(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の白色波長成分を含む光線を放射する光源部と、前記波長成分に対し感度を有する光センサと、検査対象のホログラムに対し前記光源部および光センサを配置する保持部と、前記光センサの出力に基づき前記ホログラムを構成する回折格子パターンの検査特性値を演算する演算手段とを備えるホログラム検査装置であって、前記光源部は、その光線が前記ホログラムの所望の二次元領域を照射するように配置され、前記光センサは、前記ホログラムの所望の二次元領域に含まれる回折格子パターンにより回折された回折光を受光するように配置され、前記演算手段は光センサの出力に基づいて回折光の回折角度および強度から回折格子パターンの格子ピッチ，格子方向および回折効率の少なくともいずれか１つを表わす検査特性値を演算することを特徴とするホログラム検査装置。
【請求項２】
前記光源部が、レーザ，発光ダイオード，水銀灯等の輝線スペクトルを発する光源、もしくは前記輝線スペクトルの光源や連続スペクトルの白色光源と波長選択性を有する光学素子との組み合わせの光源からなる請求項１のホログラム検査装置。
【請求項３】
前記光源部側には、当該光源から放射される光線の波面を検査対象となる前記ホログラムの作製時における条件に合わせて整える調整用光学系が付設され、該光学系は、レンズ，ミラー又は回折格子からなることを特徴とする請求項１のホログラム検査装置。
【請求項４】
前記光センサが、前記光源部の分光特性に対する波長域に感度を有し、かつ回折光の検出に必要な分解能を有するものである請求項１又は２のホログラム検査装置。
【請求項５】
前記保持部が、前記光源部および光センサを所望の回転位置および座標位置に移動可能に形成されるものである請求項１のホログラム検査装置。
【請求項６】
光源部から所定の白色波長成分を含む光線を直接又は調整用光学系を介して、かつその入射方向を調整して検査対象のホログラムの二次元領域に照射し、ホログラムからの回折光を前記波長成分に対し感度を有し回折光の検出に必要な分解能を有する光センサに入射せしめ、該光センサの出力に基づき前記ホログラムを構成する回折格子パターンの検査特性値を演算し該ホログラムの品質検査を行う検査方法であって、前記検査特性値が前記光センサにより検出された前記回折光の回折角度および強度から演算される回折格子パターンの格子ピッチ，格子方向および回折効率の少なくともいずれか１つを表わすことを特徴とするホログラム検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ホログラムの撮影時又は製造時における検査、並びに出荷後における検査およびホログラムの検証に使用されるホログラム検査装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、ホログラムの撮影時および製造工程での検査は、再生用の光源によって再生される像を目視で調べていた。あるいは再生像をＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いて二次元の画像として取り込み、画像解析を利用した光学的な検査方法が行われていた。また、この方法で更に観察位置を変える事で立体像を複数の二次元画像として検査する方法も公知である。また、特別な場合として、機械読み取り用ホログラム等の光学センサで読み取ることを前提に作られたホログラム等では、その読み取り機を用いて検査を行う方法が公知である。これ等に関する公知技術としては、例えば、特開平３−２１１０９６号公報，特開平６−７６３６５号公報が上げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ホログラム撮影時あるいは複製工程での目視による検査では、検査者の個人差から来る完成品品質のばらつきが大きくなり、数値管理的な手法を適用することが難しい。そのため、対策を講ずるにも検査基準が明確に成らず、全体の品質を効果的に上げる事が困難となっている。また、出荷後における品質の追跡調査などを行うに至っては、出荷時の状態と比較するための基準が残らないため検査者の記憶のみが頼りとなり、十分な分析調査を行う事が非常に困難である。更に、セキュリティーに用いられるホログラムの真偽判定は、出荷後の検査同様に、明確な判定基準が残っていないばかりか利用者のその殆どが素人であるため、粗悪な偽造品に対しても真偽判断を誤るという可能性が有る。加えて、機械読み取り用ホログラム等の場合においても読み取り機の価格が高価になる等の問題点がある。
【０００４】
