JP2001343329A

JP2001343329A - フィルムまたはフィルムパッケージ検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP2001343329A
Application number: JP2000163673A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Takei; 利治武居
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】透明なフィルムまたはフィルムパッケージの
表面やパッケージの内部の状態に拘わらずそのようなフ
ィルム等を検査することができる検査装置及び検査方法
を提供する。【解決手段】透明なフィルムまたは透明なフィルムに
より包装されたフィルムパッケージ１に所定の偏光方向
に偏光した光を照射する照射装置１２と；透明なフィル
ムまたはフィルムパッケージ１からの光を検出し、色情
報を取得する２次元に配置された複数の画素２２ｃと；
透明なフィルムまたはフィルムパッケージ１と画素２２
ｃとの間に配置された受光側偏光フィルタ２１と；複数
の画素２２ｃからの信号に基づきフィルムまたはフィル
ムパッケージ１の観察画像を形成する画像処理装置４１
とを備え；観察画像をぼかすように構成したフィルムま
たはフィルムパッケージ検査装置。観察画像における色
とびを抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルムまたはフ
ィルムパッケージ検査装置及び検査方法に関し、特に透
明なフィルムまたはフィルムパッケージの表面やパッケ
ージの内部の状態に拘わらずフィルム等を検査できる検
査装置及び検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、透明なフィルムまたはフィルムパ
ッケージの検査は、図１４に示すようにフィルムパッケ
ージ等１を、被観察面への入射角が９０°付近になるよ
うな方向から光源４で照明し、照明によってできる折り
目の影等を肉眼５で目視したり、カメラを使って観察す
ることにより行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の方法によれば、フィルムやフィルムパッケ
ージの被観察面にしわやよれなどがあると、その部分も
光ってしまうため、見たい折れ目のみを観察することが
難しかった。またフィルムやフィルムパッケージ１の表
面のてかり２によってフィルムの製造むら、傷、ピンホ
ール等の欠陥が判別しにくかった。フィルムパッケージ
ではフィルムが透明であるために、下地の文字や絵３な
どが透けて見えるため、パッケージの状態を分離して観
察することができなかった。またパッケージフィルムの
しわやたるみ等で照明光の反射状態がずれると、識別し
たい領域内での色具合に色とびや色むらが生じることが
あった。

【０００４】そこで本発明は、透明なフィルムまたはフ
ィルムパッケージの表面やパッケージの内部の状態に拘
わらずそのようなフィルム等を検査することができる検
査装置及び検査方法を提供することを目的にしている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明によるフィルムまたはフィルム
パッケージ検査装置は、例えば図２、図５に示すよう
に、透明なフィルムまたは透明なフィルムにより包装さ
れたフィルムパッケージ１に所定の偏光方向に偏光した
光を照射する照射装置１２（図２）と；透明なフィルム
またはフィルムパッケージ１からの光を検出し、色情報
を取得する２次元に配置された複数の画素２２ｃ（図
５）と；透明なフィルムまたはフィルムパッケージ１と
画素２２ｃとの間に配置された検光子２１（図２）と；
複数の画素２２ｃからの信号に基づきフィルムまたはフ
ィルムパッケージ１の観察画像を形成する画像処理装置
４１（図２）とを備え；観察画像をぼかすように構成し
た（図５（ｃ））。

【０００６】ここで透明とは半透明を含む概念とする。
所定の偏光方向に偏光した光は、例えば光源（単色であ
ってもよいし、白色であってもよい）とフィルムパッケ
ージとの間に照明側偏光フィルタである偏光子を配置す
ることによって得られる。

【０００７】ここで色情報とは、複数の色の情報に限ら
ず、例えば照射する光が単色光であっても、その特定の
色がフィルムあるいはフィルムパッケージから拾う情報
であればよい。また例えば撮像素子が検出する光が単色
光であっても、その特定の色が拾って来た情報を撮像素
子は取得する。

【０００８】撮像素子は、例えば前記偏光が白色光であ
るときはカラーカメラ、単色光であるときはモノクロカ
メラとするとよい。また撮像素子がモノクロカメラであ
り、且つ前記フィルムパッケージとモノクロカメラとの
間に特定の波長のみを検出するフィルタを備えるように
すれば、前記偏光は白色光であってもよい。また、前記
偏光が白色光であり、特定の波長の光のみを検出する撮
像素子を備えるモノクロカメラを用いてもよい。ここで
カメラとしたが、カメラはラインセンサであってもよ
い。

【０００９】照射装置で照射されるフィルムあるいはフ
ィルムパッケージは典型的には全体的に平面であり、撮
像素子は、好ましくはその平面で正反射される方向に配
置される。また撮像素子はそのような場合のフィルムあ
るいはフィルムパッケージからの正反射光を受光する。
但し受光するのは散乱光であってもよい。フィルムある
いはフィルムパッケージが全体的に平面であるときも、
それは完全な鏡面ではなく、特に折り畳み部分には凹凸
や小さな曲面を有する。ここで正反射方向というとき、
凹凸を有する面の平均的平面の法線に対して入射角と射
出角とが等しい場合をいう。

