(57)【要約】【課題】入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像を確認するための最適な照明条件を求めることができる画像検出装置を提供する。【解決手段】画像Ｐを構成する光学特性ａ，ｂで構成された紋様を持つ検査媒体Ｍを照明する光源および法線Ｌ上に配置されたカメラを有する。ＸＹ面方向の回転位置α１、仰角β１で決めることのできる照明条件にて画像Ｐを撮像し、次に回転位置α２、仰角β１で決めることのできる照明条件にて画像Ｐを撮像する。こうして回転位置α、仰角βを順次変えながら撮像した複数の画像をオペレータに表示し、光学特性ａ，ｂによる画像変化に対する教示情報を基に紋様を確認するための最適な照明条件を求める。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像を有する検査媒体から前記画像を検出する画像検出装置であって、
前記検査媒体の画像に対しあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明する照明手段と、
この照明手段による複数の照明条件下の画像をそれぞれ撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された複数の画像をオペレータに対し表示する表示手段と、
この表示手段により表示された複数の画像を目視したオペレータが教示する画像変化に対する教示情報に基づき前記検査媒体の画像に対する前記照明手段の最適な照明条件を決定する照明条件決定手段と、
を具備したことを特徴とする画像検出装置。
【請求項２】
前記照明手段は、前記検査媒体の画像に対して照明光を照射する光源を有し、この光源から前記検査媒体の画像に対する照明光の入射方向および仰角を変化させるように前記光源および前記検査媒体のうち少なくともいずれか一方を移動させることで、前記検査媒体の画像に対しあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明することを特徴とする請求項１記載の画像検出装置。
【請求項３】
前記照明手段は、あらかじめ定められた複数の所定位置に固定配置され前記検査媒体の画像に対して照明光を照射する複数の光源を有し、これら複数の光源を順に動作させることで、前記検査媒体の画像に対しあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明することを特徴とする請求項１記載の画像検出装置。
【請求項４】
前記撮像手段により前記検査媒体の画像を撮像したときの前記照明手段の照明条件を前記検査媒体の画像を構成する光学部材の種類ごとに記憶する記憶手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の画像検出装置。
【請求項５】
前記撮像手段により撮像された複数の画像からそれぞれ隣接する画像との差分画像を生成する画像生成手段をさらに具備し、
前記表示手段は、前記画像生成手段により生成された複数の差分画像を表示することを特徴とする請求項１記載の画像検出装置。
【請求項６】
入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像を有する検査媒体から前記画像を検出する画像検出方法であって、
前記検査媒体の画像に対し照明手段によりあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明する照明ステップと、
この照明ステップによる複数の照明条件下の画像を撮像手段によりそれぞれ撮像する撮像ステップと、
この撮像ステップにより撮像された複数の画像を表示手段によりオペレータに対し表示する表示ステップと、
この表示ステップにより表示された複数の画像を目視したオペレータが教示する画像変化に対する教示情報に基づき前記検査媒体の画像に対する前記照明手段の最適な照明条件を照明条件決定手段により決定する照明条件決定ステップと、
を具備したことを特徴とする画像検出方法。
【請求項７】
前記照明ステップは、照明手段として前記検査媒体の画像に対して照明光を照射する光源を有し、この光源から前記検査媒体の画像に対する照明光の入射方向および仰角を変化させるように前記光源および前記検査媒体のうち少なくともいずれか一方を移動させることで、前記検査媒体の画像に対しあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明することを特徴とする請求項１記載の画像検出方法。
【請求項８】
