JP4627596B2 - 光反射体検査装置とその使用方法、光反射体検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ホログラムのような、所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体の品質を検査する光反射体検査装置とその使用方法、光反射体検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の検査装置を示す図である。
ホログラムには、反射型ホログラム、透過型ホログラム等がある。この反射型ホログラムは、光の入射角度と反射角度とを異なる角度にすることができるという特性を備えている。このような特性を利用すると、従来には無かったような意匠性を得ることができ、また、模造が困難であることから、クレジットカードや商品券等の偽造防止手段として、広く普及している。
【０００３】
従来、このようなホログラムの検査には、図６に示すような、通常の印刷物や無地シート等を検査する装置５０が使用されている。この検査装置５０は、検査対象物であるホログラム２０の幅方向（図６中、奥行方向）に、互いに並行に設けられた２本の蛍光灯５１と、その間の部分の上方に設けられたカメラ５２を備え、ホログラム２０を蛍光灯５１で照らして、上方のカメラ５２で撮像する。
この検査装置５０を使用すれば、ホログラム２０の表面に付着したゴミの有無について検査することができる。しかし、ホログラム像を記録するときに光学系の経路の中にゴミ等があった場合に、そのゴミを像として記録してしまうことにより生じる欠けや傷付き等の欠陥については検査することができなかった。
【０００４】
図７は、従来のホログラム検査装置を示す図である。
ホログラムの傷付きや欠け等について検査するためには、図７のようなホログラム検査装置６０が使用されている。
ホログラム検査装置６０は、光源６１と、ハーフミラー６２と、カメラ６３とを備え、ホログラム２０の品質を検査する。
光源６１より照射された平行光７０は、ハーフミラー６２で反射して、ホログラム２０に照射される。そして、そのホログラム２０で反射する。その際、ホログラム部分に入射した光は、拡散反射し、それ以外の部分に入射した光は、ハーフミラー６２に戻る。
そして、この反射光を、カメラ６３で撮像すると、コントラストが鮮やかになって、ホログラム部分が非常にくっきりと見え、０．２〜０．３ｍｍといった微小な傷付きや欠け等でも発見しやすい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のハーフミラーを使用するホログラム検査装置６０で、大形のホログラムを検査するには、大形のハーフミラーを配置できるだけの空間が必要であり、装置が非常に大きくなる。また、それに対応するためには、光源の出力（明るさ）も大きくしなければならないので、現実的には、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度の大きさまでのホログラムしか、検査することができない。
ところが、最近は、大形のホログラムの需要が増大してきており、その大量生産が望まれている。特に、そのようなホログラムを大量生産するには、大判の原反を製造した後、打ち抜いて製造することが望ましいが、従来のハーフミラーを使用する方法では、そのような大判の原反を検査できない。
また、従来のホログラム検査装置６０では、垂直方向に撮像する欠陥しか検査できない。
【０００６】
本発明の課題は、例えば、ホログラムのような光反射体について、その大きさにかかわらず、検査することができる光反射体検査装置とその使用方法、光反射体検査方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体（２０）に対して、前記所定の入射角度で光を照射する光源（１１）と、前記光反射体（２０）で反射した光を撮像する撮像手段（１３）とを備え、前記撮像手段（１３）は、複数あって、前記撮像手段のそれぞれの画角（θｃ）が前記光反射体（２０）の反射光を観察することができる角度範囲内（θ２±θ２ｒ）に並べられていることを特徴とする光反射体検査装置である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光反射体検査装置において、前記光源（１１）を前記光反射体に対して前記所定の入射角度で光を照射可能な位置に案内する光源移動案内手段（１２）を備えることを特徴とする光反射体検査装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光反射体検査装置において、前記撮像手段（１３）を前記光反射体の反射光を観察できる前記角度範囲内（θ２±θ２ｒ）の位置に案内する撮像移動案内手段（１４）を備えることを特徴とする光反射体検査装置である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光反射体検査装置において、前記撮像手段（１３）は