JP2006277590A - Ｏｖｄ画像検査方法及び画像検査装置並びに検査ビューア - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送系におけるＯＶＤのバタツキ、うねりによるあばれやＯＶＤの若干の位置のあばれに影響を受けず、安定したＯＶＤの欠陥検査を可能とするＯＶＤ画像検査方法及び画像検査装置を提供する。また、併せて、ＯＶＤ検査ビューアを提供する。
【解決手段】 ＯＶＤを検査する検査装置であって、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源と、前記光源からの照射により発現させた前記少なくとも１つの特定画像を撮像する撮像部と、前記撮像した少なくとも１つの特定画像を、検査内容に応じて画像処理をする情報解析部と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＯＶＤ画像検査方法及び画像検査装置並びに検査ビューアに関する。特に、ＯＶＤ原版、ＯＶＤ及び該ＯＶＤが基材上に形成されたＯＶＤを検査するものである。

ＯＶＤ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）は、レリーフ状の回折格子に金属を蒸着した箔のことで、立体画像の顕出やカラーシフトといった独特な光学的変化機能を持つものであり、近年、これらのＯＶＤは、偽造防止効果を高めるために、たとえば、キャッシュカード、クレジットカード、預金通帳、金券、銀行券などにおいて利用されている。また、これらの製品の中には、より高度な偽造防止技術として、多重回折格子と呼ばれる複数の微細な回折格子を複雑に構成したＯＶＤであって、入射角度によって回折される光波長が異なる複数の図柄が組込まれているものも利用されている。ＯＶＤは、これらの製品において、真正であることを保証する要素であるため、ＯＶＤの全数について徹底した品質管理が求められている。

ＯＶＤを付与した製品の製造は、転写や圧着によって、シートタイプやパッチタイプあるいは、スレッドタイプのＯＶＤ箔やＯＶＤシートをカードや紙等の基材に付与することによって行われている。

これらのＯＶＤを付与した製品の製造時には、基材への転写不良、機械の調整不良等により、ＯＶＤにピンホールや欠け、しわ、折れ、浮き上がり、汚れ、傷等の欠陥が生じることがある。これらの検査は、品質管理として重要な項目であり、このような欠陥のある製品は、不良品として、除去しなければならないが、ＯＶＤの回折格子は、光の波長と入射角度の依存性により僅かな入射角度の変化で観察される模様や色が変わるため、品質検査が難しかった。

また、上記の基材への転写不良等ではなく、これらの製品の製造時に使用するＯＶＤ箔やＯＶＤシート自体に図柄のエンボス不良、材料不良、蒸着不良、ピンホール等の欠陥がある場合には、基材にＯＶＤを付与した後に品質検査を行い、欠陥のある製品として除去するよりも、ＯＶＤを付与する前にＯＶＤ箔やＯＶＤシートの品質検査を行って欠陥を検出することがコスト削減の面から求められている。

従来より、ホログラムの検査は、ホログラムの図柄全体を特定の光源を用いて照射することで得られる画像を、ＣＣＤカメラ等を用いて画像を読み込み、画像認識などで検査する方法が一般的であり、ホログラムのような検査対象物に対して、欠陥があるか否かを検査するために、所定の入射角度で入射された光を反射し干渉させて画像を表示する光パターン検査装置（例えば、特許文献１参照）を用いて検査する方法が提案されている。

特開２００２−２２１４９６号公報

しかし、上記記載の検査装置を用いた検査では、光を照射されたことから発現する虹色に呈した再生像をホログラム全体の画像データとして捉えるため、ホログラム全体の検査には適しているが、
これをＯＶＤの検査に用いると、光源を所定の角度でＯＶＤ全体に照射し、ＯＶＤが回折した光をＣＣＤカメラ等にて読み取るため、読み込んだ画像データが、ＯＶＤの回折格子の光の波長と入射角度の依存性により、複数の模様が発現したり、複数の回折格子のそれぞれの回折により、複数の色で発現したり、また、ＯＶＤの乱反射した光を捉えた白っぽい鏡面状態の画像であったりと、検査に適する安定な画像データが捉えられないという問題があった。

また、ＯＶＤ箔やＯＶＤシート、ＯＶＤが付与されたカード、枚葉紙、巻き取り紙などの被検査物の、搬送中における僅かなバタツキ、うねりや、若干のＯＶＤの位置ずれが原因で、同一ＯＶＤを撮像しているのにもかかわらず、ＣＣＤカメラ等で撮像された画像データの色、たとえば、赤色、青色、緑色の各色の変化する色濃度が異なり、検査に適した画像データとして得ることが難しかった。