【００１０】もちろん、被検査面であるフィルムやフィ
ルムパッケージは、全体的に曲面例えば球面を有してい
てもよい。

【００１１】このように構成すると、観察画像をぼかす
ように構成したので、観察画像における色とびや色むら
を抑えることができる。

【００１２】また請求項２に記載のように、（例えば図
５参照）請求項１に記載のフィルムまたはフィルムパッ
ケージ検査装置では、２次元に配置された複数の画素２
２ｃ上に、前記色情報を含む画素画像を形成する結像光
学系２２ａ、２２ｂと；結像光学系２２ａ、２２ｂを駆
動して合焦する合焦装置であって、結像光学系２２ａ、
２２ｂの合焦状態を非合焦側に所定量だけずらすように
構成した合焦装置２２ｄを備えるようにしてもよい。

【００１３】このように構成すると、結像光学系の合焦
状態を非合焦側に所定量だけずらすように構成した合焦
装置を備えるので、観察画像を光学的にぼかすことがで
きる。

【００１４】また請求項３に記載のように、請求項１に
記載のフィルムまたはフィルムパッケージ検査装置で
は、２次元に配置された複数の画素２２ｃ上に、前記色
情報を含む画素画像を形成する結像光学系２２ａ、２２
ｂを備え；画像処理装置４１は、前記画素画像を、２次
元に配置された複数の画素２２ｃ（Ｍ１１〜Ｍ３３）の
各画素のまわりの近傍画素間演算を行う画像処理をして
前記観察画像を形成するように構成してもよい。

【００１５】ここで画像処理は例えば近傍画素間演算に
よる平滑化である。近傍画素間演算は、典型的には、各
画素の取得する色情報と該各画素の近傍の他の１以上の
画素の取得する色情報とを平均するように構成される。
平均は画素毎に重みを変えた加重平均であってもよい。
ここで画素画像は２次元複数画素上に形成され、平均処
理された結果形成される観察画像は例えばＣＲＴや液晶
表示装置等の表示装置に表示されるようにするとよい。

【００１６】また請求項４に記載のように、請求項１に
記載のフィルムまたはフィルムパッケージ検査装置で
は、前記所定の偏光方向と検光子２１の偏光方向とを、
直交ニコルの関係に設定することを特徴としてもよい。
例えば、所定の偏光方向に偏光した光を偏光子で生成す
る場合は、該偏光子と検光子とをそれぞれの偏光方向が
直交ニコルの関係になるように配置する。

【００１７】また請求項５に記載のように、請求項４に
記載のフィルムまたはフィルムパッケージの検査装置で
は、前記所定の偏光方向と検光子２１の偏光方向とを、
前記直交ニコルの関係に維持したまま、前記偏光した光
と前記検光子とをそれぞれの光軸ＡＸ１、ＡＸ２回りに
回転可能に構成してもよい。即ち、例えば所定の偏光方
向に偏光した光を偏光子で生成する場合は、該偏光子と
検光子とをそれぞれの光軸ＡＸ１、ＡＸ２回りに回転可
能に構成すればよい。偏光子と検光子の光軸は、一般に
は平面状の偏光子、検光子のほぼ中心に位置する法線方
向の直線である。

【００１８】このように構成すると、所定の偏光の偏光
方向と検光子の偏光方向とをそれぞれの光軸回りに回転
できるように構成するので、光軸回りの特定の位置で、
互いに異なる画像を、前記撮像素子により得ることがで
きる。ここで偏光の光軸とは、検査対象面において検光
子の光軸と、射出光と入射光との関係にある直線をいう
ものとする。

【００１９】前記目的を達成するために、請求項６に係
る発明によるフィルムまたはフィルムパッケージ検査方
法は、透明なフィルムまたは透明なフィルムにより包装
されたフィルムパッケージに、該フィルムまたは該フィ
ルムパッケージに対して第１の偏光方向を有する偏光を
照射する第１の工程と；第１の工程で照射されたフィル
ムまたはフィルムパッケージから反射された光のうち前
記第１の偏光方向を有する偏光と直交ニコルの関係にあ
る偏光を、色情報を取得する２次元に配置された複数の
画素で検出して画素画像を形成する第２の工程と；第２
の工程で形成する画素画像、または第２の工程で形成し
た画素画像をぼかして、観察画像を形成する第３の工程
を備える。

【００２０】ここで、ぼかした観察画像は、画素画像を
ぼかして、その結果観察画像がぼけるようにしてもよい
し、画素画像はシャープに形成し、その像から観察画像
を形成するときにぼかしてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】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、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。

