(57)【要約】【課題】  透過光量が段階的に異なり、透過光量が貫通穴に近い凹部を有する検査対象について、貫通穴、凹部及び無地部を区分けして判別する欠陥検査方法を提供する。【解決手段】  照射された白色光を色フィルタで所定の色成分が強調された有色光に変換する第１の光変換工程と、有色光を色フィルタと異なる色を有する第１の偏光要素により第１の透過光に変換する第２の光変換工程と、第１の透過光を検査対象に照射し、検査対象を透過した第２の透過光を色フィルタ及び第１の偏光要素と異なる色を有し、第１の偏光要素と異なる偏光方向を有する第２の偏光要素により第３の透過光に変換する第３の光変換工程と、第３の透過光を観察手段で観察する観察工程を含み、第３の透過光の色成分の差から貫通穴を凹部及び無地部と区分けして判別、所定の色成分の濃淡の差から凹部及び無地部を区分けして判別する欠陥検査方法である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成された凹部及び貫通穴を含む検査対象の欠陥を検査する方法であって、光源から照射された白色光を色フィルタで所定の色成分が強調された有色光に変換する第１の光変換工程と、前記有色光を前記色フィルタと異なる色を有する第１の偏光要素により第１の透過光に変換する第２の光変換工程と、前記第１の透過光を前記検査対象に照射し、前記検査対象を透過した第２の透過光を前記色フィルタ及び前記第１の偏光要素と異なる色を有し、かつ、前記第１の偏光要素と異なる偏光方向を有する第２の偏光要素により第３の透過光に変換する第３の光変換工程と、前記第３の透過光を観察手段で観察する観察工程を含み、前記第３の透過光の色成分の差から前記貫通穴を前記凹部及び無地部と区分けして判別するとともに、前記所定の色成分の濃淡の差から前記凹部及び前記無地部を区分けして判別することを特徴とする欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性を有する検査対象の欠陥検出方法のうち、透過光量が段階的に異なり、かつ、透過光量が貫通穴に近い凹部を有する検査対象について、貫通穴と凹部を区分けして判別する欠陥検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貴重印刷物は、社会生活に必要不可欠な存在であり、偽造や改ざんを防止する目的で、蛍光材料、磁性材料又は液晶等の特殊な材料を用いた偽造防止技術が採用されている。また、貴重印刷物の製造及び発行に際しては、万民の使用に適した技術の検討、製造品への導入及び市中への提供が使用者の側から常に求められている。
【０００３】
一例として、本出願人は、図９に示すように、凸状万線（１０１）及び有色万線（１０２）を形成し、凸状万線（１０１）の間に深さの異なる第１の凹部（Ｙ１）及び第２の凹部（Ｙ２）を形成することで、傾けて観察すると位相差による死角によって第１の潜像（１０３）が観察できるとともに、透過光下で観察すると透過光量の違いによって第２の潜像（１０４）が観察できる偽造防止媒体を開示している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
偽造防止媒体の製造時において、紙やプラスティック等を原料とする光透過性のフィルムやシートなどは、製造時に異物混入や貫通穴等の欠陥が存在すると、製品の外観及び機能性を損なう要因となるので、製造時の早い段階での欠陥検出が望まれている。
【０００５】
その一例として、透明な欠陥、例えば、貫通穴の検査方法として、検査対象の表裏に偏光フィルタを異なる角度で配置し、透過光の輝度に変化があれば欠陥として識別する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、検査対象の透過光から貫通穴を強調して検出する方法として、第１の光源から第１の偏光板で緑色光、第２の光源から第２の偏光板で赤色光を、それぞれ検査対象に交互に照射して、第１の偏光板と直交し、かつ、第２の偏光板と平行な第３の偏光板を交互に透過する２つの透過光の色の差分から穴を検出する方法及び装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５８３５７１２号公報
【特許文献２】特開平６−１４８０９５号公報
【特許文献３】特開２０００−８８５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の技術は、特許文献１の偽造防止媒体が検査対象の場合、透過光量の異なる凹部（Ｙ１、Ｙ２）を貫通穴と誤検出する可能性があり、貫通穴、凹部及び無地部を明確に区分けして判別できないという課題があった。また、特許文献３の技術は、複数の光源から光を交互に照射する必要があり、装置構成が複雑化するとともに、得られる２色の差分について十分な再現性を得ることが困難であるという課題があった。
