(57)【要約】【課題】簡易な構成で、ホログラムなど反射指向性を有する対象物の外観を広範囲に渡って高い精度で検査可能な外観検査システム等を提供する。【解決手段】外観検査システム１は、照明装置７、撮像装置５、撮像装置５のレンズとは別に設けられる集光レンズ９、画像処理装置１３等を備える。外観検査システム１でホログラム３ａの外観検査を行う際は、ホログラムシート３を搬送しつつ、照明装置７からホログラム３ａに検査光２０を照射し、ホログラム３ａから特定の方向に反射した検査光２０を、集光レンズ９により撮像装置５に向けて集光する。そして、集光した検査光２０を撮像装置５により受光して撮像を行う。その後、画像処理装置１３により、撮像装置５で撮像した画像を用いてホログラム３ａの外観検査を行う。【選択図】図２
2014066663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射指向性を有する対象物の外観検査を行う外観検査システムであって、
照明装置と、撮像装置と、前記撮像装置のレンズとは別に設けられる集光レンズと、画像処理装置とを備え、
前記照明装置は、前記対象物に検査光を照射し、
前記集光レンズは、前記対象物から特定の方向に反射した前記検査光を前記撮像装置に向かって集光し、
前記撮像装置は、集光された前記検査光を受光して撮像を行い、
前記画像処理装置は、前記撮像装置で撮像した画像を用いて、前記対象物の外観検査を行うことを特徴とする外観検査システム。
【請求項２】
前記集光レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の外観検査システム。
【請求項３】
前記集光レンズが、前記対象物の検査範囲の全幅に渡って設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外観検査システム。
【請求項４】
前記対象物がホログラムであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の外観検査システム。
【請求項５】
照明装置と、撮像装置と、前記撮像装置のレンズとは別に設けられる集光レンズと、画像処理装置とを備えた外観検査システムにより、反射指向性を有する対象物の外観検査を行う外観検査方法であって、
前記照明装置から前記対象物に検査光を照射し、前記対象物から特定の方向に反射した前記検査光を前記集光レンズにより前記撮像装置に向かって集光し、集光した前記検査光を前記撮像装置により受光して撮像を行うステップと、
前記画像処理装置により、前記撮像装置で撮像した画像を用いて前記対象物の外観検査を行うステップと、
を有することを特徴とする外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラムなど反射指向性を有する対象物の外観検査を行う外観検査システムおよび外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラムシートは、物体に照射する参照光と、物体から反射した物体光の干渉縞をホログラムとして基材上に形成したものである。ホログラムは見る方向によって絵柄が変わるので、高い意匠性を有する。また、同じ絵柄の形成が難しいことから、偽造防止性も高く、種々の用途に使用されている。
【０００３】
ホログラムシートは、例えば、基材に感光性材料を塗布した後、レーザーにより感光性材料を露光し、その後現像、定着処理等を行い基材上にホログラムを形成して製造される。ホログラムシートの製造後には、ホログラムの絵柄が正しく形成されているか外観検査を行う。
【０００４】
ホログラムの絵柄（外観）を検査する際には、絵柄の形成条件を満たす波長かつ入射角で、ホログラムに検査光を照射する。ホログラムは、入射した検査光を特定の方向に回折、反射するので、この方向に反射された検査光を受光して絵柄を撮像し、基準となる正しい画像と比較することで外観検査が可能である。このように入射した光を特定の方向に反射する特性を、ここでは反射指向性と呼ぶものとする。
【０００５】
図７に示すように、絵柄の撮像は、ホログラムシート３のホログラム３ａから検査光２０の反射方向に配置された撮像装置５によって行う。しかしながら、撮像装置５の画角の制限により、視野全体にわたって上記の方向に反射した検査光２０を撮像することは困難である。従って、視野端部において適切に絵柄が撮像されない場合が生じ、これにより、外観検査の精度が低下する問題がある。
【０００６】
この問題を解決するための方法としては、撮像装置にテレセントリックレンズを用いたり、広幅の撮像装置を用いることが考えられる（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１０５８４４号公報
【特許文献２】特開２００９−１３３７４３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、より広い範囲に渡ってホログラムの外観検査をしようとする場合、特許文献１、２の方法では、撮像装置を多数配置したり、より大きな撮像装置を使用する必要が生じるなど大掛かりな構成になり、コストも大きくなる問題がある。