本発明は、以上の問題点を解決するもので、従来の目視的又は光学的なホログラムの再生画像を対象とする検査方法の替りに電気的手段によりホログラムを構成する微細な回折格子の形状，構造を定量的に高精度で求め、検査品質の向上とこれに基づくホログラム製品の品質の向上が図れると共に簡便，小型の構造を有し安価に実施出来るホログラム検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、所定の白色波長成分を含む光線を放射する光源部と、前記波長成分に対し感度を有する光センサと、検査対象のホログラムに対し前記光源部および光センサを配置する保持部と、前記光センサの出力に基づき前記ホログラムを構成する回折格子パターンの検査特性値を演算する演算手段とを備えるホログラム検査装置であって、前記光源部は、その光線が前記ホログラムの所望の二次元領域を照射するように配置され、前記光センサは、前記ホログラムの所望の二次元領域に含まれる回折格子パターンにより回折された回折光を受光するように配置され、前記演算手段は光センサの出力に基づいて回折光の回折角度および強度から回折格子パターンの格子ピッチ，格子方向および回折効率の少なくともいずれか１つを表わす検査特性値を演算することを特徴とするホログラム検査装置を構成するものである。更に具体的に、前記光源部が、レーザ，発光ダイオード，水銀灯等の輝線スペクトルを発する光源、もしくは前記輝線スペクトルの光源や連続スペクトルの白色光源と波長選択性を有する光学素子との組み合わせの光源からなることを特徴とする。また、前記光源部側には、当該光源から放射される光線の波面を検査対象となる前記ホログラムの作製時における条件に合わせて整える調整用光学系が付設され、該光学系は、レンズ，ミラー又は回折格子からなることを特徴とする。前記光センサが、前記光源部の分光特性に対する波長域に感度を有し、かつ回折光の検出に必要な分解能を有するものであることを特徴とする。前記保持部が、前記光源部および光センサを所望の回転位置および座標位置に移動可能に形成されるものであることを特徴とする。更に、光源部から所定の白色波長成分を含む光線を直接又は調整用光学系を介して、かつその入射方向を調整して検査対象のホログラムの二次元領域に照射し、ホログラムからの回折光を前記波長成分に対し感度を有し回折光の検出に必要な分解能を有する光センサに入射せしめ、該光センサの出力に基づき前記ホログラムを構成する回折格子パターンの検査特性値を演算し該ホログラムの品質検査を行う検査方法であって、前記検査特性値が前記光センサにより検出された前記回折光の回折角度および強度から演算される回折格子パターンの格子ピッチ，格子方向および回折効率の少なくともいずれか１つを表わすことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
本装置では、光源とホログラムの相対的な位置関係を保持する事により、光線が照射されている領域に含まれ回折格子パターンから反射する回折光の射出角度からその回折格子パターンの格子ピッチを特定することが可能となる。すなわち、その回折光を、ホログラムの検査領域に対して相対的な空間上での位置が既知である光センサへ入射させる事で、回折格子パターンの格子ピッチとこれに加えて格子方向を演算により求める事が出来る。また、光センサから出力された電気信号の強度等から、回折光の強度，すなわち回折効率を知ることが出来る。以上により数値化された非常に精度の良い測定を行うことが出来る。ホログラムに代表されるような微小な回折格子パターンの集合体によって構成されている物品では、ホログラムへ入射する光線のスポット径によって複数の回折格子パターンによる回折光が射出する事になるが、この回折光の分布を光センサ面上での受光強度分布として捉える事が出来るのでその分布から照射領域に含まれる回折格子パターンの格子ピッチと格子方向を演算により求める事が出来る。また、ホログラム検査装置はホログラムに対して光源部および光センサが相対的に移動を行えるように構成されているため、ホログラム面上の複数点での測定を任意に行うことが可能となる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例を示す概要構成図、図２は本実施例の検査方法の概要を説明する模式図、図３は回折格子パターンの微細構造を求める解析方法を説明するための図面である。
【０００８】
図１に示すように、本実施例のホログラム検査装置１は、光源部２と、光源部２に付設される調整用光学系３と、光センサ４と、演算手段５と、光源部２と光センサ４および検査対象のホログラム７を回動および移動可能に支持する保持部６等からなる。
【０００９】
光源部２はホログラム７の検査に必要な白色波長成分を含む光線を放射するものからなり、例えば、半導体レーザに代表される固体レーザ，Ｈｅ−Ｎｅレーザ等の気体レーザ、発光ダイオード，水銀灯等の輝線スペクトルを持つ光源単体、或は前記輝線スペクトルを持つ光源や白熱灯等の白色光源等と波長選択性を持つ光学素子（例えば、ダイクロイックミラーやダイクロイックフィルタ等）を組み合わせたものからなる。また、光源部２は検査対象となるホログラム７の測定箇所（所望領域）に入線角θ０の光線を照射するため保持部６に回動もしくは位置移動可能に支持される（支持構造は省略）。一方、調整用光学系３は例えばホログラム７に照射される光線を当該ホログラム７の作製時に使用された参照光と共役条件に調整し、光の波面を整えてホログラム７の測定精度を向上させるためのものである。例えば、凸レンズ，凹レンズ，ミラー又は回折格子等の光学素子が使用される。
【００１０】
