배열됨과 더불어, 상기 투명 시트를 통해 그리고 상기 작업 공간 내에 파워를 갖는 소정 광학 요소들을 통과하지 않고 적어도 하나의 결함을 통해 전달된 시준된 레이저-라인 빔을 수신하고 상기 적어도 하나의 결함에 대응하는 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 갖는 간섭 이미지를 상기 전달된 시준된 레이저-라인 빔으로부터 형성하도록 채용된 라인-스캔 센서 시스템으로 이루어진다.
본 개시의 다른 형태는 투명 시트에서 적어도 하나의 결함을 검출(또는 검사 및 특성화)하는 비-이미징 방법이다. 그러한 비-이미징 방법은: 통상 레이저-라인 빔에 수직인 방향으로 투명 시트를 이동시키면서 그 투명 시트를 통해 코히어런트 레이저-라인 빔을 전달하는 단계; 라인-스캔 센서 시스템과 투명 시트간 작업 공간을 규정하는 라인-스캔 센서 시스템에 의해 상기 전달된 코히어런트 레이저-라인 빔을 수신 및 검출하는 단계 - 상기 전달된 코히어런트 레이저-라인 빔은 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 포함하는 간섭 이미지를 상기 라인-스캔 센서 시스템이 형성하도록 상기 적어도 하나의 결함 및 작업 공간을 통과하고, 작업 공간 내에 광 파워를 갖는 광학 요소가 없음; 및 상기 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시로부터 적어도 하나의 결함의 하나 또는 그 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
추가의 특징 및 장점들은 이하의 상세한 설명에 기술되며, 부분적으로는 통상의 기술자가 그 설명으로부터 용이하게 알 수 있거나 또는 기재된 설명 및 그 청구항 뿐만 아니라 수반된 도면에 기술된 바와 같은 실시예들을 실시함으로써 알 수 있을 것이다. 상기한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명 모두는 단지 예시일 뿐이며, 청구항의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 기초를 제공하기 위한 것이라는 것을 알아야 한다.
수반되는 도면들은 좀더 잘 이해할 수 있게 하기 위해 제공되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 그러한 도면들은 하나 또는 그 이상의 실시예(들)를 기술하며, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다. 그와 같이, 본 개시는 수반되는 도면을 참조함으로써 이하의 상세한 설명을 좀더 충분히 이해하게 될 것이다:
도 1a는 구부러진 전면 및 후면을 갖는 예시의 투명 시트의 상승도이고;
도 1b는 거의 동심의 상면 및 하면을 갖는 예시의 시트를 나타내는, 라인 a-a를 따라 취해진 도 1a의 투명 시트의 단면도이고;
도 2는 도 1a 및 1b에 나타낸 것과 같은 투명 시트를 광학적으로 검사하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템의 예시의 실시예의 개략도이고;
도 3은 투명 시트에 대해 시준된 레이저-라인 빔의 스캐닝을 유효하게 실현하기 위해 레일을 따라 x-방향으로 이동하는 이동가능 스테이지에 의해 이동가능하게 지지된 투명 시트의 전면도이고;
도 4는 도 3의 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템에 의해 캡처되고, 2개의 예시의 코히어런트 결함 표시를 나타내는 예시의 간섭 이미지의 개략도이고;
도 5는 원통형 광학 시스템으로서 단일의 평면-볼록 렌즈 요소를 채용한 예시의 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템을 이용하여 캡처된 실제 간섭 이미지의 코히어런트 결함 표시의 확대도이고;
도 6은 투명 시트에서 센서 평면까지의 거리가 그 센서 평면에 기록된 코히어런트 결함 표시의 크기를 어떻게 변경하는지를 나타내는, 시준된 레이저-라인 빔 및 그것의 거의 평평한 파면들, 전송된 레이저 빔 및 그 기준 파면들, 그리고 재지향된 광 부분 및 그 파면들에 따른 예시의 투명 시트의 확대 개략도이고;
도 7a는 예시의 코히어런트 결함 표시가 백그라운드 강도(IBG)에 따라 광 에너지를 어떻게 재분배하는지 그리고 이러한 에너지 재분배가 결함을 검출 및 특성화하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내는, 예시의 간섭 이미지의 단면에 대한 강도 I(x) 대 간섭 이미지 위치 x의 개략 플롯이고;
도 7b는 2개의 코히어런트 결함 표시 및 백그라운드 강도(IBG)를 나타내는 실제 간섭 이미지에 대한 도 7a와 유사한 강도 I(x) 대 간섭 이미지 위치 x의 플롯이고;
도 8은 투명 시트의 그래픽 표시와 연관되어 나타낸 측정된 결함들의 예시의 그래픽 표시를 포함하는 예시의 디스플레이의 전면도이며;
도 9a 및 9b는 원통형 광학 시스템이 없는 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템의 예시의 실시예를 나타낸다.
이제 수반되는 도면들에 기술된 예들을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 상세한 설명이 이루어진다. 가능한 한, 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분에는 동일하거나 유사한 참조번호 및 부호가 사용된다. 도면들은 반드시 일정한 척도로 정해지지 않으며, 통상의 기술자라면 도면들이 본 개시의 핵심 형태들을 기술하기 위해 단순화되었다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하 기술된 바와 같은 청구항들은 본 상세한 설명에 포함되어 그 일부를 구성한다.
본원에 언급된 소정의 공개 또는 특허 문헌의 그 전체 개시 내용은 참조를 위해 포함된다.
데카르트 좌표들이 참조를 위해 일부 도면에 나타나 있으며, 방향 또는 방위로 한정하려는 것은 아니다.
용어 "상류" 및 "하류"는 광 이동 방향에 대한 아이템의 상대적 위치를 나타내기 위해 본원에 사용되었으며, 여기서 아이템 B가 아이템 A의 하류일 때, 광은 먼저 아이템 A로 입사하고, 그 다음 아이템 B로 입사한다. 이러한 경우, 아이템 A는 아이템 B의 상류에 있다고 말할 수 있다.
