(57)【要約】【課題】カメラ受光感度の機種差及び個体差等によらず、カラーで構成された印刷物を高精度に検査するのに好適な撮像方法を提供すると共に、リアルタイムに高い信頼性の下で検査を行なうことが可能な検査装置を提供するする。【解決手段】印刷物表面に白色光を照射する第１の照明段階と、印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射する第２の照明段階と、印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明段階と、印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、印刷物表面を撮像する撮像段階と、撮像段階にて得られた印刷物の表面の画像データを用いて、印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階とを有する印刷物の検査方法および検査装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明段階と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射する第２の照明段階と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明段階と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像段階と、
前記撮像段階にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、
を有することを特徴とする印刷物の検査方法。
【請求項２】
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明手段と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射する第２の照明手段と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明手段と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段における撮像にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定手段と、
を有することを特徴とする印刷物の検査装置。
【請求項３】
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明段階と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射し、その波長域が５００ｎｍ前後、又は６００ｎｍ前後、又はその両方の波長域を主として含む第２の照明段階と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明段階と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像段階と、
前記撮像段階にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、
を有することを特徴とする印刷物の検査方法。
【請求項４】
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明手段と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射し、その波長域が５００ｎｍ前後、又は６００ｎｍ前後、又はその両方の波長域を主として含む第２の照明段階と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明手段と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段における撮像にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定手段と、
を有することを特徴とする印刷物の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は印刷物の検査方法及び検査装置に関するものであり、特にカラー印刷物の欠陥検査方法及びその検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷物で、カラーで構成されたものとして、例えば、グラビア印刷機がある。以下、グラビア印刷機を例に挙げて説明することとする。
【０００３】
一般に、グラビア印刷機では、原反に印刷して得られる帯状の印刷物を搬送し、検査装置が有するラインセンサカメラ等の撮像手段でその印刷物の絵柄を撮像し、その際に得られる画像データに基づいて、外観検査を実施している。このような印刷物の検査装置では、カラーの印刷物を高精度に検査を実施するため、主にカラーカメラが用いられている。
【０００４】
一般的なカラーカメラは、赤（以下Ｒ）、緑（以下Ｇ）、青（以下Ｂ）の三種類の受光素子等により撮像された画像を、合成してカラー画像を形成している。カラーのラインセンサカメラには、Ｒ、Ｇ、Ｂ波長に感度を持つ受光素子が平行して配列されている３ライン方式と、カメラ内部にプリズム等の分光手段を配置させることで、受光した光をＲ、Ｇ、Ｂ波長に分解し、分解した波長別に受光素子が配列されている３ＣＣＤ方式（または３板式）という、二種類の方式が用いられている。
【０００５】
また、グラビア印刷機では、原反として紙だけではなく、透明プラスチックフィルム、アルミ蒸着などの特殊品を含め、複数種類の原反を同一の印刷機で印刷することが行われている。そのため、従来の印刷物の検査装置用の照明装置では、検査する印刷物の原反が切り換わる毎に、照明装置が有している乱反射、正反射、透過等の光源の中から、必要な光源を選択し、適切な光量調整を実施し、各種印刷物の検査に対応していた。
【０００６】
