(57)【要約】【課題】高速、拡大撮影時の光量不足を解決するための天球拡散光の様な異方性の少ない拡散照明光を作り出すための画像撮像用の照明装置を供給することが求められていた。【解決手段】カメラと撮像対象を結ぶ光路上に円心が位置するリング状の拡散光源において、拡散光源が光路方向に並べた複数の単リング照明装置からなるとともに、単リング照明装置が各々撮像対象方向にのみ光学的に開口していることを特徴とする拡散光源、特に単リング照明装置の数を増減可能であることを特徴とする拡散光源、更には単リング照明装置が各々撮像対象方向にのみ光学的に開口しているとともに、開口部以外の内面が反射面となっているとともに外面がつや消し黒色であることを特徴とする拡散光源を提供する。【選択図】図１
2005309122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラと撮像対象を結ぶ光路上に円心が位置するリング状の拡散光源において、拡散光源が光路方向に並べた複数の単リング照明装置からなるとともに、単リング照明装置が各々撮像対象方向にのみ光学的に開口していることを特徴とする拡散光源。
【請求項２】
単リング照明装置の数を増減可能であることを特徴とする請求項１記載の拡散光源。
【請求項３】
単リング照明装置が各々撮像対象方向にのみ光学的に開口しているとともに、開口部以外の内面が反射面となっているとともに外面がつや消し黒色であることを特徴とする請求項１または２記載の拡散光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
拡散照明光を作り出すための画像撮像用の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどで撮像対象を撮影する場合、照明の異方性が問題となる場合がある。特にホログラムの撮像や欠陥検査の様に撮像した画像の方向性が問題となる画像の場合には、照明が原因である場合を極力少なくすることが求められている。
【０００３】
従来、全天球拡散の様な拡散照明光を作り出す場合、お椀形の様な半球形の拡散板の外側に光源を配置し、この半球形の拡散板中央に穴をあけ、そこから撮像対象を撮影する方法が特許文献１の様に一般的であった。なお、この半球形の拡散板の素材としては半透明乳白色の樹脂板などであった。
【０００４】
それに対して、さらに簡易的な方法としては、特許文献２の様なリング状の拡散光源、例えばリング状蛍光灯等を用い、中央部から撮影するなどがある。
【０００５】
特許文献は以下の通り。
【特許文献１】特開平０５−３３５２２７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記方法で撮像対象を撮影する場合において、撮像対象が移動する場合、例えば、製造ライン上の撮像対象を拡大して撮像する時は、撮像時の露光時間が当然短くなり、従って光量不足となり、画像が鮮明に写らなくなるため、良否判定などの検査には使えない場合が多かった。
【０００７】
本発明は、これらの高速、拡大撮影時の光量不足を解決するための天球拡散光の様な異方性の少ない拡散照明光を作り出すための画像撮像用の照明装置を供給することが求められていたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する為に請求項１に係る本発明は、カメラと撮像対象を結ぶ光路上に円心が位置するリング状の拡散光源において、リング状照明装置が光路方向に並べた複数の単リング照明装置からなるとともに、単リング照明装置が各々撮像対象方向にのみ光学的に開口していることを特徴とする拡散光源を提供するものである。
【０００９】
請求項２に係る本発明は、単リング照明装置の数を増減可能であることを特徴とする請求項１記載の拡散光源を提供するものである。
【００１０】
請求項３に係る本発明は、単リング照明装置が各々撮像対象方向にのみ光学的に開口しているとともに、開口部以外の内面が反射面となっているとともに外面がつや消し黒色であることを特徴とする請求項１または２記載の拡散光源を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、従来、光量不足等の問題で良好な撮像が出来なかった移動していく撮像対象を、十分に撮像可能な光量で提供することを可能にし、これにより全天球拡散光に近似した拡散光源を提供するものであり、この光源を用いて拡大して撮像する様なことが可能となる技術を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の照明系の図である。図に示された光源は、リング状の高周波蛍光灯１であり、カメラ４の撮像タイミングを同期させている。各リング状蛍光灯１の裏側には反射板２が設けられ、カメラ側へは光源の直接光が入らないよう、また、効率良く撮像対象を照らすようにされている。また、反射板２の外面は、つや消し黒色塗装がされており、撮像対象以外からの反射光は、極力、カメラ４、レンズ３に入らないように処理されている。