도 1a는 예시의 투명 시트(10)의 상승도이다. 그러한 투명 시트(10)는 대향하는 전면 및 후면(12 및 14)과 외부 에지(15)를 구비한 바디(11)를 갖춘다. 일 예에 있어서, 전면 및 후면(12 및 14)은 평평할 수 있고 서로 거의 평행할 수 있으며, 반면 다른 예들에서는 그 전면 및 후면의 어느 하나 또는 그 모두가 굴곡을 가질 수 있다. 일 예에 있어서, 그러한 전면 및 후면(12 및 14)은 도 1a의 예시의 투명 시트로 나타낸 바와 같이 거의 동심의 굴곡을 갖는다. 그와 같은 경우에 있어서, 한 방향의 투명 시트의 단면은 예컨대 도 1a의 a-a를 따라 취해진 도 1b의 단면도로 나타낸 바와 같이 거의 평행한 전면 및 후면(12 및 14)을 나타낸다.
다른 예들에서, 전면 및 후면(12 및 14)의 어느 하나 또는 그 모두는 한 방향으로 굴곡을 갖는다. 그와 같은 투명 시트는 거의 일정한 두께(THS)를 가질 수 있다. 다른 예의 투명 시트(10)는 가변의 두께(THS)를 가질 수 있다.
일 예에 있어서, 투명 시트(10)는 화학적으로 강화된 유리와 같은 유리로 이루어진다. 화학적으로 강화된 클레스의 예는 뉴욕 코닝의 코닝사에 의해 만들어진 Gorilla® 유리이다. 다른 예의 투명 시트(10)들은 청정한 플라스틱, 열가소성 물질, 폴리머, 수지, 유리 라미네이트 등으로 만들어지는데, 일반적으로 시트로서 형성될 수 있는 소정의 투명 재료로 만들어진다.
도 1a 및 1b는 전면(12) 상에 존재하는 예시의 결함(16)을 나타낸다. 다른 결함(16)들이 전면(12) 위 또는 내에 존재할 뿐만 아니라 후면(14) 위 또는 내에 존재할 것이다. 또한 결함(16)들은, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 예컨대 함유물, 버블 등으로 바디(11) 내에 존재할 수도 있다. 또한 도 1b는 전면 상에 볼록 결함(16) 뿐만 아니라 후면(14) 상에 만입 또는 오목 결함을 나타낸다. 결함(16)들은 일반적으로 볼록부, 함몰부, 톱니형 결각부, 오목부, 버블, 함유물, 표면 먼지, 미립자 등을 포함할 수 있다.
투명 시트(10)는 다양한 각기 다른 형태를 가질 수 있다. 도 1a 및 1b의 예시의 투명 시트(10)는 길이 LS, 높이 HS, 및 상술한 두께 THS를 갖는다. 전면 및 후면(12 및 14)의 굴곡은 구형일 수 있고, 구형이 아닐 수도 없다. 예컨대, 투명 시트(10)는 원통형, 도넛형 등일 수 있다. 일 예에 있어서, 전면 및 후면(12 및 14)은 일 예에서 5% 이하(예컨대, 도 1b 참조), 다른 예에서 2% 이하, 그리고 또 다른 예에서 1% 이하로 평행함이 다른 거의 동심의 원통형 표면들이다.
도 2는 투명 시트(10)의 광학 검사를 수행하기 위한 예시의 비-이미징 코히어런트 라인-스캐닝 시스템("시스템")(50)의 개략도이다. 시스템(50)은 z-방향으로 이어지는 광학 축(A1)을 갖는다. 시스템(50)은 광학 축(A1)을 따라 배열된 레이저 시스템(60)을 포함한다. 일 예에 있어서, 레이저 시스템(60)은 거의 x-방향으로 시준되고 y-방향으로 발산되는 좁은 코히어런트 발산 레이저-라인 빔(62D)을 레이저 시스템이 방출하도록 배열된 하나 도는 그 이상의 광학 요소(61) 및 레이저 소스(LS)를 포함한다. 예시의 레이저 소스(LS)는 적어도 하나의 다이오드 레이저를 포함한다. 다른 타입의 레이저가 레이저 소스(LS)로서 채용될 수도 있다.
일 예에 있어서, 발산 레이저-라인 빔(62D)은 약 0.25" 또는 0.5" 또는 약 0.375"의 x-방향의 빔 폭(WB)을 갖는다. 일 예에 있어서, 레이저-라인 빔(62D)을 발산시키게 하는 하나 또는 그 이상의 광학 요소(61)가 레이저 시스템(60)의 바로 하류에 배열될 수 있다. 도 2의 예시의 시스템(50)에 있어서, 하나 또는 그 이상의 요소(61)는 레이저 시스템(60) 내에 있다.
또한 시스템(50)은 레이저 시스템(60)의 하류에 광학 축(A1)을 따라 배열되고 발산 레이저-라인 빔(62D)을 수신하도록 구성된 원통형 광학 시스템(70)을 포함한다. 일 예에 있어서, 원통형 광학 시스템(70)은 단일의 광학 요소(71)로 이루어진다. 예시의 단일의 광학 요소(71)는 전면 및 후면(72 및 74)을 갖춘 평면-볼록 원통형 렌즈이다. 일 예에 있어서, 그러한 평면-볼록 원통형 렌즈는 레이저 소스(60)를 마주대하는 평평한 전면(72) 및 볼록한 후면(74)을 갖춘다. 원통형 광학 시스템(70)은 일반적으로 도 2에 나타낸 바와 같은 y-방향과 같은 방향으로 빔의 시준(collimation)을 수행하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같은 단일의 평면-볼록 원통형 렌즈(71)를 사용하는 장점은 단순하고, 저렴하고, 콤펙트하면서 실행이 용이한 시스템(50)을 만들게 한다는 것이다.