前記照明ステップは、照明手段としてあらかじめ定められた複数の所定位置に固定配置され前記検査媒体の画像に対して照明光を照射する複数の光源を有し、これら複数の光源を順に動作させることで、前記検査媒体の画像に対しあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明することを特徴とする請求項１記載の画像検出方法。
【請求項９】
前記撮像ステップにより前記検査媒体の画像を撮像したときの前記照明手段の照明条件を前記検査媒体の画像を構成する光学部材の種類ごとに記憶する記憶ステップをさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の画像検出方法。
【請求項１０】
前記撮像ステップにより撮像された複数の画像からそれぞれ隣接する画像との差分画像を画像生成手段により生成する画像生成ステップをさらに具備し、
前記表示ステップは、前記画像生成ステップにより生成された複数の差分画像を表示することを特徴とする請求項１記載の画像検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、ホログラムや回折格子など、入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像を被検出画像とし、当該被検出画像を有する検査媒体から上記被検出画像を検出する画像検出装置および画像検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、入射光の特性に依存した反射特性を有する光学部材で構成される画像の検査方法として、照明光を特定方向、特定角度から画像に対し照射し、その回折光、反射光を固定された受光系で検出することで上記画像の良否判定を自動的に行なう検査装置が公知である（たとえば、特許文献１、２参照）。  
このような検査装置を被検出画像を有する検査媒体の連続製造工程内に設置して使用することで、上記画像の良否判定を連続して行なうことが可能となる。
【０００３】
また、入射光の特性に依存した反射特性を有する光学部材で構成される画像は、主にホログラムで代表されるもので、人間の視覚による偽変造防止アイテムとして利用される場合が多い。視認性を高めるため、ホログラムにより構成される紋様が照明方向により変化あるいは切換わる場合があるが、紋様の変化を捉えながら照明方向を定量的に確認するのは難しく、反射特性を考慮した真偽判別はできていない。
【特許文献１】特許第２７２８２０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した入射光の特性に依存した反射特性を有する光学部材で構成される画像の検査方法では、照明系および受光系が固定のため、複数の画像を含む検査対象の場合、複数の照明系および受光系が必要となる。  
また、検査媒体上の画像の照明光による変化を目視で確認しながら、照明方向および照明ルートを決めることは難しく、確認を補助する方法が必要となる。
【０００５】
そこで、本発明は、入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像を確認するための最適な照明条件を求めることができる画像検出装置および画像検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、特性のわからない入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像でも特性を把握することができるとともに、一度把握した情報については再利用することができる画像検出装置および画像検出方法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】
【０００７】
本発明の画像検出装置は、入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像を有する検査媒体から前記画像を検出する画像検出装置であって、前記検査媒体の画像に対しあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明する照明手段と、この照明手段による複数の照明条件下の画像をそれぞれ撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された複数の画像をオペレータに対し表示する表示手段と、この表示手段により表示された複数の画像を目視したオペレータが教示する画像変化に対する教示情報に基づき前記検査媒体の画像に対する前記照明手段の最適な照明条件を決定する照明条件決定手段とを具備している。
【０００８】