ＣＣＤカメラ等で印刷物を撮像し、画像処理を用いてその印刷物を検査する方法として、例えば特許文献１が提案されている。
特許文献１に記載の技術よって、確かに複数種類の原反を一つの検査装置にて検査できるが、主に白色光を照射する蛍光灯を照明として使用していることにより、欠陥の色によっては欠陥の検出力が微妙に異なることが問題となっていた。また、カメラの受光感度の機種差及び個体差等によっても欠陥の検出力が微妙に異なることも問題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８０８９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、カメラ受光感度の機種差及び個体差等によらず、カラーで構成された印刷物を高精度に検査するのに好適な撮像方法を提供すると共に、リアルタイムに高い信頼性の下で検査を行なうことが可能な検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため請求項１の発明では、
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明段階と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射する第２の照明段階と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明段階と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像段階と、
前記撮像段階にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、
を有することを特徴とする印刷物の検査方法、
としたものである。
【００１０】
また、請求項２の発明では、
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明手段と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射する第２の照明手段と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明手段と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段における撮像にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定手段と、
を有することを特徴とする印刷物の検査装置、
としたものである。
【００１１】
また、請求項３の発明では、
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明段階と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射し、その波長域が５００ｎｍ前後、又は６００ｎｍ前後、又はその両方の波長域を主として含む第２の照明段階と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明段階と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像段階と、
前記撮像段階にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、
を有することを特徴とする印刷物の検査方法、
としたものである。
【００１２】
また、請求項４の発明では、
表面、または裏面、またはその両面に印刷が施された印刷物の表面に白色光を照射する第１の照明段階と、
前記印刷物表面に少なくとも１種類以上の所定の波長域の光を照射し、その波長域が５００ｎｍ前後、又は６００ｎｍ前後、又はその両方の波長域を主として含む第２の照明段階と、
前記印刷物裏面に白色光を照射する第３の照明段階と、
前記印刷物を、搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像段階と、
前記撮像段階にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、
を有することを特徴とする印刷物の検査装置、
としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、本発明によってカメラ受光感度の機種差及び個体差等によらず、カラーで構成された印刷物を高精度に検査するのに好適な撮像方法を提供すると共に、リアルタイムに高い信頼性の下で検査を行なうことが可能な検査装置の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る検査装置の主要部の構成を示す概略構成図。
【図２】本発明の撮像及び照明手段を示す断面図。
【図３】モノクロカメラの分光感度の一例を示す図。
【図４】カラーカメラの分光感度の一例を示す図。
【図５】蛍光灯の分光強度の一例を示す図。
【図６】比視感度曲線を示す図。
【図７】本発明の検査装置の全体概略動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明に係る印刷物の検査方法及び装置の実施形態を説明する。図１は、本発明の印刷物の検査装置を示す構成概略図である。
【００１６】
本発明の検査装置は、印刷機が印刷物１０を所定速度で移動し、印刷機の速度と同期を取り、且つ印刷物１０の表面を撮像する撮像段階を実現する撮像手段３０と、印刷物１０の表面に白色光及び白色光以外を照射する照明段階を実現する反射照明手段２０と、印刷物１０の裏面に白色光を照射する照明段階を実現する透過照明手段２１と、撮像手段３０により印刷物１０の表面を撮像して得られた画像データを用いて、印刷物１０に存在する欠陥部を抽出、自動判定する制御・画像処理段階を実現する制御・画像処理手段４０とから構成されている。
【００１７】