光センサ４は、前記波長成分に対し感度を有するセンサからなり、図１に示すように複数個の受光素子８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ等を一次的に並べたラインセンサ８やＣＣＤ９等からなる無数の受光素子を二次元的に平面上に配置したエリアセンサ１１等からなる。なお、光センサ４はホログラム７からの回折光を受光し得るように取り付け位置が移動可能に保持部６に支持される。実際には、検査内容等に応じてラインセンサ８とエリアセンサ１１を適宜選択して検査装置に組み込めばよい。
【００１１】
演算手段５はマイクロコンピュータ等からなり光センサ４に連結され、光センサ４による回折光の検出結果に応じた信号出力を基にしてホログラム７に含まれる回折格子パターンの検査特性値を演算するものである。なお、検査特性値としては回折格子パターンの格子ピッチ，格子方向，回折効率や回折格子の微細構造等が上げられる。
【００１２】
保持部６は前記したように光源部２および光センサ４を回動又は移動可能に支持するものである。また、図１に示すように、ホログラム７も矢印方向に沿って移動可能に支持される。
【００１３】
次に、本実施例によるホログラム７の検査方法について説明する。一般に回折格子パターンの格子ピッチｐと回折光の出射角、すなわち回折角θとの間には次式が成立する。
ｐ＝λ／（ｓｉｎθ０＋ｓｉｎθ）・・・（１）
（１）式において、λは光源部２から放射される光線の波長であり、θ０は当該光線の入射角である。従って回折光の出射角θを光センサ４で検出することにより格子ピッチｐは理論的に求められる。
【００１４】
図２の模式図に示すように、光源部２から入射角θ０で波長λのガラス分布の光強度分布をもつ光線をホログラム７の所定の二次元領域１２に含まれる回折格子パターンを照射すると当該回折格子パターンからガラス分布を持ち回折光が出射される。この回折光をラインセンサ８又はエリアセンサ１１で受光する。入射光と回折光が同一面上に配置される光学構成では、例えばラインセンサ８を用いて回折光を受光出来る。その検出出力はグラフに示すように、ラインセンサ８の一次元方向（Ｘ方向）に沿った受光強度分布となる。この強度分布のピーク位置を読み取ることにより回折角θが求まり、これと既知の入射角θ０および波長λの値を用いて前記（１）式を演算すると照射領域に含まれる回折格子パターンの格子ピッチが求められる。また、受光強度分布のピークレベルに基づいて回折格子パターンの回折効率が求める。これに対し、回折光が二次元方向（ｘおよびｙ方向）に分布する場合には、エリアセンサ１１を用いて回折光を受光し、二次元の受光強度分布を得る。この場合には、格子ピッチおよび回折効率に加え、格子方向を検出出来る。すなわち、格子方向（格子方位）とピークの二次元位置は互いに相関している。次に、ホログラム７を適宜移動することにより前記二次元領域１２以外の場所における回折格子パターンの検査が前記と同様の方法により行われる。
【００１５】
図３（ａ）に示すように、ホログラム７の回折格子パターンを拡大視するとピッチｐの凸凹部から形成される。この基本的な回折格子形状は電波に例えると搬送波の形状に近似するものであり、仮りに搬送波回折格子１３と称呼する。一方、ホログラム７上に形成される回折格子パターンには前記の搬送波回折格子１３の他にこれと重畳する複数の微細な回折格子が複雑に包含されている。この微細な回折格子は搬送波にのる変調波にたとえられ変調波回折格子１４と称呼する。これ等の回折格子から反射する回折光を光センサ４で検出すると図３（ｂ）のように搬送波回折格子１３および変調波回折格子１４に対応したいくつかのピークを有する受光強度分布が求められる。このピークを解析することにより回折格子パターンの微細構造を把握することが出来る。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、ホログラムを構成している微小な回折格子単位での、格子ピッチ，格子方向，回折効率の全てもしくは一部に関して、同時に測定を行う事が出来るので、数値化された非常に精度の良いホログラム検査を行う事が出来る。この数値情報を記録しておくことにより、数値管理手法を適応することが可能となり、全体の品質を効果的に上げることが可能となる。出荷後の検査においても、基準となる数値データが残るので十分な検査を行う事が出来る。また、装置が一体化される事により誰でも正確な測定を行えるので測定者による測定のばらつきを押さえることが出来、なおかつ構造も単純に出来るため、小型化が容易で、故障も少なく出来るメリットを有する。更に、光源や光センサに様々な仕様の部品を用いる事が可能なので、安価な部品を使用出来るだけでなく、検査装置を構成する部品の標準化を行いやすいので低価格化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概要構成図。
【図２】本実施例の検査方法の概要を説明するための模式図。
【図３】回折格子の微細な構造を求める検査方法を説明するための概要線図。
【符号の説明】
１    ホログラム検査装置
２    光源部
３    調整用光学系
４    光センサ
５    演算手段
６    保持部
７    ホログラム
８    ラインセンサ
９    ＣＣＤ
１１  エリアセンサ
１２  二次元領域
１３  搬送波回折格子
１４  変調波回折格子
【図１】
0003556324.tif 000002
【図２】
0003556324.tif 000003
【図３】
0003556324.tif 000004