、光軸に平行な光を入射する平行光入射部（１３ａ）を有することを特徴とする光反射体検査装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体（２０）に対して、前記所定の入射角度で光を照射する光源（１１）と、前記光反射体（２０）で反射した光を撮像する撮像手段（１３）とを備え、前記撮像手段（１３）は、複数あって、前記撮像手段のそれぞれの画角（θｃ）が前記光反射体（２０）の反射光を観察することができる角度範囲内（θ２±θ２ｒ）に並べられ、前記光源（１１）を前記光反射体に対して前記所定の入射角度で光を照射可能な位置に案内する光源移動案内手段（１２）と、前記撮像手段（１３）を前記光反射体の反射光を観察できる前記角度範囲内（θ２±θ２ｒ）の位置に案内する撮像移動案内手段（１４）とを備える光反射体検査装置の使用方法であって、前記所定の入射角度で光が入射するように、前記光源（１１）を所定の位置に案内する光源移動案内手段（１２）で移動させる光源移動工程（＃１０１）と、前記一定の出射角度の反射光を撮像するように、前記撮像手段（１３）を所定の位置に案内する撮像移動案内手段（１４）で移動させる撮像手段移動工程（＃１０２）と、前記光源移動工程（＃１０１）で移動した前記光源（１１）から出射した光を、前記撮像手段移動工程（＃１０２）で移動した前記撮像手段（１３）で撮像する撮像工程（＃１０３）とを備えることを特徴とする光反射体検査装置の使用方法である。
【００１３】
請求項６の発明は、所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体に対して、その所定の入射角度で光を照射する照射工程と、前記照射工程で照射された光の反射光を、前記光反射体の反射光を観察可能な角度範囲内に並べられた複数の撮像位置から撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された前記光反射体の反射光による反射像を用いて前記光反射体の欠陥を検出する検出工程とを備える光反射体検査方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による光反射体検査装置の第１実施形態を示す図である。
光反射体検査装置１０は、光源１１と、光源ガイド１２と、カメラ１３と、カメラガイド１４と、検査処理部１５とを備える。
検査対象物は、ある角度で入射した光でのみ結像するホログラム原反２０であり、その幅は、３００〜４００ｍｍ程度であり、ロール状で供給される。
【００１５】
光源１１は、ホログラム原反２０に対して、搬送方向に対して横方向から光を照射する照射源である。光源１１は、ホログラム原反２０に平行光を照射する。光源１１は、点光源１１ａ及びレンズ１１ｂを有する。レンズ１１ｂは、点光源１１ａから照射された光を平行光に変換する凸レンズである。
光源１１は、円弧状の光源ガイド１２上に設けられており、この光源ガイド１２に沿って移動可能である。光源ガイド１２は、ホログラム原反２０の搬送方向に対して垂直に設けられている。光源１１は、光源ガイド１２上を移動しても、常に、ホログラム原反２０の同一領域（光源ガイド１２の中心付近）を照射する。なお、この移動は、手動で行っても、自動で行ってもよい。
【００１６】
カメラ１３は、ホログラム原反２０の反射光を撮像する。カメラ１３は、テレセントリックレンズ１３ａを備える。このテレセントリックレンズ１３ａは、主光線が像焦点を通るように配置したレンズであり、画角を持たず、光軸に平行な光を入射する。このレンズの大きさが、撮像可能な範囲である。
カメラ１３は、円弧状のカメラガイド１４に設けられている。カメラガイド１４は、ホログラム原反２０の搬送方向に対して垂直に、また、光源ガイド１２と同心上に、設けられている。カメラ１３は、カメラガイド１４上を移動しても、ホログラム原反２０の同一領域（カメラガイド１４の中心付近）を撮像する。なお、この移動も、手動で行っても、自動で行ってもよい。
【００１７】
検査処理部１５は、カメラ１３に接続され、そのカメラ１３が出力した画像信号を入力して処理する。具体的には、入力された画像の明度が一様であれば、良好であるとして処理し、一様でなければ、不良であるとして処理する。
【００１８】
光反射体検査装置１０は、以下のように使用する。
（１）使用者は、光源１１を光源ガイド１２上で移動させて、ホログラムの設計時に決められた照明角になるように位置を調整する（光源移動工程＃１０１）。
（２）また、同様に、カメラ１３をカメラガイド１４上で移動させて、ホログラム設計時に決められた観察位置になるように位置を調整する（カメラ移動工程＃１０２）。
（３）そして、ホログラムシートを、光源１１で照らした状態で搬送しながらカメラ１３で撮像して検査する（撮像工程＃１０３）。
【００１９】
このように、位置を調整するのは、ホログラムは、ある決まった範囲の角度（θ１±θ１ｒ）で光を照射しないとホログラム像が結像せず、また、そのホログラム像を観察できる角度（θ２±θ２ｒ）についても範囲が限られているからである。