【０００９】
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、ホログラムなど反射指向性を有する対象物の外観を広範囲に渡って高い精度で検査可能な外観検査システム等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達するために第１の発明は、反射指向性を有する対象物の外観検査を行う外観検査システムであって、照明装置と、撮像装置と、前記撮像装置のレンズとは別に設けられる集光レンズと、画像処理装置とを備え、前記照明装置は、前記対象物に検査光を照射し、前記集光レンズは、前記対象物から特定の方向に反射した前記検査光を前記撮像装置に向かって集光し、前記撮像装置は、集光された前記検査光を受光して撮像を行い、前記画像処理装置は、前記撮像装置で撮像した画像を用いて、前記対象物の外観検査を行うことを特徴とする外観検査システムである。
【００１１】
本発明の外観検査システムでは、照明装置から照射され、ホログラムなどの反射指向性を有する対象物から特定の方向に反射した検査光が、撮像装置のレンズとは別に設けた集光レンズにより、撮像装置に向かって集光される。撮像装置ではこの集光された検査光を受光して撮像を行うことにより、視野端部でも精度が落ちることがなく、対象物の絵柄を均一に撮像することが可能になる。従って、撮像装置としては小型のものを少数使用するだけで高精度かつ広範囲な外観検査が可能になり、簡易かつ低コストな構成とできる。
【００１２】
前記集光レンズは、フレネルレンズであることが望ましい。
これにより、集光レンズを薄く構成することができ、より簡易な構成とできる。
【００１３】
前記集光レンズが、前記対象物の検査範囲の全幅に渡って設けられることが望ましい。
これにより、１個の撮像装置による撮像で検査範囲の外観検査が行えるので、より簡易な構成とできる。
【００１４】
前記対象物が、ホログラムであることが望ましい。
ホログラムは、その意匠性や偽造防止性の観点から正しく絵柄が形成されていることが重要であり、本発明の外観検査システムを用いて外観検査を行うことによる効果が特に大きい。
【００１５】
第２の発明は、照明装置と、撮像装置と、前記撮像装置のレンズとは別に設けられる集光レンズと、画像処理装置とを備えた外観検査システムにより、反射指向性を有する対象物の外観検査を行う外観検査方法であって、前記照明装置から前記対象物に検査光を照射し、前記対象物から特定の方向に反射した前記検査光を前記集光レンズにより前記撮像装置に向かって集光し、集光した前記検査光を前記撮像装置により受光して撮像を行うステップと、前記画像処理装置により、前記撮像装置で撮像した画像を用いて前記対象物の外観検査を行うステップと、を有することを特徴とする外観検査方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、簡易な構成で、ホログラムなど反射指向性を有する対象物の外観を広範囲に渡って高い精度で検査可能な外観検査システム等を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】外観検査システム１の構成を示す図
【図２】撮像装置５、照明装置７、集光レンズ９等の配置を示す図
【図３】撮像装置５、照明装置７、集光レンズ９等の配置を示す図
【図４】外観検査システム１による外観検査の手順を示す図
【図５】集光レンズ９ａとして平凸レンズを用いた例を示す図
【図６】検査光２０をホログラムシート３の搬送方向に対し平面上傾斜させる例を示す図
【図７】外観検査の例について説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
（１．外観検査システム１の概略構成）
まず、図１を参照して、本実施形態の外観検査システム１の概略構成について説明する。
【００２０】
この外観検査システム１は、図中矢印Ａに示す搬送方向に搬送されるホログラムシート３について、ホログラム３ａの外観検査を行うものである。図に示すように、外観検査システム１は、撮像装置５、照明装置７、集光レンズ９、制御装置１１、画像処理装置１３、センサ１５、表示装置１７等を有する。
【００２１】
照明装置７は、ホログラム３ａの絵柄の形成条件を満たす波長かつ入射角で、検査光をホログラム３ａに照射する。ホログラム３ａは、この入射角で入射した検査光を特定の方向に回折、反射する。本実施形態では、ホログラムシート３の法線方向に反射するものとする。
【００２２】
集光レンズ９は、ホログラム３ａから反射された検査光を、撮像装置５に向かって集光する。集光レンズ９は、撮像装置５のレンズとは別に設けられ、本実施形態ではフレネルレンズを用いる。これについては後述する。
【００２３】
撮像装置５は、集光レンズ９で集光された検査光を受光し、ホログラム３ａの絵柄の撮像を行う。撮像装置５は、集光レンズや発散レンズなどから構成される光学系と、光学系を通過した被写体像を画像信号に変換する電子撮像部を有するラインカメラとを備える。