【００２２】図１に透明なフィルム及びフィルムパッケ
ージの状態を示す。ここで透明とは、フィルムの一方の
側から他方の側を見たとき、他方の側に置かれた物を目
視で識別することができる程度に半透明な場合も含むも
のとする。図の（ａ）は、シート状の透明フィルムを広
げて見た平面図、（ｂ）（ｃ）は、（ａ）に示すような
透明フィルムで包装したフィルムパッケージの折り曲げ
状態を示す平面図である。

【００２３】包装用の透明フィルムは、一般にポリプロ
ピレン、ポリエチレン等の高分子材料を実質的に一定の
方向に延伸することによってシート状に形成して製造さ
れることが多い。そのような透明フィルムは複屈折性を
有しており、偏光した光をこれらフィルムに入射してや
ると、出てきた光の偏光状態は変化している。

【００２４】また入射させる光の波長によって透明フィ
ルムの屈折率は異なるので、フィルムから出てきた光の
偏光状態の変化量は光の波長に依存する。ここでフィル
ムから出てきた光は、パッケージに入射させた光が、第
１にフィルムの表面で反射されたもの、第２にフィルム
の中に入射してフィルムの内面で反射され再びフィルム
内部を透過して出てきたもの、第３にフィルムの内面も
透過して下地で反射され再びフィルム内部を透過して出
てきたものが考えられる。

【００２５】第１の光（表面反射光）は、てかりの成分
でありフィルムを通過していないので偏光の状態は変化
しない。いわば第１の光には、フィルムパッケージの重
なり等の情報は含まれておらず、フィルムの表面の情報
が含まれているだけである。

【００２６】第２と第３の光は、フィルムの内部を通過
しているので、共にフィルムパッケージの重なりなどの
状態を反映して偏光の状態が変化する。但し、第２の光
は下地に到達していないので、下地の情報は含んでおら
ず、フィルムの状態だけが含まれている。

【００２７】これに対して第３の光は、下地に到達して
いるので、フィルムの状態と共に下地の状態の情報を含
んでいる。

【００２８】さらに透過した光の偏光状態の変化量は、
フィルムの厚みに比例する。したがってフィルムの厚い
部分、あるいは重なった結果厚くなった部分は、偏光の
変化量が大きい。

【００２９】図１３を参照して、本発明の原理を、延伸
して製造する有機高分子材料製のフィルムのような複屈
折性を有する透明フィルムの場合で説明する。（ａ）は
フィルム１ａへの光の入射と出射の様子を示したもので
あり、（ｂ）は、入射光と出射光のフィルム１ａ内部の
複屈折の軸、Ｏ軸（常光線方向の軸）とＥ軸（異常光線
方向の軸）と、直線偏光である入射光とが４５°をなし
ていることを示す図である。

【００３０】フィルム１ａの入射光は、（ｂ）に示すよ
うに、フィルム１ａの複屈折軸に対して４５°の直線偏
光とする。ここで、Ｋを空間周波数とすれば、一般的に
光路長Ｘを透過した直線偏光の複素振幅分布Ｅｉは次式
で表される。Ｅｉ＝Ａｓｉｎ（Ｋ・Ｘ）

【００３１】Ｅｉは次のように２方向の成分、Ｅｉｏ
（Ｏ軸方向成分）とＥｉｅ（Ｅ軸方向成分）とに分解す
ることができる。Ｅｉｏ＝Ａｓｉｎ（Ｋｏ・Ｘ）／√２Ｅｉｅ＝Ａｓｉｎ（Ｋｅ・Ｘ）／√２ここで、Ｋｏ＝２πＮｏ／λ、Ｋｅ＝２πＮｅ／λであ
り、Ｎｏは常光線成分の屈折率、Ｎｅは異常光線成分の
屈折率である。

【００３２】したがって、フィルム１ａの表面から入射
し、フィルム１ａ内部で反射後、フィルム１ａ表面から
再び外部へ出射した光の偏光状態は、次式で表される。
ここで光は、厚さｄのフィルム１ａに垂直に入射し垂直
に出射するとすれば、光は往復するので、Ｘ＝２ｄ（膜
厚）であるから、Ｅｒｏ＝Ａｓｉｎ（Ｋｏ・Ｘ）／√２Ｅｒｅ＝Ａｓｉｎ（Ｋｅ・Ｘ）／√２＝Ａｓｉｎ（２Ｋｏ・ｄ＋２（Ｋｅ−Ｋｏ）ｄ）／√２＝Ａｓｉｎ（２Ｋｏ・ｄ＋θ）／√２となる。ここで、θ＝２（Ｋｅ−Ｋｏ）ｄとする。光は、厚さ
ｄのフィルム１ａに垂直に入射し垂直に出射するとした
が、斜めに入射したとしても、表面から反対側の内面と
の間の斜めの光路をｄとすれば、上式がそのまま適用で
きる。