【００１３】
図１では１２本の反射板付きの蛍光灯が並べられているが、本数は必要に応じて何本でも取り付け可能である。しかし、撮像対象から遠くなると効率は悪くなるので、一般的には１〜１０本が実用的である。また、単リング照明装置は、円環状の蛍光灯に限らず、ＬＥＤ等の他の照明装置であっても、リング状であれば構わないものであり、断面形状も円である必要はない。
【００１４】
また、撮像対象方向にのみ光学的に開口しているとともに、開口部以外の内面が反射面となっているとともに外面がつや消し黒色であることも、反射板の背面をつや消し黒色塗料等で彩色してあるものに限らず、反射シールとつや消し黒色を貼り合わせたものを、反射シール面で照明器具に接着する様な構成でも構わない。
【００１５】
リング状蛍光灯１を図１のように並べた中央開口部分に、カメラ４、レンズ３が配置される。図１ではリング状蛍光灯１の内径は、レンズ３が入る大きさであるが、レンズ３に接続されるカメラ４の外形形状は、リング状蛍光灯１の内径に入らない場合は、焦点距離、カメラの位置関係から自ずとリング状蛍光灯１の配置される本数は制限される。
【００１６】
しかし、大きな径のリング状の照明と、小さなレンズとカメラを用いることで、リング状照明の内径の中の自由な位置に、カメラを配置することも可能である。
【実施例１】
【００１７】
ホログラムの絵柄を均一に撮像し、絵柄の欠陥を検出するには、全天球からの拡散光源もしくはこれに準ずる光源が必要であり、それを製造ライン上で撮像するには、絵柄を拡大し、高速で取り込むことが必要である。
【００１８】
これは、ホログラムは、回折光を見ることになるので、視点によって像の見え方が変化する。このため、直接反射光や、点源もしくは複数点源の光源と解される様な光源を用いた照明条件下では、一度に全画像を見ることはできない。また、光の照射条件の僅かな違いによっても見える画像が変化する。したがって、検査しようとする画像が安定せず、検査結果も信頼性が保てないからである。
【００１９】
本発明の実施例を図２から図８を用いて説明する。
【００２０】
図２は、本願の拡散光源を適用したホログラム欠陥検出装置の一例を示す機能構成図である。
【００２１】
すなわち、ホログラム欠陥検出装置は、被検体である薄板状のホログラム１０の表面の欠陥を検出する装置であって、平面光源１１と、カメラ１２と、画像取込部１４と、画像
処理装置１６とを備えている。
【００２２】
拡散光源３６は、単リング照明装置であるリング状蛍光灯３７が、各々反射板３９を伴って並列にならんでおり、例えば白色光からなる検査光ｈを、中空部３８側に照射する。
【００２３】
このような拡散光源３６を、図３に示すように、検査台１７の上に載置し、更に検査台１７の上に設けられた検査位置１９が、リング状蛍光灯３７の円心に存在するように配置する。更に、カメラ１２を、検査位置１９の直上部であって、その中心が同じ円心上に存在するように配置する。
【００２４】
このような配置構成とすることによって、拡散光源３６から射出された検査光ｈは、検査位置１９に、被検体であるホログラム１０を、検査する表面側を上に向けて載置した場合、このホログラム１０の表面に対して、直上部を除く実質的な表面側全方向から検査光ｈを照射するようにしている。拡散光源３６の高さＨ、すなわち最も端のリング状蛍光灯３７は、より高い方が、より垂直に近い角度からの検査光ｈも被検体であるホログラム１０に対して照射することができるようになるために理想的ではあるが、ホログラム１０からの回折光が、カメラ１２に入射する程度の角度の検査光を照射できるような高さであれば良い。また、撮像レンズ２２としては、テレセントリックレンズを用いるのが好適である。
【００２５】
テレセントリックレンズは、図４（ａ）に示すように、２枚のレンズとピンホールｐとがセットになって構成されており、検査光ｈによって照射されたホログラム１０の表面を、真上から見た像を撮像するのに適している。すなわち、図４（ａ）に示すように、テレセントリックレンズ２２（＃ａ）は、直進してくる光のみを使って結像するので、図４（ａ）中の記号ａで示すように、斜めから入ってくる光は結像しない。このため、円筒体２４を真上から見た場合、図４（ｂ）に示すように、胴部２５と中空部２６とからのみなる画像となる。
【００２６】