【００２４】
センサ１５は、ホログラムシート３に形成されたタイミングマーク（不図示）を検出する。センサ１５は、タイミングマークを検出すると、これを示す検出信号を制御装置１１に出力する。
【００２５】
制御装置１１は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）で構成される。制御装置１１は、上記の検出信号がセンサ１５から入力されると、画像処理装置１３に対し撮像指示を出力する。
【００２６】
画像処理装置１３は、例えば、制御部、記憶部、通信部等を有するコンピュータ等で構成される。画像処理装置１３は、制御装置１１から撮像指示が入力されると、撮像装置５を制御してホログラム３ａの絵柄を撮像し、撮像結果である画像を撮像装置５から取得する。
【００２７】
また、画像処理装置１３は、撮像装置５から取得した画像に基づいてホログラム３ａの外観検査を行う。例えば、取得した画像と、記憶部に予め記憶しておいた正の画像とを比較して異同の判定を行い、これらが異なる場合は外観不良があるとする。
【００２８】
表示装置１７は、画像処理装置１３による外観検査の結果に基づいて警告表示を行ったり、画像処理装置１３が撮像装置５から取得した画像を表示したりする。
【００２９】
（２．撮像装置５、照明装置７、集光レンズ９等の配置）
図２は、撮像装置５、照明装置７、集光レンズ９等の配置を示す斜視図である。なお、図２の矢印Ａは図１と同様ホログラムシート３の搬送方向を示し、矢印Ｂはこの搬送方向と直交するホログラムシート３の幅方向を示す。
【００３０】
また、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、撮像装置５、照明装置７、集光レンズ９等の配置を図２の方向Ｃ、方向Ｄ、上方から見た図であり、後述する図５、図６において同様である。
【００３１】
図２、図３に示すように、本実施形態の外観検査システム１では、ホログラムシート３を搬送しつつ、ホログラムシート３の全幅でホログラム３ａから反射した検査光２０を撮像装置５にて受光する。これにより、検査範囲３ｂ（図２）をホログラムシート３の全幅に渡るものとし、この検査範囲３ｂの全体のホログラム３ａの絵柄を撮像して外観検査を行う。なお、ホログラムシート３の幅は、例えば２５ｃｍ程度である。
【００３２】
これに合わせて、外観検査システム１では、ホログラム３ａの上方で、ホログラムシート３の幅方向に沿って長尺の照明装置７と集光レンズ９が設けられる。
【００３３】
集光レンズ９は、例えばホログラム３ａから２ｃｍ程度の距離とし、ホログラム３ａに近接するように設ける。集光レンズ９は検査範囲３ｂの全幅に渡って配置されている。また、撮像装置５は集光レンズ９の上方に配置され、平面上ホログラムシート３の幅方向の中央部分にある。
【００３４】
照明装置７は、検査範囲３ｂの全幅に渡って検査光２０を照射する。図３に示すように、ホログラム３ａに入射する検査光２０の方向は、平面上ではホログラムシート３の搬送方向に沿った方向であり、鉛直面上ではホログラムシート３の法線方向に対し前記した入射角を成して傾斜している。
【００３５】
ホログラム３ａは、ホログラムシート３の法線方向に検査光２０を回折、反射する。反射した検査光２０は集光レンズ９に到達する。集光レンズ９は、この検査光２０を撮像装置５に向かって集光する。集光レンズ９の焦点は、集光した検査光２０が撮像装置５の物体側の先頭レンズに入射するように設定し、集光レンズ９から焦点までの距離は、例えば８５ｃｍ程度とする。
【００３６】
また、本実施形態では、集光レンズ９としてフレネルレンズを用い、集光レンズ９を薄く形成する。フレネルレンズは既知のものであるが簡単に説明すると、一方の面は平らであるが、他方の面では、平面中心からの距離に応じて、表面形状の曲率が異なる複数の領域が略鋸歯状に形成されたものである。各領域の曲率と中心からの距離との関係は、平凸レンズの凸面の表面形状と同様となるように定められるが、厚みについては低減される。
【００３７】
（外観検査システム１による外観検査）
次に、図４を参照して外観検査システム１による外観検査の手順について説明する。
【００３８】
外観検査システム１では、搬送中のホログラムシート３について、タイミングマークがセンサ１５により検出される（Ｓ１）と、センサ１５から制御装置１１に検出信号が入力される。すると、制御装置１１は画像処理装置１３に撮像指示を出力し、画像処理装置１３は撮像装置５を制御してホログラム３ａの絵柄の撮像を行う（Ｓ２）。
【００３９】
図２、図３等を用いて説明したように、照明装置７は、検査範囲３ｂの全幅に渡って検査光２０を照射しており、ホログラム３ａは、この検査光２０をホログラムシート３の法線方向に回折、反射する。集光レンズ９は検査範囲３ｂの全幅に渡ってホログラム３ａと近接して設けられており、反射した検査光２０を撮像装置５に向けて集光する。ホログラムシート３を搬送しつつ、この検査光２０を撮像装置５によって受光することで、ホログラム３ａの検査範囲３ｂの全体の絵柄を撮像することができる。