【００３３】次に、検光子を直交ニコル（クロスニコ
ル）の状態にすると検出される光量Ｉは、次式で表され
る。Ｉ＝（（Ｅｒｏ−Ｅｒｅ）／√２）^２＝１／４Ａ^２（ｓｉｎ（２Ｋｏ・ｄ）−ｓｉｎ（２Ｋｏ・ｄ＋θ））^２＝Ａ^２ｃｏｓ^２（２Ｋｏ・ｄ＋θ／２）ｓｉｎ^２（θ／２）即ち、複屈折性があるがゆえに、直交ニコル状態で検出
される光量が変化するとともに、屈折率も波長依存性を
有するために、膜厚の変化やフィルムの重なり具合や剥
がれの状態の違い、シートの厚み斑等が色の違いとし
て、観察される。

【００３４】図１（ａ）は、広げられたフィルムの一方
の面の側から見た平面図であるが、フィルムの製造過程
で図中上下方向に向いた両側矢印で示す方向に延伸され
ている。このようなフィルムのシートでは、延伸方向
（図中ｐで示す方向）と、それに垂直な方向（図中ｑで
示す方向）に複屈折の軸がある。

【００３５】このような透明フィルムシートをたばこや
キャラメルの包装に用いると、包装された直方体のパッ
ケージの矩形の１面には、（ｂ）（ｃ）に示すような折
り目ができ、透明フィルムの重なりができる。

【００３６】折り曲げられた透明フィルムの延伸方向は
（ｂ）に両側矢印で示すように、折り目を境にして各領
域で矩形の長辺方向（図中左右方向）であったり、短辺
方向（図中上下方向）であったり、または長辺方向と短
辺方向の両方向といったようにばらばらになる。このこ
とは、複屈折における常光と異常光の軸方向が入れ替わ
っている場所があることを意味する。図中両側矢印が十
文字に交わっているのは、延伸されている方向が透明フ
ィルムの重なりによって混在していることを示してい
る。

【００３７】また（ｃ）に示すように、透明フィルムの
重なり枚数が各領域により異なる。これは透明フィルム
の厚さが異なっているのと同等である。したがって、各
領域で偏光の変化量が異なる。図中、各領域の１〜５の
数字は重なり枚数を示す。

【００３８】図２を参照して、本発明の第１の実施の形
態を説明する。図中フィルムパッケージ１の表面に対し
て斜め上方に白色光源１１が配置され、白色光源１１と
フィルムパッケージ１の表面との間には照明側偏光フィ
ルタである偏光子１２が配置されている。偏光子１２の
光軸ＡＸ１は、フィルムパッケージ１の表面に斜めに交
差している。

【００３９】偏光子１２を介した光源１１の光がフィル
ムパッケージ１の表面で正反射する方向には受光側偏光
フィルタである検光子２１が配置されている。検光子２
１の光軸ＡＸ２は、フィルムパッケージ１の表面に対し
て、光軸ＡＸ１の正反射方向にある。検光子２１を介し
て、光源１１からの正反射光を受光する位置に、撮像素
子としての、カラーＣＣＤカメラ２２が配置されてい
る。図中、偏光子１２、検光子２１は、それぞれ回転機
構３１、３２で光軸回りに回転可能に構成されている
が、これらについては第５の実施の形態として後で詳し
く説明する。

【００４０】例えば、光源１１は図３に示すように広い
波長域を有する白色光源であるとする。すなわち波長４
００〜７５０ｎｍの可視光線を含み、幅広い波長を含ん
でいる。これが偏光子１２を介して直線状に偏光した光
になる。

【００４１】図４に、前記のような照射装置で透明フィ
ルムパッケージを照射した場合の画像の例を説明する。
フィルムパッケージ１の表面においては、図１（ｂ）
（ｃ）に示したように、折り目を境界にした各領域で波
長毎に偏光の変化量が異なるので、検光子２１を通過で
きる波長の光は限定されてしまう。したがってカラーＣ
ＣＤカメラ２２で得られる画像は、図４に示すように、
各領域で異なる色に色分けされる。各領域は、例えば、
赤、黄、紫、桃、青、緑のような色を呈する。

【００４２】このように各領域が色分けして観察される
ので、パッケージの折り目、フィルムの重なり状態等を
鮮明に判別することができる。

【００４３】図５を参照して、以上の実施の形態で使用
するカラーＣＣＤカメラ２２の、撮像素子に形成される
画像をぼかす構造を説明する。同図（ａ）に示すよう
に、カラーＣＣＤカメラ２２は、撮像対象であるフィル
ムパッケージ１とカメラ２２の結像面である撮像素子面
２２ｃとの間に、対物レンズ２２ａと結像レンズ２２ｂ
を含んで構成される結像光学系を備える。対物レンズ２
２ａには、オートフォーカス装置２２ｄが接続されてい
る。

【００４４】本実施の形態では、オートフォーカス装置
２２ｄは、（ｂ）に示すような撮像素子面２２ｃ上に形
成される像（画素画像）がシャープに結像する合焦状態
から、対物レンズ２２ａを所定の量だけ光軸方向に移動
した、（ｃ）に示すような非合焦状態に結像光学系を設
定するように構成されている。このように構成すると、
撮像素子面２２ｃ上に結像する画像そのものを、ぼかす
ことができる。いわば画像自体をデフォーカス状態で取
得することになる。このデフォーカス状態の画像を観察
する。

