JP5119659B2 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置及び検査方法の技術分野に属し、より詳細には、例えばクレジットカード等の表面に配置されている回折格子（ホログラム）についた傷をその外観により検査する検査装置及び検査方法の技術分野に属する。

近年、例えばクレジットカードの認証用（すなわち、そのクレジットカードが本物か否かの認証用）又は当該クレジットカードにおける外観上の意匠的効果を得ることを目的として、当該クレジットカードの例えば表面上部横方向に、シート状の回折格子を用いたホログラム画像が帯状に描画されている場合がある。

ここで、当該回折格子は、一般にはホログラムと称されるものである。また、上記回折格子を用いたホログラム画像は、当該回折格子により可視光が回折されて反射されることにより発生する干渉縞を用いて視認可能となるように、当該回折格子における格子間隔を変えることにより描画されたものである。

このとき、当該干渉縞の発生によりホログラム画像が視認可能となることから、描画されている当該ホログラム画像の見え方が、例えば見る角度によって変わってくることとなり、これにより上記意匠的効果を発生させる。更に、当該ホログラムが微小な格子間隔を有するものであり、当該ホログラム自体を偽造することが困難であることから、上記認証用にも用いられるものである。

一方、上記ホログラムが配置された後であって、実際のクレジットカードとしてのカード情報等が登録される前のカード自体（以下、当該カード自体を単にプラスチックカードと称する）を製造する場合には、その製造後の出荷前において、当該プラスチックカード自体の検査と併せて、上記回折格子の表面の品質（具体的には、例えば傷や汚れの有無及び傷又は汚れがある場合におけるその程度等）を検査する必要がある。

このとき、当該回折格子表面の品質検査方法としては、従来は、例えば下記各特許文献に開示されているように、主として可視光を回折格子に照射して得られる反射光に基づいて二値化等の手法により傷や汚れ等を抽出して検査されていた。そして、これらの検査方法では、回折格子に照射する検査光としては、いずれも可視光が少なくとも用いられていた。
特開２００４−１４４５６５公報（第１図等） 特開２００４−１５０８８５公報（第１図等） 特開２００４−２３９８３４公報（第１図等）

しかしながら、上述した従来の各検査方法では、その検査光として可視光が少なくとも用いられていため、外観上検出されるべき上記傷や汚れ或いは欠陥等（以下、当該傷、汚れ又は欠陥等を、単に傷等と称する）のホログラム画像以外に、回折格子により形成されているホログラム画像自体が併せて写り込んでしまうこととなり、結果として、当該傷等だけを抽出して検査することが困難な場合が多かった。

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、回折格子に係る干渉縞を用いてホログラム画像が描画されている回折格子に付いている傷等を確実且つ迅速に検査することが可能な検査装置及び検査方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回折格子に係る干渉縞の発生により視認可能となる画像が描画されているシート状の当該回折格子の傷を検査する検査装置において、前記干渉縞が発生しない波長であって、前記回折格子の前記画像を構成する部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光を前記部分に照射する照射部等の照射手段と、前記検査光の前記回折格子からの反射光を受光するカメラ等の受光手段と、前記受光された反射光に基づき、前記検査光が照射された前記部分に相当し、且つ、前記干渉縞が発生しないことにより前記描画されている画像が消失した検査画像を形成して表示する画像処理部等の画像形成手段と、を備える。

よって、干渉縞が発生しない波長であって、検査対象の部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光の当該部分からの反射光を用いることで、干渉縞の発生により視認可能となる画像が当該干渉縞が発生しないことにより消失した状態で当該部分を画像化した検査画像を形成するので、当該部分に描画されている画像が映り込まず且つ傷のみが映る検査光を用いて検査画像を形成することができる。

上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置において、前記格子間隔が相互に異なる複数種類の前記格子の組み合わせにより前記画像が前記回折格子に描画されており、前記検査光の波長は、各前記格子間隔のうち最も長い当該格子間隔の四倍よりも長いように構成される。

よって、格子間隔が異なる複数種類の格子により画像が形成されているとき、最も長い格子間隔の四倍よりも長い波長を有する検査光を用いて傷を検査するので、格子間隔が異なる複数種類の格子による干渉縞を用いて画像が描画されているタイプの回折格子における傷を、確実且つ迅速に検査することができる。

上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の検査装置において、前記検査光の波長が８００ナノメートル以上であるように構成される。

よって、検査光の波長が８００ナノメートル以上であるので、例えばクレジットカード等に用いられている回折格子（ホログラム）に付いてしまった傷を確実且つ迅速に検査することができる。