また、本発明の画像検出方法は、入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像を有する検査媒体から前記画像を検出する画像検出方法であって、前記検査媒体の画像に対し照明手段によりあらかじめ定められた複数の照明条件で順に照明する照明ステップと、この照明ステップによる複数の照明条件下の画像を撮像手段によりそれぞれ撮像する撮像ステップと、この撮像ステップにより撮像された複数の画像を表示手段によりオペレータに対し表示する表示ステップと、この表示ステップにより表示された複数の画像を目視したオペレータが教示する画像変化に対する教示情報に基づき前記検査媒体の画像に対する前記照明手段の最適な照明条件を照明条件決定手段により決定する照明条件決定ステップとを具備している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像について、複数の照明条件下の画像から、当該画像を確認するための最適な照明条件を求めることができる画像検出装置および画像検出方法を提供できる。
【００１０】
また、本発明によれば、特性のわからない入射光の特性に依存した固有の光学特性を有する光学部材で構成される画像でも特性を把握することができるとともに、一度把握した情報については再利用することができる画像検出装置および画像検出方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
なお、以下の説明では、表面に入射光の特性に依存した反射特性を有する光学部材で構成される画像（被検出画像、以下、単に画像と称する）Ｐを有する検査媒体（たとえば、ＩＤカード等）Ｍから、表件の画像Ｐを検出する画像検出装置（画像検出方法）に適用した場合について説明する。
【００１２】
まず、画像の再現に必用な条件について説明する。  
図１には、画像Ｐの観察を決定づけるための要素について示している。画像Ｐを再現性良く確認する場合、照明位置・方向、媒体位置・角度、および、画像観察位置、をそれぞれ決定する必要がある。
【００１３】
図２には、検査媒体Ｍの位置および画像観察位置を固定して、照明位置のみを変化させた場合の画像Ｐの変化を示している。照明位置Ａでは、画像Ｐとして月の紋様ａのみ確認できるが、照明位置がＢ、Ｃに変化するにつれて、月の紋様ａの後ろから星の紋様ｂがでてくることを示している。
【００１４】
次に、図３を参照して本発明の実施の形態に係る画像検出装置について説明する。  
図３において、画像検出装置１０は、全体的な制御を司る制御手段としての制御部１１、および、制御部１１に接続された検査媒体Ｍ上の画像Ｐを照明するための照明手段としての光源１２、光源１２を図２における法線Ｌの周りで回転させる回転機構１３、光源１２を図２におけるＸＹ平面と直交する面内で移動させて照明光の入射角度を調節するためのチルト機構１４、図２における法線Ｌ上に設置され、検査媒体Ｍからの反射光を受光して画像Ｐを撮像する撮像手段としてのテレビジョンカメラ（以下、単にカメラと称す）１５、撮像した画像や照明条件などを記憶する記憶手段としての記憶部１６、カメラ１５で撮像した複数の画像からその隣接画像との差分画像を生成する画像処理などを行なう画像処理手段としての画像処理部１７、記憶部１６に格納された画像や画像処理部１７で生成した差分画像などをオペレータに対し表示する表示手段としての表示部１８、外部装置との間で情報の授受を行なうインタフェイス部（Ｉ／Ｆ）１９により構成されている。
【００１５】
記憶部１６には、照明条件情報として光源１２の回転位置α（照明光の入射方向）および仰角β（照明光の入射角度）があらかじめ格納されている。
【００１６】
次に、上記のような構成において、図４に示すフローチャートおよび図５に示す動作説明図を参照して画像取得動作を説明する。  
ここでは、たとえば、図２に示すような光学特性ａ，ｂで構成された紋様を持つ画像Ｐを有する検査媒体（たとえば、ＩＤカード）Ｍから、光学特性ａ，ｂの画像Ｐを検出する方法について説明する。なお、本実施の形態では、光学特性ａ，ｂは、それぞれ図２に示すような月の紋様および星の紋様として確認できるものとする。
【００１７】
検査媒体Ｍ上の画像Ｐを検出する場合、まず、ＸＹ平面方向の回転位置α１、仰角β１で決めることのできる照明条件により画像Ｐを照明し、法線Ｌ上に設置されたカメラ１５によって１つ目の画像（以降、これを画像Ｐ１１とする）を取得する（ステップＳ１）。
【００１８】
次に、回転機構１３を動作させて光源１２を法線Ｌの周りで回転位置α２まで回転（移動）させ、これら回転位置α２、仰角β１で決めることのできる照明条件により画像Ｐを照明し、カメラ１５によって２つ目の画像（以降、これを画像Ｐ１２とする）を取得する（ステップＳ２）。
【００１９】