【００４５】ここで所定量だけずらすというとき、その
所定量は対物レンズ２２ａ又は結像レンズ２２ｂの光軸
方向へのずらし移動量を一定の長さ量としてもよいし、
図５（ｂ）に示すような、シャープな点が（ｃ）に示す
ような、広がりを有するぼけた像のその広がりを一定
量、例えば広がりのカバーする画素の数で設定してもよ
い。

【００４６】光学的にぼかすときは、まずシャープな画
像を得てから、レンズをずらして観察画像を得るように
してもよいし、シャープな画像を経由しないで観察画像
を得るようにしてもよい。

【００４７】フィルムやパッケージを検査するとき、通
常は１バッチの検査対象物は一種類であり、大きさは揃
っており、検査対象面の位置の変化はない。このような
ときは、最初の一つの検査対象物で光学的にぼかして、
その合焦状態を固定して１バッチの複数の検査対象物を
検査すればよい。

【００４８】また不図示のダミーの面を検査対象面か
ら、所定の距離（結像レンズ系の焦点深度によるが例え
ば５〜１０ｍｍ程度）だけ離して設置し、その面に合焦
させるようにしてもよい。このときは、ダミーの面以外
は合焦からずれるのでぼける。ダミーの面は合焦するに
十分な必要最小限の面積を有すればよい。実際の検査対
象面の検査に差し支えのない程度の小面積にするか、検
査対象面と重ならない位置に配置すればよい。

【００４９】以上の構成において、検査対象面の位置と
ダミー面の位置とを検出して、ダミー面が検査対象面か
ら常に所定の距離だけ離れるように制御すれば、検査対
象物の大きさがその都度異なっても対応できる。

【００５０】なお、光学的な観察画像のぼかしは、以上
説明したように、対物レンズ２２ａを光軸方向にずらす
他、結像レンズ２２ｂをずらすことによって行ってもよ
い。

【００５１】また本発明の実施の形態では、検査対象物
は、カメラの光軸に対して斜めに設置されている。カメ
ラの結像部が検査対象面に対して走査するラインセンサ
の場合は、そのラインが検査対象面に平行になるように
カメラを設置すれば、合焦あるいは所定のぼかしを全面
に及ぼすことができる。

【００５２】一方、カメラが２次元面に配列された画素
で構成される結像面を備える場合に、検査対象面の全面
に渡って一定の合焦あるいは一定のぼかしを与えるため
には、検査対象面と結像面とがシャインプルーフの条件
を充足するように、結像面にあおり角度を与えればよ
い。また結像光学系はテレセントリック光学系とするの
が好ましい。

【００５３】パッケージフィルムの重なり具合や剥が
れ、あるいはフィルムの破れを検出するにあたり、合焦
状態にある画像では、フィルムのしわやたるみ等で、照
明光の反射状態がずれるので、識別したい領域（何重に
フィルムが重なっているかを示す領域、即ち、重なり具
合で、フィルムの色付きが変わる）内での色具合に画素
毎に色むらが多少なりとも生じることがある。

【００５４】このようなとき、色相、色差、彩度、明度
等で自動的に領域を区分けしたいとすると、この色むら
の為に、同じ識別領域にあっても細かい色とびが生じ、
正確に領域を抽出することが困難であった。

【００５５】本実施の形態の検査装置では、デフォーカ
ス状態で光学的に画像を取得するので、画像の色とびが
少なくなる。即ち、デフォーカスにより、近接画素の色
が混じるので、色とびの効果を薄めることができる。こ
のようにすると、細かなピンホール等は検出しにくい代
償として、大きな欠陥を検出し易い。

【００５６】図６を参照して、本発明の第２の実施の形
態を説明する。この実施の形態では、撮像素子面２２ｃ
上には合焦状態でシャープな画像を形成するが、その後
画像処理によりぼかす構成をとる。

【００５７】図中、画素Ｍ１１からＭ３３で示すのは、
画像素子面２２ｃの中の碁盤目状に互いに隣り合う任意
の９個の画素を抽出したものである。画素Ｍ１１からＭ
３３は、マトリクス状に配置されている。ここで、添え
字の左側の数字は行（横方向）、右側の数字は列（縦方
向）を表す。

【００５８】図の（ａ）は、中央の画素Ｍ２２に、これ
に対応するフィルムパッケージ１の点がシャープに結像
している状態を示す。画像素子面２２ｃ上には、フィル
ムパッケージ１は、全面にわたって（ａ）に示すように
合焦状態で結像している。

【００５９】（ｂ）は、画像処理装置４１内で、画素Ｍ
２２の回りの近傍画素である画素Ｍ１１〜Ｍ３３の間
で、演算を行って画像をぼかした結果を示す。ここで
は、画像処理による平均値フィルタを用いている。この
平均値フィルタは、３×３の画素Ｍ１１〜Ｍ３３のフィ
ルタを全画素にわたって、コンボリユーションすること
により、これらの画素の受光量の平均値をとって、それ
をひとつの画素Ｍ２２の値とする。