【０００９】
本発明は、前述した課題の解決を目的とするものであり、貫通穴、凹部及び無地部を明確に区分けして判別可能であり、かつ、簡易な構成にて実施可能な欠陥検出方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基材上に形成された凹部及び貫通穴を含む検査対象の欠陥を検査する方法であって、光源から照射された白色光を色フィルタで所定の色成分が強調された有色光に変換する第１の光変換工程と、有色光を色フィルタと異なる色を有する第１の偏光要素により第１の透過光に変換する第２の光変換工程と、第１の透過光を検査対象に照射し、検査対象を透過した第２の透過光を色フィルタ及び第１の偏光要素と異なる色を有し、かつ、第１の偏光要素と異なる偏光方向を有する第２の偏光要素により第３の透過光に変換する第３の光変換工程と、第３の透過光を観察手段で観察する観察工程を含み、第３の透過光の色成分の差から貫通穴を凹部及び無地部と区分けして判別するとともに、所定の色成分の濃淡の差から凹部及び無地部を区分けして判別する欠陥検査方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の欠陥検査方法は、貫通穴及び凹部が異なる色で区分けして観察されるとともに、凹部及び無地部が所定の色成分の濃淡の差から区分けして観察されるので、貫通穴、凹部及び無地部を明確に判別できる。また、１つの光源から白色光を照射することで簡易に実施できるとともに、各部の色成分の差分について再現性よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における欠陥検査方法のフロー図を示す。
【図２】本発明における第１の光変換工程（Ｓ１）の原理図を示す。
【図３】本発明における第２の光変換工程（Ｓ２）の原理図を示す。
【図４】本発明における検査対象における光変換工程（Ｓ３）の原理図を示す。
【図５】本発明における第３の光変換工程（Ｓ４）の原理図を示す
【図６】本発明における判別工程（Ｓ６）の原理図を示す。
【図７】本発明の実施例における欠陥検査装置の構成を示す。
【図８】本発明の実施例における観察結果を示す。
【図９】本発明の検査対象の一例を示す。
【図１０】フルカラーＬＥＤが照射する色成分の分布図の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。しかしながら、本発明は以下に述べる発明を実施するための形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている技術の範囲内であれば、その他様々な実施の形態が含まれる。
【００１４】
（実施形態）
本発明の実施形態について、図１から図７までの図面を用いて説明する。なお、本明細書中では「散乱光」を縁取りのある直線の矢印、「偏光」を波線の矢印、「光の振動方向の違い」を波線の矢印の方向の違いでそれぞれ図示する。また、説明の便宜上、光の色成分については、赤色成分を（Ｒ）、緑色成分を（Ｇ）、青色成分を（Ｂ）としてそれぞれ説明する。
【００１５】
図７は、本発明の欠陥検査方法に用いる装置の一例を示すものである。図７に示す欠陥検査装置は、光源（２）、色フィルタ（３）、第１の偏光要素（４）、第２の偏光要素（５）及び観察手段（６）の順番で直線状に配置されて成り、検査対象（１）は、第１の偏光要素（４）と第２の偏光要素（５）の間に配置される。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態における欠陥検査方法のフロー図であり、図７に示す装置、図２から図６までに示す原理と併せて説明する。本発明の欠陥検査方法は、図２に示すように、光源（２）から照射された白色光（７）を色フィルタ（３）に照射して、有色光（８）に変換する第１の光変換工程（Ｓ１）、図３に示すように、有色光（８）を第１の偏光要素（４）に照射して、第１の透過光（９）に変換する第２の光変換工程（Ｓ２）、図４に示すように、第１の透過光（９）を検査対象（１）に照射して、第２の透過光（１０）に変換する検査対象（１）での光変換工程（Ｓ３）、図５に示すように、第２の透過光（１０）を第２の偏光要素（５）に照射して、第３の透過光（１１）に変換する第３の光変換工程（Ｓ４）、図６に示すように、第３の透過光（１１）を観察手段（６）で観察する観察工程（Ｓ５）と、第３の透過光（１１）の色成分から貫通穴、凹部及び無地部を判別する判別工程（Ｓ６）とから成る。