上記の例を挙げて詳細に説明する。たとえば、同一ＯＶＤに、Ａという画像とＢという画像が組み込まれているとする。ＯＶＤを構成するＡとＢの画像が発現する色濃度（０〜２５５段階）において、Ａの画像の色濃度が赤色で１０段階の変化を生じるあばれのとき、Ｂの画像の色濃度は、青色で２０段階の変化を生じるあばれであるとする。たとえば、1個目のＯＶＤをＣＣＤカメラ等で撮像したときには、Ａの画像が赤色（２０段階）、Ｂの画像が青色（３０段階）で発現し、２個目のＯＶＤを撮像したときには、Ａの画像が赤色（３０段階）、Ｂの画像が緑色（１０段階）で発現したとすると、たとえ、若干のあばれであったとしても、撮像した画像全体の色濃度が大きく変化し、検査に適した画像として捉えることが難しかった。それゆえ、前述した、複数の色に発現した画像を検査画像として用いると、それらの複数の色ごとに色濃度変化が異なるため、当該画像の２値化処理後の閾値の設定値の精度を上げることができず、ＯＶＤの欠陥（汚れ、穴、傷、欠け、しわ、折れ、図柄のエンボス不良、材料不良、蒸着不良など）の検査精度の低下につながっていた。

また、画像を安定して出現させるために光源を複数設置する方式も提案されているが、装置が複雑になるという欠点があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、検査時の搬送系の被検査物の、僅かなバタツキやうねりによるあばれやＯＶＤの若干の位置のあばれに影響を受けず、安定したＯＶＤの欠陥（ピンホールや欠け、しわ、折れ、浮き上がり、汚れ、傷、図柄のエンボス不良、材料不良、蒸着不良など）の検査を可能とするＯＶＤ画像検査方法及び画像検査装置並びに検査ビューアを提供することを目的とする。

本発明は、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源より前記ＯＶＤの少なくとも１つの特定画像に照射することによって得られた少なくとも１つの特定画像を抽出することを特徴とする。

また、本発明のＯＶＤ画像検査方法は、ＯＶＤを検査する検査方法であって、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源より前記ＯＶＤの少なくとも１つの特定画像に照射し、前記照射により発現させた前記少なくとも１つの特定画像を撮像部で撮像し、前記撮像した少なくとも１つの特定画像を、検査内容に応じて情報解析部で画像処理をして検査することを特徴とする。

本発明のＯＶＤ画像検査方法において、ＯＶＤが、巻き取り、又は枚葉で搬送されて検査するようにしてもよい。

また、光源は、特定画像の発現角度により、予め定めた角度に設定することが可能である。

また、請求項５の発明は、ＯＶＤとして形成される画像を抽出する抽出装置であって、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源を備えることを特徴とする。

本発明のＯＶＤ画像検査装置は、ＯＶＤを検査する検査装置であって、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源と、前記光源からの照射により発現させた前記少なくとも１つの特定画像を撮像する撮像部と、前記撮像した少なくとも１つの特定画像を、検査内容に応じて画像処理をする情報解析部と、を備えることを特徴とする。

本発明のＯＶＤ画像検査装置において、ＯＶＤが、巻き取り、又は枚葉で搬送されながら検査される場合には、タイミングを図るセンサを更に備えるようにしてもよい。

また、光源は、特定画像の発現角度により、予め定めた角度に設定することが可能である。

本発明のＯＶＤ検査ビューアは、ＯＶＤとして形成される画像を抽出する抽出装置であって、ＯＶＤの周囲を囲むように形成した筒状の支持部材と、前記支持部材の上部に装着したＯＶＤを観察するための１つ以上のレンズと、前記支持部材の側面に、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された少なくとも１つの照明部と、を備えることを特徴とする。

本発明のＯＶＤ画像検査装置を用いてＯＶＤの観察又は検査を行う時に、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つ以上の特定画像に対して、特定の角度で発現する画像のみを対象として観察又は検査を行うために、搬送系の被検査物の、僅かなバタツキやうねりによるあばれや、ＯＶＤの若干の位置のあばれ等に起因する画像の変化や色の変化の影響が最小となり、検査の際に不安定要素となっていた画像の変化や色の変化が無くなる、または非常に小さくなるために、ＯＶＤの欠陥を安定して精度よく検査を行うことが可能となる。