【００６０】ここで、平均は加重平均であってもよい。
例えば、画素Ｍ２２の光量には重み２を掛け、画素Ｍ１
１〜Ｍ３３のうち画素Ｍ２２以外の画素の光量には重み
１を掛け、合計光量を１０で除して、その値を画素Ｍ２
２の値とする。他の画素についても同様に、自分自身の
重みは重くして、その回りの近傍画素の重みは軽くして
平均する。（ｂ）で影の濃さに差をつけて、画素Ｍ２２
を濃くしてあるのは、そのような平均値をとった状態を
イメージしたものである。

【００６１】このように、光学的手法によりぼかした場
合でも、画像処理手法によりぼかした場合でも、得られ
た観察画像では色とびや色むらが緩和され、または色と
びや色むらをなくすことができる。

【００６２】以上の実施の形態は、平均する画素が３×
３の場合で説明したが、５×５、あるいは７×７であっ
てもよい。いずれの場合も、加重平均をとるときは、重
みは中心を重く、中心から離れるに従って軽くするのが
よい。

【００６３】またぼかしは、光学的手法によっても、画
像処理手法によってもよいのは、以下説明する実施の形
態でも同様である。

【００６４】図７を参照して別の実施の形態を説明す
る。図７（ａ）は第３の実施の形態を示す。図中、撮像
素子は第１の実施の形態のカラーＣＣＤカメラ２２の代
わりにモノクロＣＣＤカメラ２４を配置してある。また
検光子２１とモノクロＣＣＤカメラ２４との間にカラー
フィルタ２３が配置されている。但し、カラーフィルタ
２３の配置される位置は、検光子２１とモノクロＣＣＤ
カメラ２４との間に限らず、被検査物であるフィルムパ
ッケージ１の表面と撮像素子２４との間であれば他の位
置でもよい。ここでは、カラーフィルタ２３を挿入する
ものとして示してあるが、その代わりに、撮像素子２４
を特定の波長の光のみを検出する撮像素子としてもよ
い。

【００６５】第３の実施の形態によれば、フィルムパッ
ケージ１の各領域における色に対応させてカラーフィル
タ２３の色を選択することにより、その領域を抽出して
観察することができる。例えば図１と図４で言えば、フ
ィルムが５枚に重なっている領域は桃色になるが、カラ
ーフィルタ２３をこの色を透過するフィルタとすれば、
フィルムが５枚に重なった領域だけが、モノクロＣＣＤ
カメラでは白色に撮像され、その他の部分は黒色とな
る。したがって、５枚重なり部分を特に抽出して観察す
ることができる。

【００６６】図７（ｂ）を参照して第４の実施の形態を
説明する。ここでは第１の実施の形態における白色光源
の代わりに、単色光源１３を配置し、撮像素子としてカ
ラーＣＣＤカメラ２２の代わりにモノクロＣＣＤカメラ
２４を配置したものである。この実施の形態では、フィ
ルムパッケージからの反射光の中で、検光子２１の偏光
方向と一致した光を反射する特定の領域からの光のみが
検光子２１を透過し、モノクロＣＣＤカメラ２４で観察
される。その特定の領域は、単色光源１３の色に応じて
変わる。

【００６７】以上の実施の形態では、偏光子と検光子と
を直交ニコルの関係にすると、てかりを除く効果が得ら
れ、フィルムの内側で、あるいは下地で反射された光を
観察することができる。

【００６８】偏光子１２と検光子２１とが直交ニコルの
関係にあるとは、偏光子１２と検光子２１とを透過する
直線偏光の電気ベクトルの振動面が互いに垂直になるよ
うにこれらを光路中に配置した状態をいう。以上の実施
の形態でいえば、偏光子１２を透過した光が、透明フィ
ルムによって偏光状態の特別な変化を受けることなく正
反射された光の振動面と、検光子２１を透過する光の振
動面が直交する関係にあることをいう。

【００６９】図２に戻りまた図８を参照して本発明の第
５の実施の形態を説明する。この実施の形態では、図２
に示すように偏光子１２と検光子２１とをそれぞれの光
軸ＡＸ１、ＡＸ２の回りに回転可能に構成する。偏光子
１２は回転機構３１により光軸ＡＸ１回りに回転され、
検光子２１は回転機構３２により回転される。回転機構
３１と回転機構３２とは、コントローラ３３により、偏
光子１２と検光子２１との相対的な関係を維持しなが
ら、それぞれを回転できるように構成されている。とく
に偏光子１２と検光子２１とを直交ニコルの関係を維持
しながら回転させることができる。このように構成する
と、偏光子１２と透明フィルムを介した偏光のうち特定
の方位の偏光を、検光子２１で選択してＣＣＤカメラ２
２の撮像素子面２２ｃにより画像を形成して観察するこ
とができる。