【００１７】
まず、第１の光変換工程（Ｓ１）について、図２を用いて説明する。第１の光変換工程（Ｓ１）では、光源（２）から照射された白色光（７）を色フィルタ（３）に照射して、有色光（８）に変換する。なお、色フィルタ（３）の色は、白色光（７）の色に加え、後述する第１の偏光要素（４）、検査対象（１）及び第２の偏光要素（５）の色に応じて適宜選択する。
【００１８】
図２は、第１の光変換工程（Ｓ１）の原理図であり、一例として、色フィルタ（３）が青色の場合、有色光（８）は、見掛け上、青色（Ｂ８）が強調される。
【００１９】
ここで、本発明における光源（２）は、蛍光灯やＬＥＤを含めた公知の光源（２）が利用可能であり、白色光（７）は、複数の色成分を選択的に取り出すため、複数の色成分を有する白色光を用いる。
【００２０】
また、本発明における色フィルタ（３）は、セロハンやカラーフィルムを含めた公知の有色のフィルタが利用可能であり、本発明における有色光（８）は、白色光（７）に含まれる色成分のうち、少なくとも１つの色成分が見掛け上、強調された光である。なお、色フィルタ（３）を用いずに有色光（８）を得る方法としては、フルカラーＬＥＤとして、例えば、ＯＰＳＭ−３２Ｘ３６ＲＧＢ（オプテックス・エフエー社製）を利用して、図１０に示すような３色の色成分を、少なくとも１つの色成分が強調されるように照射する方法もある。
【００２１】
次に、第２の光変換工程（Ｓ２）について、図３を用いて説明する。第２の光変換工程（Ｓ２）では、有色光（８）を第１の偏光要素（４）に照射して、第１の透過光（９）に変換する。
【００２２】
図３は、第２の光変換工程（Ｓ２）の原理図であり、一例として、第１の偏光要素（４）が赤色の場合、第１の透過光（９）は、緑色（Ｇ９）及び青色（Ｂ９）が第１の振動方向に整列している。
【００２３】
ここで、本発明における第１の偏光要素（４）は、色偏光板を含めた公知の色偏光フィルタが利用可能であり、本発明における第１の透過光（９）は、色成分が少なくとも１つを除いて第１の振動方向に整列した光である。この時、第１の偏光要素（４）が有色の場合、第１の透過光（９）は、当該の色成分の散乱光及び他の色成分の偏光から成る。また、第１の偏光要素（４）が黒色の場合、第１の透過光（９）は、全ての色成分の偏光から成る。
【００２４】
次に、検査対象（１）での光変換工程（Ｓ３）について、図４を用いて説明する。検査対象（１）における光変換工程（Ｓ３）では、第１の透過光（９）を検査対象（１）に照射して、第２の透過光（１０）に変換する。
【００２５】
図４は、検査対象（１）での光変換工程（Ｓ３）の原理図であり、図４（ａ）に示す貫通穴（Ｘ）を通過した第２−１の透過光（１０Ｘ）は、検査対象（１）による色成分の散乱及び減少が生じないので第１の透過光（９）と同一である。一方、図４（ｂ）に示す凹部（Ｙ）又は図４（ｃ）に示す無地部（Ｚ）では、検査対象（１）の含有量に伴い各々の色成分が散乱及び減少した第２−２の透過光（１０Ｙ）又は第２−３の透過光（１０Ｚ）にそれぞれ変換される。
【００２６】
ここで、本発明における検査対象（１）は、紙やプラスティックを含めた公知のシート状の材料が対象であり、光路上に検査対象（１）が存在しない貫通穴（Ｘ）、光路上に検査対象（１）が存在する無地部（Ｚ）及び無地部（Ｚ）と異なる透過光量を示す凹部（Ｙ）の３つの要素のうち、少なくとも無地部（Ｚ）を有する。なお、本発明における無地部（Ｚ）及び凹部（Ｙ）の差は、検査対象（１）の断面の凹凸形状、単位面積当たりの繊維の密度及び繊維量等を含めた構造の粗密並びに印刷インキの浸透等を含めた加工に伴う透過光量の差によって形成される。
【００２７】
また、本発明における第２の透過光（１０）は、貫通穴（Ｘ）を通過した第２−１の透過光（１０Ｘ）、凹部（Ｙ）を通過した第２−２の透過光（１０Ｙ）、無地部（Ｚ）を通過した第２−３の透過光（１０Ｚ）のうち、少なくとも第２−３の透過光（１０Ｚ）を含む。ここで、第２−１の透過光（１０Ｘ）は、光路上に検査対象（１）が存在しないので、第１の透過光（９）と同様に色成分が少なくとも１つを除いて第１の振動方向に整列した光であり、一方、第２−２の透過光（１０Ｙ）又は第２−３の透過光（１０Ｚ）は、光路上に検査対象（１）が存在するので、全ての色成分が散乱した光（以下「第１の散乱光」という。）である。
【００２８】
次に、第３の光変換工程（Ｓ４）について、図５を用いて説明する。第３の光変換工程（Ｓ４）は、第２の透過光（１０）を第２の偏光要素（５）に照射して、第３の透過光（１１）に変換する。
【００２９】