このホログラムに対する照明角度θ１とその許容角度θ１ｒ、および、観察角度θ２とその許容角度θ２ｒというのは、その特性をどのようなものにするかによって設計時に決められるものである。この照明角度θ１、観察角度θ２の仕様と同じ位置に、照明及びカメラを配置して、画像入力することで、ホログラムの像自体を画像として入力することができ、その画像を利用してホログラム像の欠陥を検出できる。
【００２０】
ホログラムは、コスト等の面から、天地方向又は左右方向からの入射光によってのみホログラム像を呈するように設計されることが多い。
本実施形態の検査対象は、横方向からの入射光に対してホログラム像を結像するように設計されているホログラムであり、光源１１をホログラム原反の搬送方向に対して、横方向に配置している。
【００２１】
本実施形態によれば、大形のホログラム原反２０を検査することができる。そのため、このようにして生産されたホログラム原反２０を打ち抜くことによって、ホログラムを大量生産することができる。
また、光源１１及びカメラ１３は、ガイド１２、１４上を移動可能なので、ホログラムの仕様に応じた最適な画像入力条件を設定できる。
さらに、カメラ１３には、光軸に平行な光を入射するテレセントリックレンズ１３ａを使用するので、カメラ１３〜ホログラム原反２０の間の距離を調整する必要がない。
【００２２】
（第２実施形態）
図２は、本発明による光反射体検査装置の第２実施形態を示す図である。
なお、以下に示す各実施形態では、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の光源１１及びカメラ１３は、軸１６を中心として、回転可能な光源取付アーム１２及びカメラ取付アーム１４に取り付けられている。光源１１及びカメラ１３は、軸１６を中心として、位置調整することができる。また、位置を調整しても、ホログラム原反２０の同一領域を照射、撮像する。
【００２３】
本実施形態によれば、光源１１及びカメラ１３は、ホログラム原反２０の搬送方向に並行して位置を調整することができるので、搬送方向からの入射光に対してホログラム像を結像し、側方からの入射光ではホログラム像を結像しないホログラム原反２０の検査を行うことができる。
【００２４】
（第３実施形態）
図３は、本発明による光反射体検査装置の第３実施形態を示す図である。
本実施形態の光反射体検査装置１０は、２つの光源１１と、２台のカメラ１３とを備える。
カメラ１３は、その画角（撮像範囲）θｃが、ホログラム原反２０のホログラム像を観察できる角度（θ２±θ２ｒ）を越えてしまわないように並べられている。すなわち、θ２−θ２ｒ ＜ θｃ ＜ θ２＋θ２ｒ の関係にある。このとき、２台のカメラ１３で、ホログラム原反２０の全範囲を撮像することができるので、ホログラム原反２０の全範囲について検査することができる。
【００２５】
本実施形態によれば、カメラ１３を複数台並べているので、広い範囲を検査でき、また、テレセントリックレンズを使用する必要がなく、コストが安価である。
【００２６】
（第４実施形態）
図４は、本発明による光反射体検査装置の第４実施形態を示す図である。
本実施形態のカメラ１３は、大径のテレセントリックレンズ１３ａを備える。
また、光源１１は、広範囲を照射可能である。
【００２７】
本実施形態によれば、カメラ１３を１台だけ使用して、広範囲の検査を行うことができる。
【００２８】
（変形形態）
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、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、第１実施形態のようなテレセントリックレンズ１３ａを使用するカメラ１３を、複数台使用してもよいし（図５）、第３実施形態において、カメラを３台以上使用してもよい。撮像範囲に応じて決めればよい。
また、光源１１やカメラ１３の移動方向については、ホログラム原反２０の特性に合わせて変更すればよい。
なお、上記では、検査対象物として、ホログラムを挙げて説明したが、回折格子のような、所定の入射角度で入射された光を一定の角度で回折する光反射体についても、本検査装置を使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体に対して、その入射角度で光を照射する光源と、光反射体で反射した光を撮像する撮像手段とを備えるので、光反射体の大きさにかかわらず、品質を検査することができる。
【００３０】
本発明によれば、光源を所定の位置に案内する光源移動案内手段を備えるので、光反射体の仕様に応じた最適な画像入力条件を設定することができる。
【００３１】
本発明によれば、撮像手段を所定の位置に案内する撮像移動案内手段を備えるので、光反射体の仕様に応じた最適な画像入力条件を設定することができる。
【００３２】
本発明によれば、撮像手段は、光軸に平行な光を入射する平行光入射部を有するので、検査対象物である光反射体との間の距離を調整する必要がない。