印刷物１０は所定速度で被撮像領域を移動している。この際、印刷機に取り付けた印刷物１０の移動量を高精度に計測するユニットから単位距離毎の信号を得て、その信号を場合によっては、分周分配して制御・画像処理手段４０にこの信号を送ることによって、印刷機の速度変動の影響を受けないように走査撮像を行なう。撮像手段３０の分解能の範囲内で印刷機の搬送速度を一定と見なすことができる場合は、トリガー信号による撮像開始、及び一定時間間隔の撮像のみで画像を得る方法も考えられるが、前述のように常に印刷機の搬送速度と同期を取った撮像の方が確実である。
【００１８】
また、印刷機の速度変動以外にも印刷物１０の原反がプラスチックフィルムなどの伸縮が発生しやすい原反を使用する可能性がある。印刷物１０の原反に伸縮が発生した場合、印刷機の速度と同期を取った撮像を実施しても、画像に影響を与えてしまう可能性がある。よって、印刷機の搬送速度以外にも、印刷物１０の伸縮の影響を考慮した計測が必要となる。一般的には、印刷物１０にその一部を接触させた計測方法を採用することで、伸縮などの影響を軽減させていることが多い。
【００１９】
図２は、本発明の請求項１及び請求項３に係る反射照明手段２０と透過照明手段２１について、実施形態を示す模式図である。
【００２０】
撮像手段３０には撮像用のレンズ３２が取り付けられており、その垂直方向に撮像対象である印刷物１０が配置されている。グラビア印刷機では、印刷物１０はロール状にて製造されるため、搬送速度は一定速度である場合が多い。その場合には撮像対象が、常に撮像手段３０の下を通過することになるので、撮像手段３０は主にラインセンサを選択することが多いが、印刷機の種類、特に搬送の形態によってはエリアカメラを選択しても構わない。また、撮像手段３０の配置は、印刷物１０に対して垂直に配置しているが、ラインセンサカメラの場合、適切な画像が得られる照明系を実現でき、且つラインセンサの横並び方向において各画素間で同じ距離にある印刷物１０を撮像可能であれば、図２において例えばθ傾けた方向（印刷物１０に対して９０°以外の角度の方向）に配置しても構わない。
【００２１】
反射照明手段２０は、印刷物１０と撮像手段３０の間に配置され、印刷物１０の表面に白色光を照射する第１の照明手段２２と、白色光以外を照射する第２の照明手段２３を備えている。反射照明手段２０の種類には、適切な処理を行なえる画像が得られる光量を確保できるのであれば何を使用しても構わないが、撮像手段３０にラインセンサを採用する場合、ライン状に照射可能な照明系が適している。具体的には、蛍光灯や伝送ライト、ＬＥＤ照明等を選択使用する。また反射照明手段２０は、乱反射、正反射、またはその両方、または両方を配置させつつ印刷物１０の原反によってそのうちいずれかを選択する、という配置が考えられるが、印刷機の種類（印刷方式）や原反によってどの配置を選択しても構わない。また、撮像手段３０に最適な光量を受光させるため、白色光を照射する第１の照明手段２２と、白色光以外を照射する第２の照明手段２３をそれぞれ二個以上配置しても構わない。また、反射照明手段２０に蛍光灯を採用した場合には、反射照明手段２０周辺に反射部材を配置させ、光量を増加させても構わない。
【００２２】
反射照明手段２０には撮像用のスリット３１が設けられている。具体的には撮像手段３０に受光する光量に影響が無ければ、空隙であっても、ガラスや透明アクリルのような透明部材がはめ込まれていてもどちらでも構わない。
【００２３】
透過照明手段２１は、撮像手段３０と透過照明手段２１の間に、印刷物１０が配置されるような位置関係にて配置され、印刷物１０の裏面に白色光を照射する第３の照明手段２４を備えている。透過照明手段２１の種類には、適切な処理を行なえる画像が得られる光量を確保できるのであれば何を使用しても構わないが、撮像手段３０にラインセンサを採用する場合、ライン状に照射可能な照明系が適している。具体的には、蛍光灯や伝送ライト、ＬＥＤ照明等を選択使用する。また透過照明手段２０は、最大の光量が確保できる方法として、撮像手段３０に対して直線的に配置させる方法が考えられるが、欠陥の検出に支障が出ない光量が確保できるのであれば、直線的な配置である必要はない。また、印刷機の種類（印刷方式）や原反によって、特に透過性が低い原反を使用する場合などは、透過照明手段２１を採用しなくても構わない。但し、どのような原反が搬送されるか未確定な印刷機に取り付ける場合などには、透過照明手段２１をＯＮとＯＦＦを切り替え可能な形態であることが適している。また、撮像手段３０に最適な光量を受光させるため、白色光を照射する第３の照明手段２４をそれぞれ二個以上配置しても構わない。また、透過照明手段２０に蛍光灯を採用した場合には、透過照明手段２０周辺に反射部材を配置させ、光量を増加させても構わない。
【００２４】
図３はモノクロのラインセンサ（以下モノクロカメラ）の分光感度の一例である。図３のようにモノクロカメラは明るさの情報を、一種類の素子の感度に頼っている。カラーの印刷物１０をモノクロカメラで撮像する場合、異なる色の組み合わせでも出力される階調値に差がない場合がある。一方カラーカメラの場合、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに感度を持つ三種類の素子によって光を受光するので、カラーの印刷物１０を撮像しても、出力される結果画像にＲ、Ｇ、Ｂ別の印刷物１０の情報を反映できるため、モノクロカメラよりもカラーの印刷物１０の撮像には適している。
【００２５】
図４はカラーのラインセンサ（以下カラーカメラ）のＲ、Ｇ、Ｂ別の分光感度の一例である。Ｒ、Ｇ、Ｂの相対比率は、できるだけ人間の目の感度（視感度）の比率に近いことが好ましいが、現状では素子自体に依存する点が多く、完全に一致させることは難しい。図４のカラーカメラではＲが最も高く、Ｂが最も低い割合になっている。
【００２６】
そのため、カラーカメラでは素子間の誤差を調整するためのホワイトバランス調整機能を有しているものが多い。これは白色の物体の撮像結果を基に素子間の誤差を調整するものである。このような調整を実施すると、白色の撮像結果には素子間の誤差を無くすことができる。しかし、実際の補正は、結果の出力を各波長別に全体的に増減させているに過ぎず、その増減が大きいほどノイズ成分が多くなることや、微小な明るさの違いを感知できなくなるなどの影響がでることは避けられない。それによってＲ、Ｇ、Ｂの検出力に差が出ることや、微妙な明るさの違いを持つ欠陥の検出できなくなる、などの弊害を引き起こすことが考えられる。