上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検査装置において、前記検査光の波長の最大値は、前記受光手段及び前記画像形成手段を用いて形成され且つ前記傷を視認できる当該検査画像を形成することが可能な波長の値であるように構成される。

よって、受光手段における分解能等との関係で、傷が映っている検査画像を形成可能な波長の最大値を検査光の波長の最大値とするので、より広範囲な長さの格子間隔を有する回折格子について、その傷を確実且つ迅速に検査することができる。

上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の検査装置において、前記回折格子は、シート状情報記録媒体の表面の一部に貼り付けられている回折格子であるように構成される。

よって、回折格子がシート状情報記録媒体の表面の一部に貼り付けられているものであるので、当該回折格子付きのシート状情報記録媒体を大量生産する場合等において、当該回折格子上の傷を確実且つ迅速に検査することができる。

上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、回折格子に係る干渉縞の発生により視認可能となる画像が描画されているシート状の当該回折格子の傷を検査する検査方法において、前記干渉縞が発生しない波長であって、前記回折格子の前記画像を構成する部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光を前記部分に照射する照射工程と、前記検査光の前記回折格子からの反射光を受光工程と、前記受光された反射光に基づき、前記検査光が照射された前記部分に相当し、且つ、前記干渉縞が発生しないことにより前記描画されている画像が消失した検査画像を形成して表示する画像形成工程と、を含む。

よって、干渉縞が発生しない波長であって、検査対象の部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光の当該部分からの反射光を用いることで、干渉縞の発生により視認可能となる画像が当該干渉縞が発生しないことにより消失した状態で当該部分を画像化した検査画像を形成するので、当該部分に描画されている画像が映り込まず且つ傷のみが映る検査光を用いて検査画像を形成することができる。

請求項１に記載の発明によれば、干渉縞が発生しない波長であって、検査対象の部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光の当該部分からの反射光を用いることで、干渉縞の発生により視認可能となる画像が当該干渉縞が発生しないことにより消失した状態で当該部分を画像化した検査画像を形成するので、当該部分に描画されている画像が映り込まず且つ傷のみが映る検査光を用いて検査画像を形成することができる。

従って、干渉縞を用いて画像が描画されている回折格子に付いている傷を確実且つ迅速に検査することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、格子間隔が異なる複数種類の格子により画像が形成されているとき、最も長い格子間隔の四倍よりも長い波長を有する検査光を用いて傷を検査するので、格子間隔が異なる複数種類の格子による干渉縞を用いて画像が描画されているタイプの回折格子における傷を、確実且つ迅速に検査することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、検査光の波長が８００ナノメートル以上であるので、例えばクレジットカード等に用いられている回折格子（ホログラム）に付いてしまった傷を確実且つ迅速に検査することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、受光手段における分解能等との関係で、傷が映っている検査画像を形成可能な波長の最大値を検査光の波長の最大値とするので、より広範囲な長さの格子間隔を有する回折格子について、その傷を確実且つ迅速に検査することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、回折格子がシート状情報記録媒体の表面の一部に貼り付けられているものであるので、当該回折格子付きのシート状情報記録媒体を大量生産する場合等において、当該回折格子上の傷を確実且つ迅速に検査することができる。

請求項６に記載の発明によれば、干渉縞が発生しない波長であって、検査対象の部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光の当該部分からの反射光を用いることで、干渉縞の発生により視認可能となる画像が当該干渉縞が発生しないことにより消失した状態で当該部分を画像化した検査画像を形成するので、当該部分に描画されている画像が映り込まず且つ傷のみが映る検査光を用いて検査画像を形成することができる。

従って、干渉縞を用いて画像が描画されている回折格子に付いている傷を確実且つ迅速に検査することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について、図１乃至図３を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、将来的にクレジットカードとなるプラスチックカード上に形成されたシート状の回折格子（以下、当該シート状の回折格子を、単に「ホログラム」と称する）の表面に付いた傷等を検査する検査装置に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。

なお、図１は実施形態に係るホログラムを説明する図であり、図２は実施形態に係る検査装置の概要構成等を示す図であり、図３は実施形態に係る検査装置の動作を説明する図である。

（Ｉ）回折格子の実施形態及び本発明の原理
初めに、実施形態に係る検査装置について説明する前に、実施形態に係るプラスチックカードについて、図１を用いて説明する。

図１（ａ）に例示するように、実施形態に係る検査装置の検査対象となるプラスチックカードＣＣは、実際の使用に当たっての登録前であるため、本来のクレジットカードとしてのカード番号等の刻印はされていないものの、その表面上部横方向に上記ホログラムＨが貼り付けられており、当該ホログラムＨ内には、可視光が反射して回折することにより生じた干渉縞により視認可能となるホログラム画像Ｇが描画されている。