【００４０】
画像処理装置１３は、撮像装置５による撮像結果を画像として取得し、予め記憶部に記憶された正の画像と比較する（Ｓ３）。そして、これらの画像が一致すると判定されれば（Ｓ４：Ｙｅｓ）、そのまま一連の処理を終了する。
【００４１】
一方、画像が一致すると判定されなければ（Ｓ４：Ｎｏ）、外観不良が発生したとして表示装置１７にその旨を示す警告表示を行ってオペレータに注意を促し（Ｓ５）、処理を終了する。この際、撮像装置５により撮像された画像を表示装置１７で表示するとともに、該画像上に、正の画像と異なっていた箇所を外観不良が発生した箇所として示すことも可能である。また、音声等のアラームにより警告を行うことも可能である。
【００４２】
なお、外観検査としては、上記したように撮像装置５から取得した画像と正の画像とを比較するものに限らず、撮像装置５から取得した画像から種々の判定基準を用いて良、不良を判定することも可能である。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、照明装置７から照射され、ホログラム３ａから特定の方向に反射した検査光が、撮像装置５のレンズとは別に設けた集光レンズ９により、撮像装置５に向かって集光される。撮像装置５ではこの集光された検査光を受光して撮像を行うことにより、広い幅の検査範囲であっても、視野端部で精度が落ちることがなく、ホログラム３ａの絵柄を均一に撮像することが可能になる。従って、撮像装置５としては小型のものを少数使用するだけで高精度な外観検査が可能になり、簡易かつ低コストな構成とできる。
【００４４】
特に本実施形態では、集光レンズ９がホログラム３ａの検査範囲３ｂの全幅に渡って設けられることで、１個の撮像装置５で検査範囲３ｂのホログラム３ａの外観検査を行うことができ、より簡易な構成となる。ただし、複数の撮像装置５や集光レンズ９を用いてホログラム３ａの外観検査を行うことも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では集光レンズ９としてフレネルレンズを用いており、これによりレンズを薄くし簡易な構成とできる。ただし、フレネルレンズに替えてその他のレンズを用いることも可能である。その例が図５に示す集光レンズ９ａである。
【００４６】
この集光レンズ９ａは、一方の面を凸とした平凸レンズであるが、この場合でもホログラム３ａから反射した検査光２０を撮像装置５に向けて集光することが可能である。この他、両面を凸とした凸レンズも同様に用いることもできる。ただし、これらの場合ではレンズが厚くなるので、構成の簡易さの点ではフレネルレンズを用いたほうが有利である。
【００４７】
また、本実施形態では、検査光は、平面上ホログラムシート３の搬送方向に沿って照射されるが、図６に示すように、必要に応じてホログラムシート３の搬送方向に対し斜めに照射することも可能である。また、本実施形態では検査光の反射方向をホログラムシート３の法線方向としているが、その他の方向に反射されてもよい。この場合でも、検査光の反射方向に合わせて集光レンズ９や撮像装置５の配置を定めればよい。
【００４８】
また、本実施形態では、外観検査システム１として、ホログラム３ａの外観検査を行う例を説明した。ホログラム３ａは、その意匠性や偽造防止性の観点から正しく絵柄が形成されていることが重要であり、外観検査システム１を用いて外観検査を行うことによる効果が特に大きい。ただし、反射指向性を有するものであれば、外観検査の対象物がホログラム３ａに限られることもない。その例としては、鏡面性を有し入射光の正反射を行うような対象物が挙げられる。この場合でも、本実施形態の外観検査システム１を適用することができ、同様の効果が得られる。
【００４９】
また、本実施形態では撮像装置５にラインカメラを用いているが、ホログラム３ａの絵柄の撮像が可能なものであれば、これに限ることはない。例えばラインカメラに替えてＣＣＤ（Charge
Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）等の電子撮像部等を備えたエリアカメラを用いてもよい。この場合では、エリアカメラで撮像を行うホログラム３ａの検査範囲について、幅方向を含む全域に渡って集光レンズ９を設ければよい。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５１】
１：外観検査システム
３ａ：ホログラム
５：撮像装置 
７：照明装置
９、９ａ：集光レンズ 
１１：制御装置 
１３：画像処理装置 
１５：センサ
【図１】
2014066663.tif 000003
【図２】
2014066663.tif 000004
【図３】
2014066663.tif 000005
【図４】
2014066663.tif 000006
【図５】
2014066663.tif 000007
【図６】
2014066663.tif 000008
【図７】
2014066663.tif 000009