【００２７】
図５は白色蛍光灯の分光強度の一例である。白色光を照射する白色照明は、蛍光灯やＬＥＤ等の種類によってそれぞれ独自の分光特性を持っているが、基本的にＲ、Ｇ、Ｂ全てに分光強度を持っていることには違いはない。それは蛍光灯以外の白色光を照射する照明にも共通して該当する。白色照明の光強度を調整することは可能であるが、それは全体的な光強度を増減させているのであって、Ｒ、Ｇ、Ｂの光強度を個別に増減させることはできない。以上より、白色照明のみで反射の光学系を構成すると、仮にカメラの分光感度のばらつきが発生した場合には光学系でそのばらつきを吸収することは難しい。
【００２８】
そこで、本発明の請求項１〜２では第２の照明手段２３を配置し、この第２の照明手段２３で白色光以外の１種類以上の所定の波長域の光を照射することによって、カメラの分光感度のばらつきを照明光の分光強度で調整可能にしている。このような第２の照明手段２３としては、カメラの撮像素子に合わせ、Ｒ、Ｇ、Ｂを単色で発光可能な照明や、ＲとＧを同時に発光可能な照明やイエローなどの色を発光可能な照明などを用いることができる。使用するカメラの分光感度の相対比率を視感度に合うように、照明を選択することが可能であれば、どのような組み合わせを用いても構わない。また第２の照明手段２３を二つ以上配置して、それぞれが別々の波長の組み合わせでも構わない。
【００２９】
図６は人間の目が最も強く感じる波長５５５ｎｍの光を基準とし、他の波長の明るさを感じる度合いを比率にて表現したもので、多数の人の視感度を平均化し国際照明委員会(ＣＩＥ) が合意した、標準比視感度（比視感度）曲線を示したものである。
【００３０】
図６のように人間の目の感度をＲ、Ｇ、Ｂの撮像素子で再現する場合、図４のようなカラーカメラを使用すると、各波長の境界部分である５００ｎｍ及び６００ｎｍ付近の感度が人間の目と比較して弱くなる傾向にあることが分かる。これまでも欠陥が黄色（６００ｎｍ付近を含む）の場合、欠陥の検出力が弱いということは問題となっていた。これは、この波長域におけるカラーカメラと人間の目の感度差によるもので、目視で検出可能な欠陥なのに、カラーカメラで撮像した画像から検出することができない、ということである。
【００３１】
そこで、本発明の請求項３〜４では照明光全体のＲ、Ｇ、Ｂの強度のバランスがカメラの分光感度に合うように第２の照明手段２３の波長領域を設定するだけではなく、カラーカメラと人間の目の感度差を埋めるために５００ｎｍ前後、又は６００ｎｍ前後、又はその両方の波長域を主として含む照明を、第２の照明手段２３とした。両方の波長域を主として含む場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの強度のバランスを独自に調整できないことも考えられるため、５００ｎｍ前後と６００ｎｍ前後を別々に二種類準備することが望ましい。また、指定の波長域を主として含む照明の実現方法として、指定の波長域のみ発光可能な照明手段が望ましいが、指定以外の波長域を特殊フィルタなどによって除外するか、指定の波長域以外の強度が指定の波長域に比べて十分に小さければ、その実現方法については特にこだわらない。
【００３２】
Ｒ、Ｇ、Ｂのカメラ感度のばらつきを合わせることやカラーカメラと人間の目の感度差を埋めることが可能であり、且つ適切な処理を行なえる画像が得られる光量を確保できるのであれば、第２の照明手段２３のみで反射照明手段２０を構成しても構わない。但し、実際の印刷物１０の検査装置では、高速で搬送されていることが多く、求める明るさを確保することは、第１の照明手段２２である白色光抜きでは難しい。このような現状から、本実施形態では反射照明手段２０は、二種類の照明手段２２、２３を備えたものとしている。
【００３３】
図７は、この制御・画像処理手段４０の全体動作を示したフローチャートである。印刷物１０が所定の搬送速度にて移動し、印刷機の搬送速度及び印刷物の伸縮と同期を取り、印刷物１０の表面を撮像手段３０により撮像する（ステップＳ１）。
【００３４】
この画像データは、制御・画像処理手段４０に送出され、この画像データから印刷物の情報を抽出する（ステップＳ２）。更に、抽出された情報を用いて欠陥検出・判定処理が実行される（ステップＳ３）。この欠陥検出・判定処理は、全ての印刷物１０に対して実行され、この後全体動作は完了する（ステップＳ４，ＹＥＳ）。
【００３５】
上記不良検出・判定処理（ステップＳ３）では、得られた画像に対して二値化、多値化処理を施して不良部位を抽出するか、予め基準となる画像をマスターデータとして保持しておき、得られた画像データとのパターンマッチングや差分処理などの画像処理を施すことで各種印刷物１０の不良を検出することができる。
【００３６】
以上より、本実施形態の照明手段を用い、カメラ感度のばらつきを合わせることで、ノイズ成分を削減させ微小な明るさの違いを捉えやすくし、また、カラーカメラと人間の目の感度差を埋めることで、欠陥の検出力が弱いとされていた５００ｎｍや６００ｎｍ近辺の欠陥の検出力を向上させることができるようになる。よって、カメラ受光感度の機種差及び個体差等によらず、カラーで構成された印刷物を高精度に検査することができるようになる。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・印刷物
２０・・反射照明手段
２１・・透過照明手段
２２・・第１の照明手段
２３・・第２の照明手段
２４・・第３の照明手段
３０・・撮像手段
３１・・撮像用のスリット
３２・・撮像用のレンズ
４０・・制御・画像処理手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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