また、本発明のＯＶＤ画像検査方法によれば、従来のＯＶＤの検査のように、ＯＶＤの図柄全体や、回折格子による模様・色の変化状況を抽出して検査するものではなく、ＯＶＤ内に含まれる特定の画像を対象として、ＯＶＤの設計時の観察角度における特定の画像の特定の色のみを発色させる角度に光源を設置し、それ以外の画像や色を含めないよう、単色としての画像をＣＣＤカメラ等で取り込むので、ＯＶＤの精度の良い画像の部分検査として効果が得られる。

更に、本発明の検査ビューアを用いれば、ＯＶＤのサンプリング等で静止状態で検査する場合でも、品質状態の確認ができる。

本発明の実施の形態について説明する。本発明での欠陥とは、ＯＶＤの製造時やＯＶＤを付与した製品の製造工程で形成されるＯＶＤのピンホールや欠け、しわ、折れ、浮き上がり、汚れ、傷、図柄のエンボス不良、材料不良、蒸着不良などである。

本発明の検査用の光源については、蛍光灯やハロゲンランプ、ＬＥＤスポット照明等が挙げられる。

また、撮像手段には、ＣＣＤラインセンサカメラ又はＣＣＤエリアセンサカメラ等が挙げられる。

本発明の実施にあたっては、シートタイプやパッチタイプあるいは、スレッドタイプのそれぞれのＯＶＤ箔やＯＶＤシートに対して検査が可能であり、これらのＯＶＤや、これらのＯＶＤがカードや紙などの基材に付与されていれば被検査物となる。これらの被検査物としては、巻き取りであっても、枚葉であっても、どのような形態であってもよい。また、ＯＶＤ原版についても、被検査物となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
本発明のＯＶＤ画像検査装置の特徴は、所定の入射角度で入射された光を反射し干渉させて画像を表示する特定画像に対して光源を設置するものであり、ＯＶＤに組込んだ特定画像を１つの光源で、又は複数の光源を用いて、画像が発現する入射角度に対して設置するものである。光源は検査対象となるＯＶＤの測定領域に入射角度（θ）の光源を照射するため、位置調整部で調整され、定めた角度に固定される。

図１は、本実施の形態で説明するＯＶＤ１の発現画像を示すものである。法線と入射光とのなす角度θ1が、−３０度の時に画像１ａ、０度の時に画像１ｂ、４５度の時に画像１ｃ、の３つの画像が発現するように組込んでいる。

図２は、ＯＶＤの発現画像を観察する状態を示したものである。ＯＶＤの発現画像を観察するためには、目視２の場合はＯＶＤ１に対して垂直の位置で、また画像検査装置に取り付けたＣＣＤカメラ等３の場合は、ＯＶＤ１に対して垂直に設置することにより観察される。

本実施の形態によるＯＶＤ１の画像を構成している回折格子の格子間隔ｄを、目視２、又は画像検査装置３に取り付けたＣＣＤカメラ等３で観察する場合、照射装置４からの入射光と観察する角度とのなす角がθの時、観察される色波長はλとなり、式１は、この関係を示す式である。
(式) ｎλ=２ｄsinθ ・・・・・（１）
θ：入射光と回折光のなす角度
ｄ：空間周波数
ｎ：回折光の次数 ±１、±２・・・
λ：色波長

観察される色波長λは、入射光の角度θと格子間隔ｄに依存しているため、入射角度θを保持したまま観察すれば、目視２、又は画像検査装置のＣＣＤカメラ等３、及び照射装置４はＯＶＤ１に対して垂直に設置されていなくても良い。
例えば、15度の角度θをもってこのＯＶＤ１を観察したとき、格子間隔ｄ、つまり１ミリあたりの格子本数を約 400本から 600本にすると、式１より400〜700nmの可視域を観察できることがわかる。

また、目視による観察距離、又は画像検査装置のＣＣＤカメラ等による撮像距離は、ＯＶＤ１が観察できるほどの距離に設置すればよい。

撮像により得られた画像データは、メモリ内にあらかじめ格納されているＯＶＤ基準画像データによるパターンマッチングや、画像処理に代表される比較判定方法や特殊抽出法等によって、撮像されたＯＶＤを含む印刷物画像のデータから品質状態を確認し、判定が行われるが、望ましい画像処理法として、２値化処理を用いる。２値化とは、画像の特徴を解析するために画像から対象物を切り出し、背景と図形を分離するものであり、濃度値を持った濃淡画像から、０と１の２つの値で表す画像に変換することである。この２値化処理により、明るい部分を白、暗い部分を黒とする。撮像した画像データの画像処理として、２値化処理する場合、ＯＶＤにピンホールや欠けなどの異常があれば、基準強さの光と異なったものとなり、これを白となるように２値化処理すると、計測して得られる白部分の面積が予め記憶した基準面積より大きくなる。この画像データと基準の画像データを比較することによって、欠陥がすぐに判明するので、ＯＶＤの欠陥が容易に判定でき、非常に有用であることがわかる。