ここで、当該ホログラム画像Ｇが描画可能なのは、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面の一部を図１（ｂ）に示すように、ホログラムＨを構成する格子Ｋの格子間隔Ｌを、当該描画されるべきホログラム画像Ｇの絵柄に応じて変更していることによる。すなわち、この異なる格子間隔Ｌをもった格子ＫのホログラムＨ内における位置をホログラム画像Ｇの絵柄に応じて変えることにより、図１（ａ）に例示する如き種々のホログラム画像Ｇを描画（形成）することができるのである。

ここで、図１（ｂ）に断面構造を示すようなホログラムＨの場合、当該ホログラムＨ内のホログラム画像Ｇが視認できるのは、当該視認に係る可視光の波長の四分の一の長さ（四分の一波長）が、ホログラムＨにおけるいずれの格子間隔Ｌよりも短いことに起因している。すなわち、当該可視光の波長の四分の一の長さがいずれの格子間隔Ｌよりも短いが故に上記干渉縞が発生するのであり、言い換えれば、ホログラムＨの最大格子間隔（図１（ｂ）に例示する場合は「Ｌ_２」）の四倍より長い波長の光を照射してその反射光を画像化した場合には、ホログラムＨに係る干渉縞自体が発生しないことから、いずれのホログラム画像Ｇも当該画像上は視認できないことになる。

そこで、本発明では、このことを利用し、検査対象であるプラスチックカードＣＣに形成されているホログラムＨを構成する格子Ｋの格子間隔Ｌの最大値よりも長い波長を有する波長を検査光として用いることにより、当該検査光のホログラムＨからの反射光を画像化して得られる検査画像上からホログラム画像Ｇを消去し、検査されるべき傷等のみを視覚化して検査に供させる。

（II）検査装置の実施形態
次に、上記原理に基づく本発明に係る検査装置の実施形態について、具体的に図２及び図３を用いて説明する。

図２に示すように、実施形態に係る検査装置Ｓは、照射手段としての照射部１と、受光手段としてのカメラ２と、制御部３と、画像形成手段としての画像処理部４と、ディスプレイ５と、キーボード及びマウス等からなる操作部６と、により構成されている。

この構成において、照射部１は、ホログラムＨが貼り付けられている側を上（カメラ２側）にして順次搬送されてくる検査対象たるプラスチックカードＣＣに対して、制御部３からの制御信号Ｓlcにより示されるタイミング及び強度にて、近赤外線としての検査光ＮＩＲを連続的に又は断続的に照射する。ここで、検査光ＮＩＲの波長は、ホログラムＨを構成する格子Ｋの格子間隔Ｌの最大値の四倍よりも長い波長（具体的には近赤外線領域）とされており、より具体的には、一般に流通しているホログラムＨ（格子間隔Ｌが２００ナノメートル未満）を対象とする場合、例えば約８００ナノメートル以上２マイクロメートル以下程度の範囲の波長である。

そして、当該波長を有する検査光ＮＩＲに対して感度を有するカメラ２は、当該検査光ＮＩＲのホログラムＨからの反射光Ｒを受光し、当該受光した画像に対応する画像信号Ｓcaを生成して画像処理部４に出力する。

これにより、画像処理部４は、制御部３からの制御信号Ｓcvに基づき、画像信号Ｓcaから傷等に相当する部分を抽出し、当該傷等を含む表示信号Ｓdpを生成してディスプレイ５に出力する。

そして、ディスプレイ５は、当該表示信号Ｓdpに基づき、傷等のみが視覚化された検査画像を視認可能に表示する。

このとき、制御部３は、操作部６において操作者により実行された指示操作に対応して当該操作部６から出力されてくる操作信号Ｓopに基づき、照射部１及び画像処理部４を制御して上記動作を実行させるべく、上記制御信号Ｓlc及びＳcvを生成して夫々照射部１及び画像処理部４に出力する。

ここで、上述した如く、照射部１から照射される検査光ＮＩＲの波長がホログラムＨを構成する格子Ｋの格子間隔Ｌの最大値（図１（ｂ）に例示する場合「Ｌ_２」）よりも長い波長とされているため、カメラ２によりその反射光Ｒを介してホログラムＨが撮像された時点で、図２（ｂ）に示すように、元のホログラムＨからホログラム画像Ｇの部分が全て消失し、引っ掻き傷や欠陥等である傷等Ｘのみが画像化されることとなる。よって、画像処理部４において従来の二値化等の処理を用いて当該傷等Ｘを抽出する場合でも、元々描画されていたホログラム画像Ｇの影響を受けることなく、容易に視認可能に当該傷等Ｘが視覚化又は抽出可能化されることとなる。