同様に、回転機構１３を動作させて光源１２を法線Ｌの周りで回転させ、順次回転位置をα３，α４，…と変化させ、カメラ１５を介して３つ目の画像（以降、これを画像Ｐ１３とする）、４つ目の画像（以降、これを画像Ｐ１４とする）、…を順次取得し（ステップＳ３）、回転位置α１になるまで繰り返す。
【００２０】
次に、回転位置α１になると、チルト機構１４を動作させて光源１２をＸＺ平面周りで回転させ、仰角β２の位置に移動し、この回転位置α１、仰角β２で決めることのできる照明条件により画像Ｐを照明し、カメラ１５によって１つ目の画像（以降、これを画像Ｐ２１とする）を取得する（ステップＳ４）。
【００２１】
次に、回転機構１３を動作させて光源１２を法線Ｌの周りで回転位置α２まで回転（移動）させ、これら回転位置α２、仰角β２で決めることのできる照明条件により画像Ｐを照明し、カメラ１５によって２つ目の画像（以降、これを画像Ｐ２２とする）を取得する（ステップＳ５）。
【００２２】
同様に、回転機構１３を動作させて光源１２を法線Ｌの周りで回転させ、順次回転位置をα３，α４，…と変化させ、カメラ１５を介して３つ目の画像（以降、これを画像Ｐ２３とする）、４つ目の画像（以降、これを画像Ｐ２４とする）、…を順次取得し（ステップＳ６）、回転位置α１になるまで繰り返す。これを回転位置αｎ、仰角βｎ（ｎ＝整数）まで行なう（ステップＳ７）。
【００２３】
このように、入射光の特性に依存した反射特性を有する光学部材で構成される光学特性ａ，ｂで構成される画像Ｐについて、ＸＹ面方向の回転位置α１、仰角β１で決めることのできる照明条件にて画像Ｐを撮像して画像Ｐ１１を取得し、次に回転位置α２、仰角β１で決めることのできる照明条件にて画像Ｐを撮像して画像Ｐ１２を取得する。こうして、回転位置α、仰角βで決めることのできる照明条件を順次変えながら撮像した複数の画像Ｐ１１〜Ｐ１ｎ，Ｐ２１〜Ｐ２ｎ，…，Ｐｎｎ〜Ｐｎｎを取得するものである。この取得した画像Ｐ１１〜Ｐ１ｎ，Ｐ２１〜Ｐ２ｎ，…，Ｐｎｎ〜Ｐｎｎは、当該画像を取得した際の照明条件（回転位置α、仰角β）とともに記憶部１６に格納される。
【００２４】
図５は、上記したように順次変化される照明条件で決定されるる照明光照射ポイント（α，β）の具体例を示しており、この例は回転位置αが８箇所で、仰角βが２種類の場合を示している。
【００２５】
次に、最適な照明ルート（照明条件）を決定する処理について図６に示すフローチャートおよび図７に示す動作説明図を参照して説明する。  
まず、制御部１１は、記憶部１６に格納されている回転位置α、仰角βで決めることのできる照明条件で取得した複数の画像Ｐ１１〜Ｐ１ｎ，Ｐ２１〜Ｐ２ｎ，…，Ｐｎｎ〜Ｐｎｎを表示部１８に表示する（ステップＳ１１）。この画像の表示は、たとえば、図７に示すように、回転位置αを縦軸、仰角βを横軸とする行列上に並べた形式とする。
【００２６】
なお、たとえば、検査媒体Ｍの表面状態によっては隣接画像との差分画像を表示した方が好ましい場合もあるので、その場合は、記憶部１６に格納されている複数の画像Ｐ１１〜Ｐ１ｎ，Ｐ２１〜Ｐ２ｎ，…，Ｐｎｎ〜Ｐｎｎから、それらの隣接する画像との差分画像を画像処理部１７で生成し、この生成した差分画像を表示部１８に表示するようにしてもよい。その場合、たとえば、選択スイッチを設けることで、取得した画像をそのまま表示するか差分画像を表示するかを選択すればよい。
【００２７】
オペレータは、表示部１８を目視することで、表示された行列状の画像群から、画像Ｐの変化部、たとえば、画像Ｐの構成要素である光学特性ａによる月の紋様、光学特性ｂによる星の紋様がよく現れている画像を、表示部１８がタッチパネル付きであれば表示画面の対応部位にタッチするか、Ｉ／Ｆ部１９に接続された端末装置を介して教示する（ステップＳ１２）。
【００２８】
図７の例の場合、月の紋様および星の紋様がよく現れている画像Ｐ１７，Ｐ２５，Ｐ３４が教示される。この教示された複数の画像の各照明条件（回転位置α、仰角β）は記憶部１６に格納される。
【００２９】
制御部１１は、オペレータにより教示された複数の画像の教示情報、つまり各回転位置α、仰角βを繋ぐように、画像Ｐに対する照明ルートを最適な照明条件として決定し、その照明条件を記憶部１６に保存する（ステップＳ１３）。図８に決定した照明ルート（破線２１）の一例を示す。
【００３０】
記憶部１６に保存された画像Ｐに対する最適な照明条件は、たとえば、Ｉ／Ｆ部１９に接続された端末装置を介してオペレータの指示があった場合、再度呼び出すことができ、呼び出しが実行された場合、画像Ｐを構成する光学特性ａ，ｂで表現される紋様に対する最適な照明条件で画像Ｐを撮像し、当該紋様を確認することができる。
【００３１】