도 3은 원통형 광학 시스템(70)의 후면(74)에 인접하여 존재하고 그로부터 공간 이격된 이동가능 지지 부재(80)의 전면도이다. 이동가능 지지 부재(80)는 투명 시트(10)를 동작가능하게 지지(예컨대, 유지)하고 x-방향, 즉 어느 방향이든 광학 축(A1)에 거의 수직인 방향으로 투명 시트를 이동하도록 구성된다. 일 예에 있어서, 이동가능 지지 부재(80)는 투명 시트(10)를 유지하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 유지부(84) 및 베이스(82)를 포함한다. 일 예에 있어서, 유지부(84)들은 전면 및 후면(12 및 14)의 아주 작은 부분이 가려지거나 또는 가려지지 않도록 투명 시트(10)의 대향하는 에지(15)들을 그립(grip)하도록 구성된다. 일 예에 있어서, 이동가능 지지 부재(80)는 정확한 위치맞춤 능력을 갖는 이동 스테이지를 포함한다.
일 예에 있어서, 베이스(82)는 레일(86)을 따라 +x 및 -x 방향(화살표 AR로 나타낸 바와 같이)으로 이동하도록 구성된다. 일 예에 있어서, 이동가능 지지 부재(80)의 위치는 또한 z-방향 및 y-방향으로도 조절될 수 있다. 예시의 이동가능 지지 부재(80)는 기준 위치(예컨대, 축 A1)에 대한 이동가능 지지 부재의 위치를 측정하는 위치-측정 장치(81)(예컨대, 선형 인코더; 도 2 참조)를 포함한다.
다시 도 2에 따르면, 시스템(50)은 또한 이동가능 지지 부재(80)의 하류에 광학 축(A1)을 따라 배열된 라인-스캔 센서(100)를 포함한다. 라인-스캔 센서(100)는 일 예에서 도 2의 확대 삽입도로 나타낸 바와 같이 픽셀(104)들의 단일 칼럼(103)을 포함하는 감광면(102; photosensitive surface)을 갖춘다.
시스템(50)은 이동가능 지지 부재(80)와 라인-스캔 센서(100) 사이에, 즉 투명 시트가 이동가능 지지 부재 상에 지지될 때 투명 시트(10)와 라인-스캔 센서간 작업 공간(WS)에 광 파워를 갖는 광학 요소를 갖추지 않는다는 것을 염두해 두자. 다른 예에 있어서, 작업 공간(W2) 내에는 광학 요소가 전혀 존재하지 않는다(즉, 플레이트, 평판 필터 등과 같은 광 파워가 없는 것들에서 조차). 라인-스캔 센서(100)는 투명 시트가 이동가능 지지 부재(80)에 의해 지지될 때 투명 시트(10)의 후면(14)으로부터의 축 작동 거리(d)에 존재한다. 일 예에 있어서, 작동 거리(d)는 0.5 cm ≤ d ≤ 100 cm의 범위가 된다. 일 예에 있어서, 작동 거리(d)는 이동가능 지지 부재(80) 및 라인-스캔 센서(100)의 적어도 하나를 축으로 이동함으로써 조절된다.
또한 시스템(50)은 라인-스캔 센서(100)에 동작가능하게(예컨대, 전기적으로) 연결된 프레임 그래버(110)를 포함한다. 더욱이, 시스템(50)은 상기 프래임 그래버에 동작가능하게(예컨대, 전기적으로) 연결된 컴퓨터(130)를 포함한다. 예시의 라인-스캔 센서(100)는 12,000의 5.2 ㎛ 픽셀(104), 90 kHz 라인 비율 및 1 기가픽셀(gigapixel) 처리량을 갖는다. 그와 같은 라인-스캔 센서의 예로는 캐나다 온타리오의 Teledyne DALSA로부터 이용가능하다. 예시의 프레임 그래버(110)는 또한 Teledyne DALSA로부터 이용가능한 Xcelera-HS PX8 Teledyne 프레임 그래버이다. 예시의 컴퓨터(130)는, 이하 기술하는 바와 같이, 상기 컴퓨터가 프레임 그래버(110)로부터 디지털 프레임들의 처리를 수행하게 하는 펌웨어 및/또는 소프트웨어(즉, 컴퓨터-판독가능 매체에 내장된)로 저장된 명령들을 실행하도록 프로그램가능한 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션이다.
시스템(50)의 동작에 있어서, 레이저 시스템(60)은 통상 원통형 광학 시스템(70) 쪽으로 축(A1)을 따라 이동하는 상술한 발산 레이저-라인 빔(62D)을 생성한다. 원통형 광학 시스템(70)은 좁은 거의 시준된 레이저 빔(62C)을 형성하도록, y-방향의 파워를 가지며, 여기서 상기 시준은 이제 x-방황 및 y-방향 모두로의 시준으로, 즉 완전히 시준된다. 일 예에 있어서, 시준된 레이저-라인 빔(62C)은 빔 높이 HB ＞ HS(도 3 참조)를 갖는다. 예시의 빔 높이 HB는 2" ≤ HB ≤ 12"의 범위가 된다(비록 이러한 범위 밖의 다른 빔 높이들이 투명 시트(10)의 높이(HS)에 따라 사용될 수 있을 지라도). 다른 예시의 실시예에 있어서, 시준된 레이저-라인 빔(62C)은 빔 높이 HB ＜ HS를 가질 수 있지만, 그와 같은 레이저 빔은 투명 시트(10)의 일부만을 측정할 것이다. 예시의 빔 높이(HS)는 약 3"이다.