図５は、第３の光変換工程（Ｓ４）の原理図であり、一例として、第２の偏光要素（５）が黒色の場合、図５（ａ）に示す第３−１の透過光（１１Ｘ）は、赤色（ＲＸ１１）以外の色成分が振動方向の違いで遮断され、見掛け上、赤色（ＲＸ１１）が強調される。一方、図５（ｂ）に示す第３−２の透過光（１１Ｙ）又は図５（ｃ）に示す第３−３の透過光（１１Ｚ）は、見掛け上、いずれも青色（ＢＹ１１、ＢＺ１１）が強調される。
【００３０】
ここで、本発明における第２の偏光要素（５）は、第１の偏光要素（４）と異なる色及び偏光方向を備えていれば、色偏光板を含めた公知の色偏光フィルタが利用可能である。この時、第２の偏光要素（５）が有色の場合、第３の透過光（１１）は、当該の色成分の散乱光及び他の色成分の偏光から成る。また、第２の偏光要素（５）が黒色の場合、第３の透過光（１１）は、全ての色成分の偏光から成る。
【００３１】
本発明における第３の透過光（１１）は、貫通穴（Ｘ）に由来する第３−１の透過光（１１Ｘ）、凹部（Ｙ）に由来する第３−２の透過光（１１Ｙ）、無地部（Ｚ）に由来する第３−３の透過光（１１Ｚ）のうち、少なくとも第３−３の透過光（１１Ｚ）を含む。この時、貫通穴（Ｘ）に由来する第３−１の透過光（１１Ｘ）は、第２−１の透過光（１０Ｘ）が検査対象（１）で散乱していないので第１の透過光（９）と異なる色成分が強調された光（以下「第２の散乱光」という。）となる。一方、第３−２の透過光（１１Ｙ）又は第３−３の透過光（１１Ｚ）は、第２−２の透過光（１０Ｙ）又は第２−３の透過光（１０Ｚ）が検査対象（１）で散乱しているので第１の透過光（９）と同じ色成分が強調された光となる。
【００３２】
次に、観察工程（Ｓ５）について説明する。観察工程（Ｓ５）では、第３の透過光（１１）を観察手段（６）にて観察する。ここで、本発明における観察手段（６）は、肉眼やビデオカメラを含めた公知の観察手段が利用可能である。
【００３３】
最後に、判別工程（Ｓ６）について、図６を用いて説明する。判別工程（Ｓ６）では、観察工程（Ｓ５）での観察結果に対して、図６（ａ）に示すように、貫通穴（Ｘ）を透過した第３−１の透過光（１１Ｘ）が赤色（ＲＸ１１）として観察される場合、無地部（Ｚ）を透過した第３−３の透過光（１１Ｚ）が青色（ＢＺ１１）として観察されるのと比較して、異なる色を示すことで貫通穴（Ｘ）として判別する。一方、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す青色（ＢＹ１１、ＢＺ１１）の濃度差は、それぞれ凹部（Ｙ）又は無地部（Ｚ）として判別する。加えて、図６（ｃ）に示すように、青色（ＢＺ１１）のみが観察される場合は、観察範囲に貫通穴（Ｘ）又は凹部（Ｙ）が存在しないことを判別する。
【００３４】
なお、図６では、一例として判別工程（Ｓ６）を肉眼で実施した場合について図示したが、他に、撮像画像に対して輝度の基準値を設定して欠陥検査する方法、あるいは画像処理によって正規の画像とパターンマッチングする方法など、公知の手段を用いてもよい。
【００３５】
なお、第１の偏光要素（４）及び第２の偏光要素（５）の色の配置については、入れ替えたとしても同様の効果が得られる。また、色フィルタ（３）の色については、第１の偏光要素（４）及び第２の偏光要素（５）と異なる色であれば同様の効果が得られる。また第１の偏光要素（４）と検査対象（１）との間隙、又は検査対象（１）と第２の偏光要素（５）との間隙に配置したとしても同様の効果が得られる。
【００３６】
本発明の欠陥検査方法は、仮に貫通穴（Ｘ）又は凹部（Ｙ）の透過光量が近似している場合であったとしても、第３の透過光（１１）に含まれる色成分（ＲＸ１１、ＢＹ１１、ＢＺ１１）の色の差によって容易に判別できる。加えて、本発明の欠陥検査方法は、光源（２）又は光源（２）から照射される光の色がそれぞれ１種類、かつ、光源（２）から観察手段（６）までの全ての要素が直線状に配置する簡易な構成で実施できるので、複雑な装置構成を用いることなく、一度の光照射によって確実に欠陥を検出できる。
【実施例】
【００３７】
以下、前述の発明を実施するための形態に従って、本発明の実施例を図７、図８、表１及び表２を用いて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
図７は、本発明の実施例における欠陥検査装置の構成を示すものである。図７に示す欠陥検査装置は、光源（２）、色フィルタ（３）、第１の偏光要素（４）、第２の偏光要素（５）及び観察手段（６）の順番で直線状に配置されて成り、検査対象（１）は、第１の偏光要素（４）と第２の偏光要素（５）の間に配置される。なお、光源（２）と観察手段（６）との間の各々の要素については、表１に示す組合せを検討した。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