【００７０】またＣＣＤカメラ２２には、画像処理装置
４１が接続されている。画像処理装置４１は、ＣＣＤカ
メラ２２からの信号に基づきフィルムパッケージ１の表
面の画像を形成することができる。

【００７１】特に、直交ニコルの関係を維持したまま回
転可能に構成した場合を、図８に示す。（ａ）には、偏
光子１２と検光子２１の偏光方位が図中で傾いている場
合の、フィルムパッケージ１の表面の領域の色分けを示
す。（ｂ）には、偏光子１２と検光子２１の偏光方位が
図中で左右方向、上下方向に向けられた場合の、領域の
色分けを示す。このように、（ａ）と（ｂ）の場合で、
各領域の色はそれぞれ異なる。しかしながら、不図示の
下地の文字や模様は、偏光子と検光子の偏光方位に拘わ
らず同じ明るさでＣＣＤカメラで撮像される。即ち、偏
光子１２と検光子２１とを直交ニコルの関係に維持した
まま、光軸ＡＸ１、ＡＸ２回りに回転させて、２つの回
転方向位置で撮像すると、図８（ａ）（ｂ）に示すよう
な２つの異なる画像が形成されるが、その中にはほぼ同
一の下地の画像が含まれている。

【００７２】図８に示すような画像を差算して、前記２
つの異なる画像の差画像を作ると、図９（ａ）に示すよ
うな下地の文字や絵、模様３が、図９（ｂ）に示すよう
にほぼ見えなくなる。同様にしてフィルム表面のてかり
２もほぼ消去される。したがって、透明フィルムの厚さ
むら等及びパッケージの折り目を抽出して観察すること
ができる。このようにして、包装された内部の物の材質
（紙、アルミなど）や、表面の状態によって包装の折り
目の状態が観察できないような問題を解決できる。この
実施の形態でも、光学的手法あるいは画像処理的手法に
より、観察画像をぼかすので、色とびや色むらを抑えた
画像を得ることができる。

【００７３】以上、異なる画像は２つ画像の場合で説明
したが、３以上の複数の画像としてもよく、使用する画
像の数を増やせば、それだけきめ細かな観察が可能とな
る。

【００７４】また第５の実施の形態では、単色光源は１
つとしたが、複数の単色光源を用いてもよく、さらに複
数の輝線を有する光源を用いてもよい。それに応じて、
２つ以上の領域を抽出して観察することが可能となる。

【００７５】図１０を参照して、本発明の第６の実施の
形態を説明する。本実施の形態は、透明フィルムを検査
する装置及び検査方法である。図中、透明フィルム１ａ
が、その生産ラインにおいて高速（例えば数ｍ／ｓ）移
動している。フィルムには例えばピンホール６の他、破
れ６ａのような欠陥があり得る。そのような生産中のフ
ィルム１ａを検査するために、図７（ｂ）の第４の実施
の形態で説明したように、光源１３と偏光子１２、そし
て検光子２１が備えられている。さらに、第４の実施の
形態のＣＣＤカメラの代わりに、被検査面である透明フ
ィルムからの光が検光子２１を透過した方向には、ライ
ンセンサ２５が備えられている。図示は省略されている
が、検光子２１とラインセンサ２５との間には、被検査
面とラインセンサとを共役関係に置くような結像光学系
が備えられている。ラインセンサ２５は、例えばＣＣＤ
撮像素子を直線状に（１次元的に）１列に配列したもの
である。その直線の方向は、典型的には透明フィルム１
ａの高速移動方向に直角な方向に対応している。

【００７６】光源としては単色光源１３を使用する。こ
のときはラインセンサとしてはモノクロセンサを用いる
のがよい。モノクロセンサを用いて、光源として白色光
源１１を使用する場合は、図７（ａ）で説明したように
カラーフィルタ２３をラインセンサ２５と被検査物との
間に置く。本実施の形態では、ラインセンサを用いるの
で、２次元のセンサと違って、高速移動する物の検査に
適する。

【００７７】この実施の形態においても、結像光学系あ
るいは画像処理装置を使って、ラインセンサ２５上に形
成されるライン状の画像をぼかし、あるいはラインセン
サ２５上に形成されるシャープな画像をぼかして観察画
像とするので、フィルムの小さいピンホール６は観察し
にくくなるものの、厚さやムラなどの検出、あるいは破
れ６ａの検出ができる。ここでは、フィルムシート１ａ
を検査する場合で説明したが、もちろんフィルムパッケ
ージの検査にも用いることができる。光源として白色光
源を用い、かつラインセンサとしてカラーセンサを用い
てもよい。