次に、実施形態に係る検査装置Ｓの動作について、図３を用いて具体的且つ纏めて説明する。なお、図３（ａ）は当該動作を示すフローチャートであり、図３（ｂ）は当該動作における二値化処理を具体的に説明する図である。

図３（ａ）に示すように、実施形態に係る検査装置Ｓにおいては、カメラ２から画像信号Ｓcaが画像処理部４に入力されてくると（ステップＳ１）、予め設定された手法により当該画像信号Ｓcaに含まれている雑音が除去され（ステップＳ２）、更に当該雑音除去後の画像信号Ｓcaに対して従来手法と同様の手法により二値化処理が施される（ステップＳ３）。

ここで、当該画像信号Ｓcaに含まれているプラスチックカードＣＣに相当する画像においては、図３（ｂ）上に示すように元のホログラム画像Ｇが消失していることから、図３（ｂ）に丸印にて示すように、従来の二値化処理により容易に傷等Ｘに相当する信号のみを画像信号Ｓcaから抽出することができることとなる。

なお、本願に係る傷等Ｘに相当する信号の抽出方法は、上記二値化処理に限られるものではなく、例えば基準画像を用いた画像比較法等、種々の方法を用いることができる。

そして、二値化された画像信号Ｓcaにより傷等Ｘの有無が確認され（ステップＳ４）、傷等Ｘが画像内に存在しない場合には（ステップＳ４；ＮＯ）、次に搬送されてくるプラスチックカードＣＣを検査対象として上述した処理を繰り返すべくステップＳ１に戻り、一方、傷等Ｘが抽出された場合には（ステップＳ４；ＹＥＳ）、例えば当該傷等Ｘの画像をディスプレイ５上に表示するか、又は所定の警告表示をディスプレイ５上に表示することで、現在検査対象となっているプラスチックカードＣＣのホログラムＨに傷等Ｘがある旨を操作者に認知させる。

その後、検査自体を終了するか否かを確認し（ステップＳ６）、次の検査対象たるプラスチックカードＣＣが搬送されて来る等の理由により検査を継続する場合には（ステップＳ６；ＮＯ）、当該次に搬送されてくるプラスチックカードＣＣを検査対象として上述した処理を繰り返すべくステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ６の判定において、例えば全てのプラスチックカードＣＣに対する検査が終了した等の理由により検査自体を終了する場合は（ステップＳ６；ＹＥＳ）、そのまま処理を終了させる。

なお、上述した実施形態において、照射部１から照射される検査光ＮＩＲの波長の上限値については、種々の決定方法が考えられるが、一例としては、カメラ２が感度を有する反射光Ｒ（検査光ＮＩＲ）の波長範囲の最大値とすることや、カメラ２自体の分解能に対応させて波長の最大値を決定するのが簡便で好適である。

以上説明したように、実施形態に係る検査装置Ｓの動作によれば、検査対象のホログラムＨに含まれる格子Ｋの格子間隔Ｌの四倍より長い波長の検査光ＮＩＲの当該ホログラムＨからの反射光Ｒを用いてホログラムＨを画像化した検査画像を形成するので、干渉縞が発生しないことに起因して当該ホログラムＨに描画されているホログラム画像Ｇが映り込まず且つ傷等Ｘのみが映る検査光ＮＩＲを用いて検査画像を形成することができる。

従って、干渉縞を用いてホログラム画像Ｇが描画されているホログラムＨに付いている傷等Ｘを確実且つ迅速に検査することができる。

また、格子間隔Ｌが異なる複数種類の格子Ｋによりホログラム画像Ｇが形成されているとき、最も長い格子間隔Ｌの四倍よりも長い波長を有する検査光ＮＩＲを用いて傷等Ｘを検査するので、格子間隔Ｌが異なる複数種類の格子Ｋによる干渉縞を用いてホログラム画像Ｇが描画されているタイプのホログラムＨにおける傷等Ｘを、確実且つ迅速に検査することができる。

更に、検査光ＮＩＲの波長が８００ナノメートル以上であるので、例えばクレジットカード等に用いられるホログラムＨに付いてしまった傷等Ｘを確実且つ迅速に検査することができる。

更にまた、カメラ２における分解能等との関係で、傷等Ｘが映っている検査画像を形成可能な波長の最大値を検査光ＮＩＲの波長の最大値とするので、より広範囲な長さの格子間隔Ｌを有するホログラムＨについて、その傷等Ｘを確実且つ迅速に検査することができる。