上記の判定により、閾値の範囲内であれば正常と判定され、閾値の範囲外であれば欠陥と判定され、異常製品として処分される。処分については、公知の様々な技術を適宜利用し、欠陥品を排除すれば良い。

このように、本発明は、ＯＶＤ全体の画像を撮像するのではなく、特定の画像を発現するために、予め決められた照射角度をもって光を照射することで、特定画像を単一の色で発現させることができるので、被検査物がバタツキやうねり等によりあばれたとしても、発現する色が単一の色（たとえば、赤色）であるために色濃度変化量が安定し、２値化処理後の閾値の設定が精度良く設定することが可能となるので、検査精度の向上につながる。

（実施例１） 図３は、本発明によるＯＶＤ画像検査装置の実施例１を示すものである。ＯＶＤ画像検査装置５は、撮像部６と、光源７と、情報解析部８と、位置調整部９と、センサ１０とを備える。本実施例では、被検査物１１を搬送方向１２に順次搬送しながら検査を行う実施例である。

ＯＶＤ画像検査装置５の撮像部６はＣＣＤ撮像素子を用い、撮像距離は被検査物１１から８０〜９０ｍｍ程度離し、撮像角度は被検査物１１表面に対し、水平方向０度、垂直方向０度に設定する。光源７はＬＥＤスポット照明で、発現する画像の図柄に対し任意の角度に合わせて使用できるように、位置調整部９により任意の角度に設定が可能であり、被検査物に対して常時照射する。

本実施例１で用いるＯＶＤは、図４に示すような３つの図柄が組込まれたＯＶＤ１３である。所定の入射角度で入射された光を反射し干渉させて画像を表示する特定画像を、法線に対して照射角度θが、入射光−３０度の時に１４ａの図柄、入射光０度の時に１４ｂの図柄、入射光４５度の時に１４ｃの図柄の３つが発現するように組込んでいる。

ＯＶＤ１３が貼付された被検査物１１を搬送方向１２に移動させながら、被検査物１１のＯＶＤ１３の表面に光源７より光を照射し、照射光により回折した光を撮像部６で撮像する。本実施例は、１つの光源を用いた例であり、ＯＶＤ１３に組み込んだ３つの図柄のうち発現させる１つの図柄の入射光の角度に対応させて、位置調整部９で光源７の角度を調整する。光源７は、前述したように１５度の角度θをもってこのＯＶＤ１３を観察したとき、４００〜７００nmの可視域を観察できることがわかっているので、発現する特定画像の組込みにより任意の角度に合わせて用いることができる。

搬送状態にある被検査物１１に対しては、タイミングを計るセンサ１０で、被検査物１１が撮像部６の撮像範囲に達した時に、撮像信号を出力し撮像を行う。

次に、撮像された画像は、検査内容に応じて情報解析部８で画像処理をして検査するが、本実施例においては、情報解析部８が認識した画像に対して、予め設定した２値化処理を行い、被検査物１１に欠陥がないか検査する。検査内容に応じて画像処理の仕方が変わってくるが、例えば、面積管理の場合には２値化処理を、方向性確認の場合にはフーリエ変換処理をして判定するようにする。

検査結果に問題がなければそのまま通常の動作状態となるが、何らかの欠陥を発見した場合には、情報解析部８から機械や警告装置に欠陥信号を出力し、機械を停止し、作業者への報知を行う。欠陥信号出力中にも検査を行い、搬送される被検査物１１に対しては全数対応する。

（実施例２） 図５は、光源を複数設置したＯＶＤ画像検査装置の実施例２を示すものである。複数の図柄が組込まれたＯＶＤを検査する場合に、複数の検査図柄に対して対象の数だけ光源を増設して検査すれば、検査精度はより向上する。実施例１では、図４に示す３つの図柄が組込まれたＯＶＤ１３を貼付した被検査物１１を１つの光源で検査した例を示したが、実施例２では、３つの図柄が組込まれたＯＶＤ１３を２つの光源を用いて検査する実施例を説明する。

図５は、３つの図柄が組込まれたＯＶＤ１３を貼付した被検査物１１の３つの図柄のうち、例えば１４aと１４ｂの２つの図柄を同時に検査するもので、実施例１と同様に操作を行う。２つの図柄のそれぞれの回折光を撮像部６で撮像し、撮像された画像は１４aと１４ｂの２個の図柄の合成画像１５として情報解析部８が認識し、その合成画像に対して２値化処理を行い、検査をする。

