面特性。
[0027]参见图2，用于测量表面不均匀度的系统和设备100包括至少一个光源102，该光源发射询问光束104。根据待分析表面的类型，合适的光源102可以在大范围内变化，但具有良好限定的波前的光源(诸如，激光器)是特别优选的，并且合适的激光器包括He-Ne激光器、二极管激光器等。
[0028]询问光束104经过任选的透镜系统106，透镜系统106进一步扩展光束，以覆盖样本材料112的表面110上所选择的样本区域108。如果多个询问光束104被用作光源102，则透镜系统106可能不必充分扩展光束来覆盖样本区域108。
[0029]例如，本文所述的分析方法和设备特别良好地适于(但不限于)检测样本材料112的幅材状卷的表面。一般来讲，幅材卷可包含制成的幅材材料，幅材材料可以是在一个方向(幅材横维方向)上具有固定尺寸并且在正交方向(顺维方向)上具有预定或未定长度的任何片材状材料。可以使用系统100进行有效分析的幅材材料的例子包括(但不限于)透射性或反射性样本材料112，其中表面110对于光源102发射的光不是高度散射的。例子包括金属、纸张、织物、非织物、玻璃、聚合物膜、柔性电路或它们的组合。金属可包括例如钢或铝之类的材料。织造材料一般包括各种织物。非织物包括以下材料，例如纸张、过滤介质或绝缘材料。膜包括例如透明和不透明的聚合物膜，包括复合膜和带涂层的膜。
[0030]表面110包括可遍布样本材料112的大面积的不均匀的因素，诸如(例如)斑点、波纹、成束、条痕和变形(在图2中未示出)。光源102和透镜系统106可被选定为针对特定的表面分析应用提供合适尺寸的样本区域108。
[0031]二维光束114透射通过样本材料112的表面110和/或被其反射，此后入射到透镜120的阵列上。透镜阵列120可以是线性的或二维的，包括合适数量和布置的透镜元件122，透镜元件122在本文中可被称为小透镜，用于捕集被透射或反射的光束114的至少一部分。虽然透镜阵列120可以是任何合适的尺寸和形状，但透镜阵列120的尺寸和形状被优选地选择，使得透镜阵列120中的所有小透镜122被透射的光束114填充。如果透射的多个光束114被用作光源102，则透镜阵列120中的小透镜优选地被布置成使得来自透镜系统106 (如果存在)的角散度和由样本材料112造成的角偏差量的组合没有造成透射的多个光束入射到单个小透镜上或者入射到小透镜之间的区域中。多个透镜阵列120会可选地彼此相邻地布置，以匹配透射的光束114的尺寸。
[0032]小透镜122中的每个包括被选定用于产生焦点150的弯曲表面，并且由透镜阵列120产生的焦点152的二维阵列是表面110的样本区域108中的特征的特性。在图2中示出的实施例中，用成像透镜系统130在包括(例如)CCD或CMOS相机134的合适传感器系统132上将焦点152的阵列成像。
[0033]传感器系统132包括处理器136，处理器136可以在相机134内部、外部或者远离相机134。处理器136包括存储器中存储的焦点154的基准阵列。焦点154的基准阵列是由使用基本上没有不均匀缺陷的基准样本材料112的设备100之前进行的分析产生的，或者可基于理想样本材料的行为的理论模型来计算。
[0034]样本区域108的任意部分中的不均匀缺陷造成透射通过样本材料112的那部分的光的变化，所述光是通过小透镜阵列120中下面的小透镜122收集的。例如，样本区域108中的不均匀缺陷可造成询问光束的角向挠度、角散度或改变的透射率。这些改变会导致相对于焦点的基准阵列的以下中的至少一个的变化:(I)X-Y平面中的焦点的位置；(2)焦点的尺寸；或⑶焦点的强度。