実施例における光源（２）は、ＴＭＮ１５０ｘ１８０−２２ＷＤ−４（ＡＩＴＥＣ  ＳＹＳＴＥＭ社製）を使用した。
【００４１】
実施例における色フィルタ（３）は、＃７０  Ｎｉｌｅ  Ｂｌｕｅ（青色）及び＃４４Ｍｉｄｄｌｅ  Ｒｏｓｅ（赤色）（いずれもｒｏｓｃｏ社製）を使用した。
【００４２】
実施例における第１の偏光要素（４）及び第２の偏光要素（５）は、カラー偏光フィルム（赤色、青色及び黒色）（ケニス社製）を使用した。
【００４３】
実施例における検査対象（１）は、凹部（Ｙ）を有するサンプルに、透過光量が凹部（Ｙ）とおよそ等しい直径０．２ｍｍ程度の貫通穴（Ｘ）を設けて使用した。なお、貫通穴（Ｘ）の形成方法は、針によって穿孔する方法と、抄紙時の加圧量の飽和により形成する方法の２種類を用いた。
【００４４】
実施例における観察手段（６）は、肉眼による観察に加え、カメラ本体として、ＡＴ−２００ＧＥ（ＪＡＩ社製）、レンズとして、ＭＧＴＬ０６９ＶＭＣ（μＴＲＯＮ社製）を使用した。この時、レンズから検査対象（１）までの作動距離は１１０ｍｍに設定した。
【００４５】
表１に示す実施例の観察結果を表２及び図８に示す。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
表２に示す観察結果のうち、測定例１及び測定例２は、図８（ａ）に示すように、貫通穴（Ｘ）が赤色（ＲＸ１１）、凹部（Ｙ）が淡い青色（ＢＹ１１）、無地部（Ｚ）が濃い青色（ＢＺ１１）としてそれぞれ観察された。また、測定例３及び測定例４は、図８（ｂ）に示すように、貫通穴（Ｘ）が青色（ＢＸ１１）、凹部（Ｙ）が淡い赤色（ＲＹ１１）、無地部（Ｚ）が濃い赤色（ＲＺ１１）としてそれぞれ観察された。いずれの場合も、貫通穴（Ｘ）が凹部（Ｙ）又は無地部（Ｚ）と異なる色にて観察できたため、貫通穴（Ｘ）と透過光量が貫通穴（Ｘ）に近い凹部（Ｙ）とを区分けして判別できた。
【符号の説明】
【００４８】
１                検査対象
２                光源
３                色フィルタ
４                第１の偏光要素
５                第２の偏光要素
６                観察手段
７                白色光
８                有色光
９                第１の透過光
Ｘ                貫通穴
Ｚ                無地部
Ｙ、Ｙ１、Ｙ２    凹部
Ｒ７、Ｇ７、Ｂ７  白色光の色成分
Ｒ８、Ｇ８、Ｂ８  有色光の色成分
Ｒ９、Ｇ９、Ｂ９  第１の透過光の色成分
１０                第２の透過光
１１                第３の透過光
１０１                凸状万線
１０２                有色万線
１０３                第１の潜像
１０４                第２の潜像
１０Ｘ                第２−１の透過光
１０Ｙ                第２−２の透過光
１０Ｚ                第２−３の透過光
１１Ｘ                第３−１の透過光
１１Ｙ                第３−２の透過光
１１Ｚ                第３−３の透過光
ＲＸ１０、ＧＸ１０、ＢＸ１０    第２−１の透過光の色成分
ＲＹ１０、ＧＹ１０、ＢＹ１０    第２−２の透過光の色成分
ＲＺ１０、ＧＺ１０、ＢＺ１０    第２−３の透過光の色成分
ＲＸ１１、ＧＸ１１、ＢＸ１１    第３−１の透過光の色成分
ＲＹ１１、ＧＹ１１、ＢＹ１１    第３−２の透過光の色成分
ＲＺ１１、ＧＺ１１、ＢＺ１１    第３−３の透過光の色成分
【図１】
2020143987.tif 000005
【図２】
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【図３】
2020143987.tif 000007
【図４】
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【図５】
2020143987.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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