一方、テレセントリックレンズではない一般の撮影レンズ２２（＃ｂ）は、図４（ａ）に示すように、２枚のレンズがセットになって構成されており、図４（ａ）中の記号ｂに示すように、斜めから入ってくる光も結像する。このため、円筒体２４を真上から見た場合であっても、図４（ｂ）に示すように、胴部２５と中空部２６との間に内側面２７が存在するように結像する。
【００２７】
このように、撮像レンズ２２としてテレセントリックレンズ２２（＃ａ）を用いることによって、カメラ１２は、被検体であるホログラム１０の真上から見た場合、正確な画像を撮像する。
【００２８】
画像取込部１４は、カメラ１２によって撮像された画像を取得し、この画像を電子化し、電子化した画像データを画像処理装置１６へと出力する。
【００２９】
画像処理装置１６は、検査用画像データ格納部２８と、基準画像データ格納部３０と、画像データ比較部３２と、欠陥判定部３４とを備えている。
【００３０】
検査用画像データ格納部２８は、画像取込部１４から出力された画像データを格納し、画像データ比較部３２から要求があった場合には、格納している画像データを画像データ比較部３２へと出力する。
【００３１】
被検体であるホログラム１０の表面に欠陥があるか否かを判定するためには、被検体のホログラムと同一仕様であり、無欠陥のホログラムを真上から撮像して得られた画像デー
タと比較することによって行う。そのため、被検体のホログラムと同一仕様であり無欠陥のホログラムの真上から見た画像データを、予め撮像しておき、基準画像データ格納部３０に格納しておく。
【００３２】
画像データ比較部３２は、検査用画像データ格納部２８に格納された画像データと、基準画像データ格納部３０に格納された画像データとを比較する。比較方法としては、同一座標における濃淡値の差分あるいは比率を演算する方法があるが、本発明では、実質的に両画像データの比較をできる方法であれば何れの方法であっても構わない。
【００３３】
欠陥判定部３４は、画像データ比較部３２による比較の結果、両画像データに相違する箇所があった場合には、被検体であるホログラム１０の表面に欠陥が有るものと判定する。一方、両画像データに相違する箇所が無かった場合には、被検体であるホログラム１０は、表面に欠陥が無いものと判定する。
【００３４】
これにより、本実施例の拡散光源を用いたホログラム欠陥検出装置を用いて、被検体であるホログラム１０の表面における欠陥の有無を判定するためには、まず、検査位置１９に被検体であるホログラム１０を、その表面を上、すなわちカメラ１２の側に向けて配置する。この場合、カメラ１２が、ホログラム１０の表面を、真上から撮影できるように、ホログラム１０を検査位置１９に設置する。
【００３５】
このようにして検査位置１９に被検体であるホログラム１０が配置されると、次に、平面光源１１によって被検体であるホログラム１０の表面側に向けて検査光ｈを照射する。平面光源１１から照射された検査光ｈは、このホログラム１０の表面に対して、直上部を除く実質的な表面側全方向から、検査光ｈが照射される。
【００３６】
このように、ホログラム１０の表面に対して、直上部を除く実質的な表面側全方向から検査光が照射された場合の作用について、図６を用いて説明する。
【００３７】
すなわち、ホログラム１０の表面において、Ｖ方向に回折した回折光を得るためには、例えば、図６中に示すＲ方向のように、Ｖ方向を除く全ての方向からホログラム１０に対して検査光ｈを照射する必要がある。このとき、ホログラム１０のＣ点に回折格子が切ってあれば、Ｖ方向への回折光は存在する。
【００３８】
しかしながら、Ｃ点の回折格子が潰れて平らになっている、すなわち回折格子に欠陥がある場合には、例えば図６中のＲ’方向に示すように、直接反射光のみとなり、Ｖ方向への回折光は存在しなくなる。このように、Ｖ方向への回折光が存在しない状態でＣ点を真上から撮像した場合には、黒い点として撮像される。
【００３９】
よって、このようにして撮像された画像データを、例えば図７（ａ）に示すような同一仕様で無欠陥のホログラムの画像データと比較することによって、欠陥の有無を検出することができる。
【００４０】
したがって、被検体であるホログラム１０に対して、直上部を除く実質的な表面側全方向から、検査光ｈが照射された場合、万が一、ホログラム１０の表面に欠陥があり、回折格子が潰れて平らになっている箇所があると、その箇所からは真上方向（Ｖ方向）への回折光は存在しなくなる。その結果、図７（ｂ）に示すように、この箇所は、ホログラム１０の真上に配置されているカメラ１２によって、黒い点ｋとして撮像される。
【００４１】
また、被検体であるホログラム１０からの回折光を、テレセントリックレンズ２２（＃ａ）を用いて、カメラ１２に結像することによって、被検体であるホログラム１０の真上
から見た正確な画像が撮像される。
【００４２】