[0035]在图2中示出的实施例中，用样本区域108下面的小透镜122中的至少一些来检测询问光束114的角向挠度，当与处理器136的存储器中存储的焦点154的基准阵列比较时，角向挠度在阵列152中的焦点150之间的X和Y方向中的至少一者中造成对应位移。处理器136利用任何合适的算法将二维阵列152中的每个焦点150在X-Y平面中的位置与其在基准焦点阵列中对应的基准焦点154的位置进行比较。透镜阵列120中的每个小透镜122所产生的焦点150、154的质心区域之间的这个线性位移与样本区域108的对应覆盖区域中的不均匀缺陷的严重性成正比。
[0036]相比于图1A至图1B中示出的点测量设备，图2的设备同时测量多个点，以能够对大样本区域108内的不均匀度进行快速二维映射。焦点150的阵列的二维映射是样本均匀度在两个方向上(例如，在幅材材料中的幅材横维方向和顺维方向上)的真实表示。另外，焦点150的二维阵列偏离焦点154的基准阵列的位移对于在处理器136中使用算法进行处理和解释而言相对简单。
[0037]设备100的感光度主要由两个因素来确定:1)透镜阵列120中的小透镜122的焦距(小透镜122的焦距越长，感光度越高)；和2)传感器系统132的分辨率和处理器136中的用于跟踪焦点150和154之间的质心转移的图像处理器算法。例如，如果点的质心遇到相机134的传感器上的不止单个像素，则处理器136计算位于点内的像素的强度的质心。然后，通过在影响对着阵列中的相邻小透镜的像素区域之前保持多少像素来确定系统的角范围。
[0038]在设备100中，可使用柱状透镜阵列或透镜状透镜阵列来取代透镜阵列，并且可使用线扫描相机来取代CCD或CMOS相机。然而，这个替代实施例只允许在一个方向上(例如，幅材横向上)进行不均匀度测量。
[0039]图3是示出操作图2中的设备以确定材料的样本区域中的不均匀度的水平的方法300的流程图。在步骤302中，至少一个光源的输出光束在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束。在步骤304和306中，透射通过样本区域或者从样本区域反射的光被透镜阵列收集，以形成对应的焦点的样本阵列。在步骤308中，在诸如CCD相机的传感器上，将焦点的样本阵列成像。在步骤310中，处理传感器上的样本阵列的图像，以确定相对于基准焦点阵列的所选择焦点特性的所选择变化。焦点特性的可测得变化的例子包括(但不限于)焦点位置、焦点尺寸或焦点强度的差异。在步骤312中，使用这些变化来评价和/或表征样本区域中的不均匀度。
[0040]在一些实施例中，图2的设备可用于一个或多个检测系统，以在制造过程中检测幅材材料。为了生产准备转换成用于组装到产品中的各个片材的成品幅材卷，可在多条生产线上加工非成品幅材卷，这些生产线可位于一个幅材制造厂内，也可位于多个制造厂内。对于每个加工过程，幅材卷用作原料卷，幅材从原料卷送入制造工艺中。在每个过程之后，幅材通常再次卷绕成幅材卷并转移至不同产品线或运送至不同制造厂，在那里进行退绕、加工并再次卷绕成卷。不断重复该过程，直至最终生产出成品幅材卷。对于许多应用，用于幅材卷中的每一个的幅材材料可具有多个涂层，所述涂层是在一个或多个幅材制造厂的一条或多条生产线处涂覆的。就第一制造工艺而言，涂层通常涂覆至基础幅材材料的暴露表面，或者就后续制造工艺而言，涂层通常涂覆至先前涂覆的涂层。涂层的例子包括粘合剂、硬涂层、低粘附力背面涂层、金属化涂层、中密度涂层、导电或不导电涂层，或者它们的组入口 ο
[0041]在图4所示的检测系统400的示例性实施例中，幅材426的样本区域定位在两个支承辊423、425之间。检测系统400包括基准标记控制器401，其控制基准标记阅读器402以从样本区域426收集卷和位置信息。另外，基准标记控制器401可从与幅材426的所选择样本区域接合的一个或多个高精度编码器接收位置信号和/或支承卷423、425。基于这些位置信号