일 예에 있어서, 시준된 레이저-라인 빔(62C)은 상술한 폭(WB)을 갖는데, 그 폭은 일 예에서 적어도 라인-스캔 센서(100)의 폭 정도이고, 일 예에서 정렬의 용이성을 위해 사실상 더 넓다. 예컨대, 폭 5.2 ㎛의 픽셀(104)을 갖춘 라인-스캔 센서(100)의 경우, 0.25" = 6.35 mm의 빔 폭(WB)이 사용되며, 이는 라인-스캔 센서(100)와 시준된 레이저-라인 빔(62C)의 용이한 정렬을 제공한다. 그러한 빔 폭(WB)에 대한 또 다른 고려사항은 라인-스캔 센서(100)에 요구된 광 파워 또는 에너지 밀도의 양이다. 시준된 레이저-라인 빔(62C)의 예시의 종횡비(RA; aspect ratio)는 RA = HB/WB로 규정될 수 있다. 일 예에 있어서, RA에 대한 실제 하한치는 2"/0.5" = 4이고, 실제 상한치는 12"/0.25" = 48이다. 그러나, 다른 예들에서, RA는 2 정도로 낮을 수 있고 100 또는 1000 또는 50,000 또는 100,000 정도로 높을 수 있으며, 실제 종횡비는 원하는 광 파워, 픽셀(104)들의 크기, 원하는 정렬의 용이성, 투명 시트(10)의 높이(HS) 등과 같은 다수의 요소에 좌우될 것이다.
시준된 레이저-라인 빔(62C)은 이 시준된 레이저-라인 빔이 투명 시트를 스캔하도록 x-방향으로 이동하는 투명 시트(10)에 대한 입사이다. 상기 시준된 레이저-라인 빔(62C)은 투명 시트(10)를 통과하여 계속해서 라인-스캔 센서(100)로 이어진다. 만약 투명 시트(10)가 결함(16)을 갖지 않으면, 투명 시트(10)에 도달하는 광의 강도는 거의 균일하거나 또는 원통형 광학 시스템(70), 투명 시트(10)에서의 대규모 전달 변수 등으로부터와 같이 결함 외에 다른 소스로 야기되는 약간의 불균일성을 갖는다. 예시의 실시예에 있어서, 강도 측정은 강도 베이스라인 또는 백그라운드 강도 판독을 확립하기 위해 결함이 있는 투명 시트(10) 또는 무결함 투명 시트에 상관없이 시스템(50)에 의해 행해질 수 있다.
라인-스캔 센서(100)는 투명 시트(10)를 통해 전달된 시준된 레이저-라인 빔(62C)을 수신하고, 이에 따라 대응하는 전기 검출 신호(SD)를 생성한다. 일 예에서, 검출 신호(SD)는 선형 디지털 프레임의 디지털 비디오 스트림을 구성한다. 검출 신호(SD)는 선형 디지털 프레임을 캡처하고 선택적으로 프레임을 압축하는 프레임 그래버(110)로 전송된다. 다음에, 그 선형 디지털 프레임은 이하 기술한 바와 같이 처리를 위해 컴퓨터(130)로 보내진다.
일 예에 있어서, 라인-스캔 센서(100) 및 프레임 그래버(110)는 시간 지연 인테그레이션(TDI; Time Delay Integration)을 수행하도록 구성된다. TDI 예는 2012년 5월 광 학회지 Photonics Spectra를 통해 "Time delay integration speeds up imaging,"을 명칭으로 한 He 등에 의한 논문 및 USP 6,906,749에 기술되어 있다. TDI 이용의 장점은 시스템(50)의 동작을 위해 필요한 광의 양이 약 한자릿수 정도로 감소될 수 있다. 예시의 실시예에 있어서, 라인-스캔 센서(100)는 예컨대 TDI 모드로 시스템(50)을 사용할 때 픽셀(104)들의 다수의 칼럼(103)을 포함할 수 있다.
일 예에 있어서, 투명 시트(10)가 시준된 레이저-라인 빔(62C)에 대해 이동하는 속도("라인 속도") SL은 20 cm/s ≤ SL ≤ 50 cm/s의 범위가 된다. 상기 나타낸 바와 같이, 예시의 라인-스캔 센서(100)는 90K 프레임/초(second)까지 캡처할 수 있다. 그러한 라인 속도(SL)는 픽셀(104) 크기에 대한 초당 스캔 수(또는 초당 프레임의 수)이다. 이는 시스템(50)이 TDI를 수행하도록 구성되었을 때조차 해당된다. TDI 센서들 모두는 스캔 속도 클럭으로 자동으로 그리고 동시에 각각의 픽셀(104)들의 열(103)에서 이웃하는 픽셀들의 열로 전하를 시프트하기 위한 회로를 포함함으로써, 프레임 그래버(110)와 같이 모든 외부 하드웨어에 대한 단일-열 스캔 장치와 같다. 따라서, 40K 프레임/초의 프레임률에 대해, 라인 속도 SL = 40K·5.2 ㎛ = 208000 ㎛/s = 20.8 cm/s이다. 90K 프레임/초의 프레임률에 대해, 그때의 라인 속도는 SL = 90K·5.2 ㎛ = 468000 ㎛/s = 46.8 cm/s이다.
컴퓨터(130)는 프레임 그래버(110)로부터 (선형) 디지털 프레임들을 수신하여 처리한다. 특히, 컴퓨터(130)는 이하 설명한 2D "간섭 이미지"를 형성하기 위해 디지털 프레임들을 어셈블리한다. 제곱 픽셀(104)이 유지되는 예에서, 라인-스캔 센서(100)의 라인-스캔 속도 및 투명 시트(10)의 이동 속도는 조정된다. 선형 디지털 프레임들의 조정된 캡처는 이동가능 지지 부재(80)의 위치 측정 장치(81)에서 프레임 그래버(110)로 동작 데이터를 제공함으로써 달성된다.
계속해서 도 2를 참조하면, 투명 시트(10)가 결함(16)을 가질 경우, 시준된 레이저-라인 빔(62C; 거의 평평한 파면(63)을 갖는)에서의 광의 일부(62P)는 그 결함의 크기, 형태 및 재료에 대응하는 형태로 그 결함에 의해 재지향될 것이다. 그 재지향된 광 부분(62P)은 연관된 "결함" 파면(65)들을 갖고, 반면 원래부터 평평한 파면(63)들을 갖는 투명 시트(10)를 통과하는 다른 광은 이제 투명 시트(10)에 의해 규정된 형태를 갖는 파면(67)들을 갖는다. 시준된 광 빔(62C)을 형성하는 광이 균일하기 때문에, 두 세트의 파면(65 및 67)들은 "기준" 파면으로 제공하는 파면(67)들과 라인-스캔 센서(100)에서 간섭한다.