カメラ１２によって撮像された画像は、画像取込部１４によって取得され、電子化された後に、この電子化した画像データは、画像処理装置１６へ出力され、検査用画像データ格納部２８に格納される。
【００４３】
一方、基準画像データ格納部３０には、例えば図７（ａ）に示すように、被検体のホログラム１０と同一仕様であり、無欠陥のホログラムを真上から撮像して得られた画像データが予め撮影され、格納されている。
【００４４】
そして、画像データ比較部３２では、検査用画像データ格納部２８に格納された画像データと、基準画像データ格納部３０に格納された画像データとが比較される。
【００４５】
更に、画像データ比較部３２による比較の結果、図７（ｂ）中に示す黒い点ｋのように、両画像データに相違する箇所があった場合には、欠陥判定部３４によって、被検体であるホログラム１０の表面に欠陥が有るものと判定される。一方、両画像データに相違する箇所が無かった場合には、被検体であるホログラム１０は、表面に欠陥が無いものと判定される。
【００４６】
上述したように、本実施例の拡散光源を用いたホログラム欠陥検出装置においては、上記のような作用により、被検体であるホログラム１０の表面に欠陥がある場合には、検査光は直上部には回折しないので、直上部すなわち真上から見た画像データの中において、例えば図７（ｂ）に示すように黒い点ｋとして撮像することができる。
【００４７】
したがって、被検体であるホログラム１０と同一仕様であって、欠陥の無いホログラムを直上部から撮像した画像データと比較することによって、被検体であるホログラム１０の表面の欠陥を精度良く検出することが可能となる。
【００４８】
また、検査装置全体の斜視図を図８に示す。
【００４９】
図８は、前記照明を用いて、連続して製造されるホログラムの絵柄の欠陥を検査する装置の一部である。
【００５０】
撮像対象６２であるホログラムの形成されたフィルムがローラー６３によって最高ラインスピード２５ｍ／分で流れ方向に搬送され、そのローラー６３上で、リング状蛍光灯が設置された撮像ユニット６１により拡散光を照射、ラインＣＣＤカメラで拡大撮像され、絵柄の欠陥の検出が可能になった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、ホログラムなどの全天球型の照明を必要とする画像撮像用の照明装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本願発明の実施例の照明系を示す側面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るホログラムの欠陥検出方法を適用したホログラム欠陥検出装置の一例を示す機能構成図
【図３】拡散光源の一例を示す平面図
【図４】テレセントリックレンズの原理を説明するための模式図
【図５】非テレセントリックレンズの原理を説明するための模式図
【図６】ホログラムによる回折光の回折方向を説明するための図
【図７】ホログラムの画像データの一例を示す模式図
【図８】本願発明の拡散光源を用いた絵柄欠陥検査装置の撮像部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…リング状高周波蛍光灯
２…反射板
３…レンズ
４…カメラ
５…レンズ、カメラ固定部材
６…リング状高周波蛍光灯固定部材
７…照明系カバー
８…冷却用ファン
ｈ…検査光
ｋ…黒い点
ｐ…ピンホール
１０…ホログラム
１２…カメラ
１４…画像取込部
１６…画像処理装置
１７…検査台
１９…検査位置
２２…撮像レンズ
２２（＃ａ）…テレセントリックレンズ
２２（＃ｂ）…非テレセントリックレンズ
２４…円筒体
２５…胴部
２６…中空部
２７…内側面
２８…検査用画像データ格納部
３０…基準画像データ格納部
３２…画像データ比較部
３４…欠陥判定部
３６…拡散光源
３７…リング状蛍光灯
３８…中空部
３９…反射板
４０…ホログラムフィルム
４１…検査エリア
４２、４６…ロール芯
４４…ローラ
４７…巻取装置
５２…黒色無反射層
５４…スリット
６１…光源および撮像ユニット
６２…撮像対象（ホログラムの形成されたフィルム）
６３…フィルム搬送または経路を変えるためのローラー
【図１】
2005309122.tif 000003
【図２】
2005309122.tif 000004
【図３】
2005309122.tif 000005
【図４】
2005309122.tif 000006
【図５】
2005309122.tif 000007
【図６】
2005309122.tif 000008
【図７】
2005309122.tif 000009
【図８】
2005309122.tif 000010