また、ホログラムＨに描画されているホログラム画像Ｇがクレジットカードの認証用画像であり、当該ホログラムＨがクレジットカードの表面の一部に貼り付けられているものであるので、当該ホログラムＨ付きのクレジットカードに相当するプラスチックカードＣＣを大量生産する場合等において、当該ホログラムＨ上の傷等Ｘを確実且つ迅速に検査することができる。

なお、上述した実施形態においては、プラスチックカードＣＣとして完成した後にホログラムＨの領域に付いた傷等Ｘを検査する場合について説明したが、これ以外に、当該プラスチックカードＣＣを例えばローラ方式の製造装置を用いて製造する過程（工程）中に実施形態に係る検査装置Ｓを組み込むことで、当該過程中に必要な傷等Ｘの検査を行うように構成することも可能である。

また、上述した実施形態においては、ホログラムＨとしていわゆるレリーフ型のホログラムを用いる場合について説明したが、これ以外に、同様にホログラムにより発生する干渉縞を用いて画像Ｇを視認可能とするものであれば、いわゆる体積型ホログラムを実施形態にか係るホログラムＨとして用い、それにおける傷等Ｘの検査を実施形態に係る検査装置Ｓを用いて行うことも可能である。

以上夫々説明したように、本発明は光学的な傷等Ｘの検査の分野に利用することが可能であり、特にホログラムＨを用いたカードや紙製の情報記録媒体（例えば、クレジットカード、金券又は証券等、偽造防止の必要性や意匠的効果を持たせる必要性があるシート状の情報記録媒体）における傷等Ｘの検査の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。

実施形態に係るホログラムを説明する図であり、（ａ）は検査対象であるプラスチックカードの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面の拡大図である。 実施形態に係る検査装置の概要構成等を示す図であり、（ａ）は当該概要構成を示すブロック図であり、（ｂ）は検査結果を例示する図である。 実施形態に係る検査装置の動作を説明する図であり、（ａ）は当該動作を示すフローチャートであり、（ｂ）は当該動作における二値化処理を例示する図である。

符号の説明

１ 照射部
２ カメラ
３ 制御部
４ 画像処理部
５ ディスプレイ
６ 操作部
Ｓ 検査装置
Ｈ ホログラム
Ｇ ホログラム画像
Ｘ 傷等
Ｋ 格子
Ｒ 反射光
Ｌ_１、Ｌ_２ 格子間隔
ＣＣ プラスチックカード
ＮＩＲ 検査光
Ｓlc、Ｓcv 制御信号
Ｓca 画像信号
Ｓdp 表示信号
Ｓop 操作信号

Claims (6)

1. 回折格子に係る干渉縞の発生により視認可能となる画像が描画されているシート状の当該回折格子の傷を検査する検査装置において、
   前記干渉縞が発生しない波長であって、前記回折格子の前記画像を構成する部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光を前記部分に照射する照射手段と、
   前記検査光の前記回折格子からの反射光を受光する受光手段と、
   前記受光された反射光に基づき、前記検査光が照射された前記部分に相当し、且つ、前記干渉縞が発生しないことにより前記描画されている画像が消失した検査画像を形成して表示する画像形成手段と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記格子間隔が相互に異なる複数種類の前記格子の組み合わせにより前記画像が前記回折格子に描画されており、
   前記検査光の波長は、各前記格子間隔のうち最も長い当該格子間隔の四倍よりも長いことを特徴とする検査装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の検査装置において、
   前記検査光の波長が８００ナノメートル以上であることを特徴とする検査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検査装置において、
   前記検査光の波長の最大値は、前記受光手段及び前記画像形成手段を用いて形成され且つ前記傷を視認できる前記検査画像を形成することが可能な波長の値であることを特徴とする検査装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の検査装置において、
   前記回折格子は、シート状情報記録媒体の表面の一部に貼り付けられている回折格子であることを特徴とする検査装置。
6. 回折格子に係る干渉縞の発生により視認可能となる画像が描画されているシート状の当該回折格子の傷を検査する検査方法において、
   前記干渉縞が発生しない波長であって、前記回折格子の前記画像を構成する部分に含まれる格子の格子間隔の四倍より長い波長の検査光を前記部分に照射する照射工程と、
   前記検査光の前記回折格子からの反射光を受光工程と、
   前記受光された反射光に基づき、前記検査光が照射された前記部分に相当し、且つ、前記干渉縞が発生しないことにより前記描画されている画像が消失した検査画像を形成して表示する画像形成工程と、
   を含むことを特徴とする検査方法。