투명 시트(10)가 거의 평평한 경우, 기준 파면(67)들은 거의 평평할 것이다. 투명 시트(10)가 거의 구부러진 경우, 기준 파면(67)들은 거의 구부러질(즉, 굴곡질) 것이다. 그러나, 그러한 기준 파면(67)들의 굴곡은 통상 결함(16)에 의해 생성된 결함 파면(65)들의 굴곡보다 훨씬 작을 것이다. 더욱이, 라인-스캔 센서(100)에서 결함 파면(65)들의 그러한 선형 범위(y-방향의)가 비교적 작으므로(예컨대, 수백 μ정도로), 통상 기준 파면(67)들은 이러한 거리에 걸쳐 거의 평평한 것으로 고려될 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 컴퓨터(130)는 상술한 간섭 이미지를 형성하기 위해 프레임 그래버(110)로부터 선형 디지털 프레임들을 어셈블리한다. 상기 간섭 이미지는 기존의 이미지가 아닌데, 즉 그것은 이미지 평면에 물체의 이미지를 형성하는 옵틱들에 의해 형성되지 않는다. 오히려, 그것은 간섭하는 결함과 기준 파면(65 및 67)들의 기록이다. 기존의 관념으로 라인-스캔 센서(100)에서 이미지를 형성하기 위해 작용하는 시스템(50)의 광학 요소는 없다.
도 4는 컴퓨터(130)에 의해 형성된 예시의 간섭 이미지(150)의 개략도이다. 간섭 이미지(150)는 투명 시트(10) 내의 또는 그 상의 2개의 결함에 대응하는 2개의 코히어런트 결함 표시(216)를 포함한다. 도 5는 원통형 광학 시스템(70)을 위한 단일의 평면-볼록 원통형 렌즈(71)를 이용한 예시의 시스템(50)을 이용하여 얻어진 실제 간섭 이미지(150)의 일부이다. 도 5의 간섭 이미지의 코히어런트 결함 표시(216)는 밝은 링 및 어두운 링들에 의해 둘러싸인 어두운 중심을 갖는 도 4에 나타낸 좌측의 간섭 이미지와 닮아 있다.
그러한 코히어런트 결함 표시(216)의 크기 및 형태는 대응하는 결함(16)의 크기 및 형태를 결정하기 위해 평가 및 사용될 수 있다. 예컨대, 도 5에 확대하여 나타낸 그리고 상기 간섭 이미지(150)의 좌측 상의 코히어런트 결함 표시(216)는 함몰부, 만입부, 오목부 등의 형태로 결함(16)을 나타낼 수 있는 어두운 중심을 갖는다. 그와 같은 결함(16)은 광을 분산시켜 어두운 중심을 형성하는 소형의 오목 렌즈와 같이 작용한다.
마찬가지로, 간섭 이미지(150)의 우측 상의 코히어런트 결함 표시(216)는 볼록부의 형태로 결함(16)을 나타낼 수 있는 밝은 중심을 갖는다. 그와 같은 결함(16)은 광을 집중시키도록 작용하여, 밝은 중심을 형성한다. 2개의 코히어런트 결함 표시(216)들의 둥근 형태는 대응하는 결함들 또한 둥근 형태를 갖는 것을 나타내거나, 또는 너무 작아 그것들이 기본적으로 점과 같은 결함인 것으로 나타난다.
투명 시트(10)와 라인-스캔 센서(100)간 작동 거리(d)가 공지됨으로써, 투명 시트(10)의 형태 및 레이저 시스템(60)에 의해 방출된 광(62)의 파장(λ), 대응하는 결함(16)의 크기 및 형태는 종래의 옵틱 기술에서 공지된 표준 간섭 및 회절 방법을 이용하여 합리적인 정도의 정확성으로 결정될 수 있다.
상기 나타낸 바와 같이, 많은 경우 투명 시트(10)는 많은 예에서 기준 파면(67)들이 재지향된 광 부분(62P)과 연관된 파면(65)들과 사실상 간섭하는 파면들의 작은 섹션들에 걸쳐 평평한 것으로 고려될 수 있으므로 평평한 시트와 유사해질 수 있다.
예컨대, 도 4의 우측 코히어런트 결함 표시(216)는 원형 개구를 갖는 이미징 시스템의 초점의 에어리(Airy) 회절 패턴과 닮는다. 개구와 이 개구 폭(D)의 작동 거리(d) 및 이미징 파장(λ)에 대한 에어리 회절 패턴의 중심에서 제1링에 대한 바깥쪽으로의 거리(r)와 관련된 식은 r
Figure pct00001
1.22dλ/D이다. 시스템(50)에 있어서, 파라미터 d 및 λ는 공지되어 있으며, r은 간섭 이미지(150)로부터 측정된다. 직경 D는 결함(16)의 크기(직경)에 대응하고, 작동 거리(d)는 결함에서 라인-스캔 센서(100)의 감광면까지의 (대략)거리이다.
따라서, 코히어런트 결함 표시(216)가 반경 r = 100 ㎛를 갖도록 측정된 중심 디스크를 가질 때, 파장 λ = 0.633 ㎛(HeNe 레이저 파장)이면, 그리고 작동 거리(d)가 2 cm = 2×104 ㎛이면, 결함(16)의 직경(D)은 약 D = 1.22dλ/r = (1.22)(2×104 ㎛)(0.633 ㎛)/(100 ㎛)
Figure pct00002
154 ㎛이다. 따라서, 에어리 패턴에 대한 간단한 근사식은 결함(16)들의 크기 및 형태를 추정하는 하나의 방법을 나타낸다. 좀더 정밀한 회절-기반 방법들 또한 사용될 수 있다.