【００３３】
本発明によれば、光反射体の反射光を観察することができる角度を越えないように、複数の撮像手段が並べられているので、広い範囲を検査することができる。
【００３４】
本発明によれば、所定の入射角度で光が入射するように、光源を光源移動案内手段で移動させ、一定の出射角度の反射光を撮像するように、撮像手段を撮像移動案内手段で移動させた後、光源から出射した光を撮像手段で撮像するので、大形の光反射体であっても品質を検査することができる。
【００３５】
本発明によれば、所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体に対して、その所定の入射角度で光を照射して、その照射された光の反射光を撮像するので、光反射体の大きさにかかわらず、品質を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光反射体検査装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明による光反射体検査装置の第２実施形態を示す図である。
【図３】本発明による光反射体検査装置の第３実施形態を示す図である。
【図４】本発明による光反射体検査装置の第４実施形態を示す図である。
【図５】本発明による光反射体検査装置の他の実施形態を示す図である。
【図６】従来の検査装置を示す図である。
【図７】従来のホログラム検査装置を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光反射体検査装置
１１ 光源
１１ａ 点光源
１１ｂ レンズ
１２ 光源ガイド／光源取付アーム
１３ カメラ
１３ａ テレセントリックレンズ
１４ カメラガイド／カメラ取付アーム
１５ 検査処理部
１６ 軸
２０ ホログラム原反

Claims (6)

1. 所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体に対して、前記所定の入射角度で光を照射する光源と、
   前記光反射体で反射した光を撮像する撮像手段と
   を備え、
   前記撮像手段は、複数あって、前記撮像手段のそれぞれの画角が前記光反射体の反射光を観察することができる角度範囲内に並べられている
   ことを特徴とする光反射体検査装置。
2. 請求項１に記載の光反射体検査装置において、
   前記光源を前記光反射体に対して前記所定の入射角度で光を照射可能な位置に案内する光源移動案内手段を備える
   ことを特徴とする光反射体検査装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光反射体検査装置において、
   前記撮像手段を前記光反射体の反射光を観察できる前記角度範囲内の位置に案内する撮像移動案内手段を備える
   ことを特徴とする光反射体検査装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光反射体検査装置において、
   前記撮像手段は、光軸に平行な光を入射する平行光入射部を有する
   ことを特徴とする光反射体検査装置。
5. 所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体に対して、前記所定の入射角度で光を照射する光源と、
   前記光反射体で反射した光を撮像する撮像手段と
   を備え、
   前記撮像手段は、複数あって、前記撮像手段のそれぞれの画角が前記光反射体の反射光を観察することができる角度範囲内に並べられ、
   前記光源を前記光反射体に対して前記所定の入射角度で光を照射可能な位置に案内する光源移動案内手段と、
   前記撮像手段を前記光反射体の反射光を観察できる前記角度範囲内の位置に案内する撮像移動案内手段と
   を備える光反射体検査装置の使用方法であって、
   前記所定の入射角度で光が入射するように、前記光源を所定の位置に案内する光源移動案内手段で移動させる光源移動工程と、
   前記一定の出射角度の反射光を撮像するように、前記撮像手段を所定の位置に案内する撮像移動案内手段で移動させる撮像手段移動工程と、
   前記光源移動工程で移動した前記光源から出射した光を、前記撮像手段移動工程で移動した前記撮像手段で撮像する撮像工程と
   を備えることを特徴とする光反射体検査装置の使用方法。
6. 所定の入射角度で入射された光を一定の出射角度で反射する光反射体に対して、その所定の入射角度で光を照射する照射工程と、
   前記照射工程で照射された光の反射光を、前記光反射体の反射光を観察可能な角度範囲内に並べられた複数の撮像位置から撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程で撮像された前記光反射体の反射光による反射像を用いて前記光反射体の欠陥を検出する検出工程と
   を備える光反射体検査方法。

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