以上の実施例では、搬送系による検査を述べてきたが、本発明はこれに限らず実施可能であり、搬送系に換わる試料台等にＯＶＤ原版、又はＯＶＤ、ＯＶＤを貼付した被検査物等を一枚毎に載置して静止状態で検査してもよい。

（実施例３） 図６は、本発明によるＯＶＤ検査ビューアの実施例３を示すものである。ＯＶＤ検査ビューア１６は、支持部材１７と、観察するための１つ以上のレンズ１８と、１つ以上の照明部１９a、１９b・・・と、各照明部に付けられた切り替えスイッチ２０a、２０ｂ・・・とからなる。照明部は、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応した角度をもって取り付けられている。

被検査体ＯＶＤ1の上に、ＯＶＤ検査ビューア１６を設置し、レンズ１８上からＯＶＤ1を観察する。このとき、例えば図１で設計された入射光に相当する個所に、法線に対して照射角度θ２a、θ２bなどをもって、照明部１９a、照明部１９bなどを設置する。必要に応じて、照明部１９aと照明部１９bとの照射の切り替えをそれぞれの照明部に付けた切り替えスイッチ２０a、２０ｂで行い、もしくは同時照射を行う。

以上、説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲である。

本実施の形態で説明するＯＶＤの発現画像を示す図である。 本実施の形態で説明するＯＶＤの発現画像を観察する状態を示す図である。 実施例１のＯＶＤ画像検査装置の概略図を示す図である。 本実施例の３つの図柄が組込まれたＯＶＤを示す図である。 実施例２のＯＶＤ画像検査装置の概略図を示す図である。 実施例３のＯＶＤ検査ビューアを示す図である。

符号の説明

１ ＯＶＤ
２ 目視位置
３ ＣＣＤカメラ
４ 照射装置
５ ＯＶＤ画像検査装置
６ 撮像部
７ 光源
８ 情報解析部
９ 位置調整部
１０ センサ
１１ 被検査物
１２ 搬送方向
１３ ３つの図柄が組込まれたＯＶＤ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 図柄が組込まれたＯＶＤの撮像画像
１５ 合成画像
１６ ＯＶＤ検査ビューア
１７ 支持部材
１８ レンズ
１９a、１９b 照明部
２０a、２０b 切り替えスイッチ

Claims (9)

1. ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源より前記ＯＶＤの少なくとも１つの特定画像に照射することによって得られた少なくとも１つの特定画像を抽出することを特徴とするＯＶＤ画像抽出方法。
2. ＯＶＤを検査する検査方法であって、
   ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源より前記ＯＶＤの少なくとも１つの特定画像に照射し、
   前記照射により発現させた前記少なくとも１つの特定画像を撮像部で撮像し、
   前記撮像した少なくとも１つの特定画像を、検査内容に応じて情報解析部で画像処理をして検査することを特徴とするＯＶＤ画像検査方法。
3. 前記ＯＶＤが、巻き取り、又は枚葉で搬送されることを特徴とする請求項１又は２記載のＯＶＤ画像検査方法。
4. 前記光源が、前記特定画像の発現角度により、予め定めた角度に設定することが可能な請求項１、２又は３記載のＯＶＤ画像検査方法。
5. ＯＶＤとして形成される画像を抽出する抽出装置であって、
   ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源を備えることを特徴とするＯＶＤ画像抽出装置。
6. ＯＶＤを検査する検査装置であって、
   ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの光源と、
   前記光源からの照射により発現させた前記少なくとも１つの特定画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像した少なくとも１つの特定画像を、検査内容に応じて画像処理をする情報解析部と、を備えることを特徴とするＯＶＤ画像検査装置。
7. 前記ＯＶＤが、巻き取り、又は枚葉で搬送されながら検査される場合には、タイミングを図るセンサを更に備えることを特徴とする請求項５又は６記載のＯＶＤ画像検査装置。
8. 前記光源が、前記特定画像の発現角度により、予め定めた角度に設定することが可能な請求項５、６又は７記載のＯＶＤ画像検査装置。
9. 請求項５記載のＯＶＤ画像抽出装置において、
   ＯＶＤの周囲を囲むように形成した筒状の支持部材と、
   前記支持部材の上部に装着したＯＶＤを観察するための１つ以上のレンズと、
   前記支持部材の側面に、ＯＶＤとして形成される画像の中の少なくとも１つの特定画像を発現させるように設計した特定の観察角度に対応して設計された、少なくとも１つの照明部と、を備えることを特徴とするＯＶＤ検査ビューア。
   

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