도 6은 투명 시트(10), 시준된 레이저-라인 빔(62C) 및 그 평평한 파면(63)들, 투명 시트를 통과하는 평평한 파면들에 의해 형성된 기준 파면(67)들, 및 재지향된 광 부분(62P)과 연관된 재지향된 또는 결함 파면(65)들을 나타내는 시스템(50)의 확대 개략도이다. 센서 평면(SP)에 대한 2개의 다른 작동 거리(d) 또한 나타나 있다. 그러한 작동 거리(d)가 더 커짐에 따라, 코히어런트 결함 표시(216)의 크기는 더 커지지만, 그 강도는 더 작아진다. 따라서, 상기 작동 거리(d)는 대응하는 선택 범위 내 크기를 갖는 결함(16)을 찾을 때 코히어런트 결함 표시(216)가 선택 범위 내에 속하는 크기를 갖는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 상기 작동 거리(d)는 또한 코히어런트 결함 표시(216)가 선택 강도 또는 최소 임계치 강도를 갖도록 선택될 수 있다.
도 7a는 도 6에 나타낸 바와 같은 예시의 코히어런트 결함 표시(216)의 단면도에 대한 거리 x 대 강도 I(x)의 개략 플롯이다. 도 7a의 플롯은 재지향된 광 부분(62P)이 어떻게 광 에너지를 센서 평면(SP)으로 그리고 이에 따라 라인-스캔 센서(100)에 걸쳐 재분배하는지를 나타낸다. 또한 도 7a에는 백그라운드 강도 또는 기준 강도(IBG)가 나타나 있다. 상기 기술한 바와 같이, 그러한 백그라운드 강도(IBG)는 투명 시트(10) 제공없이, 또는 공지의 (기준) 교정 투명 시트, 예컨대 결함이 없는 투명 시트에 따라 측정될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터(130)는 재분배되는 광 파워의 양을 결정하기 위해 간섭 이미지(150)를 처리하도록 구성된다. 예컨대, 상기 컴퓨터(130)는 백그라운드 강도(IBG)에 대한 강도 커브(I(x) 또는 I(x,y)) 하의 영역의 양을 찾기 위해 1차원 또는 2차원 인테그레이션(integration)을 수행하도록 구성될 수 있다(예컨대, 컴퓨터 판독가능 매체에 내장된 명령들을 통해).
도 7b는 도 7a와 유사하고, 원통형 광학 시스템(70)을 위한 단일의 평면-볼록 원통형 렌즈(71)를 채용한 예시의 시스템(50)을 이용하여 취해진 실제 간섭 이미지(150)로부터 얻어진 데이터에 대한 x 대 강도 I(x)의 플롯이다. 도 7b에는 2개의 코히어런트 결함 표시들간 백그라운드 강도(IBG)와 관련된 강도의 약간의 변화가 있는 하나의 비교적 큰 코히어런트 결함 표시(216) 및 하나의 비교적 작은 코히어런트 결함 표시가 나타나 있다.
강도가 watts/m2으로 규정된 경우에, 코히어런트 결함 표시(216)의 2차원 강도 I(x,y)의 인테그레이션은 그러한 코히어런트 결함 표시와 연관된 watts = Joules/second의 재분배된 광 파워의 양을 산출한다. 그러한 측정된 파워의 양은 결함(16)들을 특성화하는데 사용될 수 있으며, "좀더 강한(즉, 더 큰)" 결함은 더 큰 재분배된 파워의 양을 야기한다. 일 예에 있어서, 그러한 재분배된 광 파워의 양은 확실히 신중하게 고려되도록 대응하는 결함(216)에 대한 소정 임계치를 초과해야 한다.
따라서, 시스템(50)을 이용하여 투명 시트(10)의 광학 검사를 수행하는 예시의 방법은 아래의 기본 단계들을 포함한다. 제1단계는 교정 단계이다. 이 단계는 백그라운드 강도(IBG)를 얻기 위해 상술한 백그라운드 교정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이 단계는 또한 라인-스캔 센서(100)의 이득 및 암전류 교정(즉, 영점 조정), 및 사용될 레이저 파워의 양 설정을 포함할 수 있다. 예시의 실시예에 있어서, 시준된 레이저-라인 빔의 파워의 양은 라인-스캔 센서(100)의 포화 레벨의 약 1/2로 설정된다. 일 예에 있어서, 레이저 시스템(60)은 50 mW의 최대 출력 파워를 갖는다. 그러한 출력 파워의 양은 레이저에 연결된, 선택적으로 컴퓨터(130; 도 2 참조)에 연결된 전원(54)에 의해 조절될 수 있다.
제2단계는 라인-스캔 센서(100) 및 프레임 그래버(110)에 의해 프레임을 캡처하도록 상기 기술한 바와 같이 시준된 레이저-라인 빔(62C)으로 투명 시트(10)를 스캐닝하는 단계를 포함한다.
제3단계는 하나 또는 그 이상의 코히어런트 결함 표시(216)를 포함하는 간섭 이미지(150)를 얻기 위해 컴퓨터(130)를 이용하여 디지털 프레임을 처리(어셈블리)하는 단계를 포함한다.
제4단계는 코히어런트 결함 표시를 야기하는 하나 또는 그 이상의 결함(16)을 검출 및 특성화하기 위해 간섭 이미지(150)에서의 코히어런트 결함 표시(216)들을 처리하는 단계를 포함한다. 그러한 특성화는 크기, 형태, 타입(예컨대, 볼록부, 함몰부, 톱니형 결각부, 오목부, 버블, 함유물, 표면 먼지, 미립자 등), 위치(z 위치를 포함하는, 즉 표면 또는 내부 결함을 포함하는), 수, 및 분포(예컨대, 결함 맵, 크기 분포 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 컴퓨터(130)는 또한 하나 또는 그 이상의 결함(16)을 위치시키기 위한 기준으로 제공하도록 투명 시트(10)의 하나 또는 그 이상의 에지(15)를 확립하도록 간섭 이미지를 처리한다. 또한 그러한 방법은 예컨대 이하 기술한 바와 같이 그래픽 디스플레이를 통해 최종-사용자에게 그러한 결함 특성화의 결과를 디스플레이하는 컴퓨터(130)를 포함할 수 있다.