以上説明したように上記実施の形態によれば、入射光の特性に依存した反射特性を有する光学部材で構成される光学特性ａ，ｂで構成される画像Ｐについて、ＸＹ面方向の回転位置α１、仰角β１で決めることのできる照明条件にて当該画像Ｐを撮像し、次に回転位置α２、仰角β１で決めることのできる照明条件にて当該画像Ｐを撮像する。こうして回転位置α、仰角αを変えながら撮像した複数の画像を表示部１８でオペレータに対し表示し、オペレータにより教示された画像Ｐの紋様の変化画像情報から紋様を確認するための最適な照明条件を求めることができるようになる。
【００３２】
また、オペレータは、表示部１８を介して表示される検査結果を見て画像Ｐの品質や真偽を判断でき、利便性を向上させることができる。  
さらに、保存された最適な照明条件を再度呼び出すことで、同様な画像Ｐがきたときに当該照明条件での画像取得および画像Ｐの確認ができるようになり、条件導出の時間を大幅に削減することができるようになる。
【００３３】
なお、前記実施の形態では、各種情報を保管している記憶部１６は画像検出装置１０の内部にあることになっているが、Ｉ／Ｆ部１９を介して外部装置と情報を共有することでより効率的な使い方もできる。
【００３４】
また、本発明は、前述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合わせにより種々の発明を形成できる。たとえば、前述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３５】
また、前記実施の形態では、複数の方向から画像Ｐを照明して複数の画像を撮像するため、光源１２を回転およびチルトさせた場合について説明したが、これに限らず、各光学特性の種類に応じて複数の光源をそれぞれ所定位置に固定配置して画像Ｐを異なる方向から順に照明するようにしてもよい。
【００３６】
また、前記実施の形態では、検査媒体Ｍに対して光源１２を移動させることにより、検査媒体Ｍ上の画像Ｐに対する照明光の入射方向および入射角度を変更した場合について説明したが、これに限らず、光源１２およびカメラ１５を含む光学系に対して検査媒体Ｍを移動させることにより、検査媒体Ｍ上の画像Ｐに対する照明光の入射方向および入射角度を変更するようにしてもよい。
【００３７】
また、照明光の波長λは、任意に選択可能であり、たとえば、特定の比較的狭い波長域を有する単色光を照明光に用いてもよく、その場合、回折光の方向を比較的狭い範囲に特定することができる。これにより、回折光がカメラ１５に入る角度範囲を狭くでき、Ｓ／Ｎ比をより高めることができる。
【００３８】
さらに、前記実施の形態では、カメラ１５として画像を広い範囲で撮像するエリアセンサを法線Ｌ上に固定配置して検査媒体Ｍ上の画像Ｐを撮像する場合について説明したが、これに限らず、たとえば、複数の撮像素子をライン状に並設したラインセンサを用いて撮像するようにしてもよい。その場合、ラインセンサおよび検査媒体Ｍのうち少なくともいずれか一方を移動させることでスキャンして画像Ｐを撮像する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】検査媒体上の画像の観察を決定づけるための要素について説明する模式図。
【図２】検査媒体上の位置および画像観察位置を固定して照明位置のみを変化させた場合の観察画像の変化を説明する模式図。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像検出装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図４】画像取得動作を説明するフローチャート。
【図５】図４のフローチャートの各ステップでの照明条件の具体例を示す図。
【図６】最適な照明ルートを決定する処理について説明するフローチャート。
【図７】各照明条件で取得した複数の画像の表示例を示す模式図。
【図８】決定した照明ルートの一例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１１…制御部、１２…光源、１３…回転機構、１４…チルト機構、１５…カメラ（撮像手段）、１６…記憶部（記憶手段）、１７…画像処理部（画像処理手段）、１８…表示部（表示手段）、１９…Ｉ／Ｆ部、Ｌ…法線、Ｍ…検査媒体、Ｐ…画像。
【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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【図８】
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