예시의 실시예에 있어서, 다양한 다른 타입 및 크기의 코히어런트 결함 표시(216)들이 검출 및 측정된 후, 코히어런트 결함 표시(216)들을 공지된 타입 및 크기의 결함(16)들과 관련시키는 데이터베이스를 생성하기 위해 대응하는 결함(16)들이 곧바로 측정(현미경, 간섭계, 조면계(profilometer) 등을 이용하여)된다. 이러한 데이터베이스는 간섭 이미지(150)의 처리에 도움을 주고 그들 코히어런트 결함 표시들에 기초하여 결함들의 특성화를 용이하게 하기 위해 컴퓨터(130)에 포함될 수 있다. 일 예에 있어서, 결함(16)들은 이들의 중요도에 기초하여 넘버링 시스템 또는 스케일에 의해 특성화될 수 있다. 일 예에 있어서, 컴퓨터(130)는 이 컴퓨터가 간섭 이미지를 처리하고 상기 기술된 결함 검출 및 특성화를 수행하게 하는 컴퓨터-판독가능 매체(예컨대, 소프트웨어)에 내장된 명령들을 포함한다.
예시의 실시예에 있어서, 투명 시트(10)가 회전(예컨대, 90°로) 및 재측정된 후, 그러한 대응하는 회전된 간섭 이미지(150)들은 비회전 및 회전 측정들에 대해 그 측정된 결함(216)을 관련시키기 위해 분석 및 비교될 수 있다. 이러한 형태의 광학 검사 방법은 결함 검출의 실패의 수를 감소시킨다.
도 8은 투명 시트(10)의 그래픽 표시(10')와 관련하여 나타낸 결함(16)들의 예시의 그래픽 표시(16')들을 포함하는 디스플레이(250)의 전면도이다.
도 9a 및 9b는 원통형 광학 시스템(70)을 포함하지 않는 예시 시스템(50)의 예시 실시예를 나타낸다. 도 9a는 도 9b에서보다 라인-스캔 센서(100)에 더 가까운 투명 시트를 나타낸다. 도 9a 및 9b에 나타낸 시스템(50)의 구성에 있어서, 파면(63)들은 평평하지 않고 대신 거의 원통형이다. 따라서, 완전히 시준된 레이저-라인 빔(62C)을 이용한다기 보다는, 오히려 발산 레이저-라인 빔(62D; x-방향으로만 시준된)이 사용된다.
따라서 파면(63)을 갖는 발산 레이저-라인 빔(62D)은 레이저 시스템(60)에서 투명 시트(10)로 방해받지 않고 이동하며, 여기서 그 빔의 일부는 결함(16)과 상호작용함으로써, 결함 파면(65)들과 함께 편향된 광(62P)을 생성한다. 투명 시트(10)에 의해 전달된 발산 레이저-라인 빔(62D)의 편항되지 않은 부분은 기준 파면(67)을 갖는다(기준 파면(67)들의 중심부만 설명의 용이성을 위해 나타냄). 발산 레이저-라인 빔(62D)은 시준된 레이저-라인 빔(62C)과 연계하여 상기 기술한 것과 동일한 폭(WB)을 가질 수 있다.
따라서, 시준된 레이저-라인 빔(62C)가 사용된 실시예와 연계하여 상기 기술한 바와 같이, 결함(16)은 발산 레이저-라인 빔(62D)의 일 부분(62P) 및 대응하는 결함 파면(65)들이 결함의 크기, 형태 및 재료에 대응하는 형태로 그 결함에 의해 재지향되게 한다. 편향된 광 부분(62P)은 라인-스캔 센서(100)에서 기준 파면(65 및 67)들과 결함의 간섭을 통해 검출된다. 그러한 검출은, 도 9a 및 9b를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 작동 거리(d)에 따른 주어진 y-위치에 중심이 있는 영역에 걸쳐 발생한다.
도 9b에 있어서, 그러한 좀더 큰 작동 거리(d)는 좀더 높은 y-위치에 위치되는 편향된 광 부분의 중심(예컨대, 중앙)을 제공하며, 그 편향된 광 부분(62P)은 또한 라인-스캔 센서(100)의 좀더 큰 부분을 통해 확산된다. 그러한 작동 거리(d)가 동일하게 유지되면, 이러한 변위 결과를 보상할 필요가 없고, 이에 따라 상기 기술한 실시예들에서 원통형 광학 시스템(70) 및 이에 따른 시준된 레이저-라인 빔(62C)을 사용할 필요가 없어진다.
도 9a 및 9b의 예시 시스템(50)에 의해 얻어진 그러한 코히어런트 결함 표시(216)들은 기본적으로, 발산 레이저-라인 빔(62D)의 발산을 고려하여, 원통형 광학 시스템(70)을 이용하는 시스템(50)과 연계하여 상기 기술한 바와 같은 동일한 형태 및 방법으로 처리된다. 또한 시스템(50)의 교정은 본질적으로 원통형 광학 시스템(70)을 이용하는 시스템(50)과 연계하여 상기 기술한 바와 같은 동일한 형태로 수행될 수 있다.
본원에 기술한 바와 같은 개시의 바람직한 실시예들에 대한 다양한 변형이 수반된 청구항에 규정된 바와 같은 개시의 사상 또는 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 수반된 청구항 및 그 등가물들의 범주 내에서 제공된 변형 및 변경들을 커버한다.

Claims (20)

  1. 전면 및 후면을 갖는 투명 시트에서 적어도 하나의 결함을 측정하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템으로서, 상기 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템은 광학 축을 따라 차례로:
    상기 광학 축에 따른 방향으로 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 생성하는 레이저 시스템;
    상기 광학 축을 따라 배열됨과 더불어, 상기 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 수신하고 그로부터 시준된 레이저-라인 빔을 형성하는 원통형 광학 시스템;
    상기 원통형 광학 시스템의 하류에 그리고 인접하여 배열됨과 더불어, 상기 투명 시트가 통상 상기 광학 축에 수직인 방향으로 이동됨에 따라 상기 시준된 레이저-라인 빔이 투명 시트의 일부 및 적어도 하나의 결함을 통과하도록 투명 시트를 지지하고 상기 시준된 레이저-라인 빔에 대해 투명 시트를 이동시키도록 채용된 이동가능 지지 부재; 및
    투명 물체의 적어도 하나의 결함을 나타내는 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 갖는 간섭 이미지를 생성하도록 투명 물체를 통해 그리고 적어도 하나의 결함을 통해 전달된 상기 시준된 레이저-라인 빔을 수신하기 위해 상기 광학 축을 따라 그리고 상기 이동가능 지지 부재의 하류에 배열된 라인-스캔 센서 시스템으로 이루어지는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 라인-스캔 센서 시스템은 프레임 그래버(frame grabber)에 동작가능하게 연결된 라인-스캔 센서를 포함하고, 상기 라인-스캔 센서는 선형 디지털 프레임들을 캡처하고 상기 프레임 그래버는 투명 시트의 움직임에 따라 선형 디지털 프레임들의 캡처를 조정하는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 라인-스캔 센서 시스템은 프레임 그래버에 동작가능하게 연결되고 간섭 이미지를 형성하기 위해 상기 프레임 그래버로부터 선형 디지털 프레임들을 어셈블리하는 컴퓨터를 더 포함하는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 컴퓨터는 이 컴퓨터가 적어도 하나의 결함에 의해 야기된 광 파워 재분배의 양을 산출하기 위해 간섭 이미지의 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 처리하게 하는 컴퓨터-판독가능 매체에 내장된 명령들로 구성되는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저 시스템은 적어도 하나의 다이오드 레이저를 포함하는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    투명 시트는 유리를 포함하는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    투명 시트의 전면 및 후면의 적어도 하나는 굴곡을 갖는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    원통형 광학 시스템은 단일의 원통형 광학 요소로 이루어지는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    단일의 원통형 광학 요소는 평면-볼록 원통형 렌즈인, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  10. 투명 시트의 적어도 하나의 결함을 특성화하기 위한 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템으로서, 상기 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템은 본질적으로:
    광학 축을 따라 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 생성하는 레이저 시스템;
    상기 광학 축을 따라 배열됨과 더불어, 상기 코히어런트 발산 레이저-라인 빔을 수신하고 그로부터 시준된 레이저-라인 빔을 형성하는 원통형 광학 시스템;
    통상 상기 광학 축에 수직인 방향으로 투명 시트를 지지 및 이동시키도록 채용된 이동가능 지지 부재; 및
    작업 공간을 규정하기 위해 상기 이동가능 지지 부재에 대해 배열됨과 더불어, 상기 투명 시트를 통해 그리고 상기 작업 공간 내에 파워를 갖는 소정 광학 요소들을 통과하지 않고 적어도 하나의 결함을 통해 전달된 시준된 레이저-라인 빔을 수신하고, 상기 적어도 하나의 결함에 대응하는 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 갖는 간섭 이미지를 상기 전달된 시준된 레이저-라인 빔으로부터 형성하도록 채용된 라인-스캔 센서 시스템으로 이루어지는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 라인-스캔 센서 시스템은 라인-스캔 센서, 상기 라인-스캔 센서에 동작가능하게 연결된 프레임-그래버, 및 상기 프레임 그래버에 동작가능하게 연결된 컴퓨터를 포함하는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    원통형 광학 시스템은 단일의 원통형 렌즈 요소로 이루어지는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  13. 청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    투명 시트는 유리를 포함하는, 비-이미징 코히어런트 라인 스캐너 시스템.
  14. 투명 시트에서 적어도 하나의 결함을 검출하는 비-이미징 방법으로서, 상기 비-이미징 방법은:
    통상 레이저-라인 빔에 수직인 방향으로 투명 시트를 이동시키면서 그 투명 시트를 통해 코히어런트 레이저-라인 빔을 전달하는 단계;
    라인-스캔 센서 시스템과 투명 시트간 작업 공간을 규정하는 라인-스캔 센서 시스템에 의해 상기 전달된 코히어런트 레이저-라인 빔을 수신 및 검출하는 단계 - 상기 전달된 코히어런트 레이저-라인 빔은 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시를 포함하는 간섭 이미지를 상기 라인-스캔 센서 시스템이 형성하도록 상기 적어도 하나의 결함 및 작업 공간을 통과하고, 작업 공간 내에 광 파워를 갖는 광학 요소가 없음; 및
    상기 적어도 하나의 코히어런트 결함 표시로부터 적어도 하나의 결함의 하나 또는 그 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함하는, 비-이미징 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    레이저-라인 빔은 완전히 시준된, 비-이미징 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    원통형 광학 시스템을 통해 발산 레이저-라인 빔을 통과시킴으로써 상기 완전히 시준된 레이저-라인 빔을 형성하는 단계를 더 포함하는, 비-이미징 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    원통형 광학 시스템은 단일의 원통형 광학 요소로 이루어지는, 비-이미징 방법.
  18. 청구항 14 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 특성은 적어도 하나의 결함의 크기, 형태 및 위치 중 적어도 하나를 포함하는, 비-이미징 방법.
  19. 청구항 14 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    투명 시트 없이 또는 기준 투명 시트에 따라 백그라운드 측정을 행하는 단계; 및
    간섭 이미지로부터 백그라운드 측정을 제외하는 단계를 더 포함하는, 비-이미징 방법.
  20. 청구항 14 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    라인-스캔 센서 시스템은 라인-스캔 센서 및 프레임 그래버를 포함하고, 상기 방법은 투명 시트의 이동에 따라 선형 디지털 프레임들의 캡처를 조정하기 위해 프레임 그래버를 이용하는 단계를 포함하고, 간섭 이미지를 형성하기 위해 선형 디지털 프레임들을 조합하는 단계를 더 포함하는, 비-이미징 방법.
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