【００７８】図１１を参照して、本発明の第７の実施の
形態を説明する。この実施の形態は、図２の第１の実施
の形態と違って、画像処理装置を備えず、ＣＣＤカメラ
２２からの信号は、モニタ４２に送られる。モニタ４２
は、ＣＲＴや液晶モニタである。モニタ４２には、パッ
ケージ１の各領域が色分けされて画像として表示され
る。ＣＲＴで観察する観察画像は、カメラ２２の結像光
学系を使って光学的にぼかすので、これを肉眼５で目視
することにより、色とびや色むらのない観察画像で、フ
ィルムやフィルムパッケージの検査ができる。

【００７９】またモニタ４２とカメラ２２との間に、画
像処理装置４１’（不図示）を備えて、カメラ２２にシ
ャープに形成された画素画像を画像処理装置４１’で画
像処理によってぼかして、モニタ４２で観察できるよう
にしてもよい。

【００８０】図１２を参照して、本発明の第８の実施の
形態を説明する。以上の実施の形態では、照明系に偏光
子を、撮像系に検光子を配置していたが、これに付け加
えて、適当な複屈折作用をもたらす素子（複屈折板）を
照明系と撮像系に配置する。但し、照明系、撮像系のい
ずれか一方に付け加えるだけでもよい。

【００８１】この実施の形態では、第１の実施の形態の
場合を利用して、検査対象であるフィルムパッケージ１
と検光子２１との間に複屈折板５１を挿入してある。こ
こで、照明光源、偏光子、を一つの照明系とし、検光
子、撮像素子を一つの撮像系とするとき、照明系の光路
上のいずれかの箇所と、撮像系の光路上のいずれかの箇
所、典型的には、偏光子１２と検査対象１との間、検査
対象１と検光子２１との間のいずれか一方又は双方に複
屈折板５１を挿入配置する。いずれにしても、複屈折板
５１は、光源１１と撮像素子２２との間に配置すればよ
い。また、複屈折板５１は、回転機構５２により光軸回
りに回転可能に構成されている。

【００８２】第８の実施の形態の作用を説明する。図１
３を参照して原理について説明したように、複屈折性が
あると、直交ニコル状態で検出される光量が変化すると
ともに、屈折率も波長依存性を有する。したがって、膜
厚の変化やフィルムの重なり具合や剥がれの状態の違
い、シートの厚み斑等が色の違いとして、観察される。

【００８３】ここでは、図１２に示すように、複屈折板
が、照明系にはなく、撮像系にはある場合で説明する。
検光子２１を通過した波長の光は、検査物１の複屈折波
長依存性により撮像系に入射してＲ、Ｇ、Ｂの３原色の
強度違いとして、色付く。

【００８４】ここで、さらに複屈折板５１を挿入し、回
転機構５２を使って適当に回転させることで、３原色の
強度比をある程度自由にコントロールすることができ
る。このようにして、色違いを強調したり、色付き具合
を調整することができる。

【００８５】したがって、従来、通常の照明系では、検
査が不可能であった膜厚の目視検査やフィルムの剥がれ
等を、ある程度自由な色合いで観察することができる上
に、偏光子１２と検光子２１だけでは、フィルムの材質
によっては、識別したい領域で、色具合が似ていて判別
が困難な領域であっても、色違いを強調することができ
るので、目視的にも自動的にも判断をし易くすることが
できる。

【００８６】さらに色相の差を利用する場合を説明す
る。以上説明した実施の形態において、２組の直交ニコ
ルの構成で得られた画像に対して以下説明するような処
理をする。即ち、色相の中心を決めて、その中心か
ら所定の範囲内にある画像上の領域を白、その範囲外の
領域を黒とし、２値化する。即ち、カラーの画像をモノ
クロの画像にする。例えば、色相の中心をｓ（例えば１
２０°）としたら、ｓ±ｔ（例えば１２０°±１０°）
の色を持つ領域を白としてしまう。ここで、明度のスライスレベルを決め、それより暗
いところには、の処理をしないようにする。明度は０
〜１の範囲の値を有する。０は真っ暗の場合であり、１
は最も明るい場合を示す。あるスライスレベルより暗い
ところでの処理をしないのは、明度の低いところ即ち
あまり照明されていないところは雑音の成分が多いの
で、これをカットするためである。２つの画像に対して、との処理を行い、得られ
た２つのモノクロ画像を作る。以上のようして作った２つの画像を、既に説明した実施
の形態における画像として差画像を作る等の処理をし、
また観察をする。このようにすると、色相の差が強調さ
れることになり、検査の精度とスピードを上げることが
できる。ここで、との処理の順番については、どち
らが先でもよい。

【００８７】以上の実施の形態では、所定の偏光方向に
偏光した光を照射する照射装置としては、光源と偏光子
の組合せで説明したが、これに限らない。例えば、光源
に偏光フィルムを張り付けたものであってもよい。その
場合は、偏光を光軸回りに回転するのは、偏光子を回転
するのではなく、光源そのものを回転することになる。

【００８８】以上のように、下地の影響を排除して純粋
に透明フィルム、あるいはフィルムパッケージの部分を
抽出して、折り目等を観察できるので、フィルムやフィ
ルムパッケージの良不良の判定を確実に行うことが可能
となる。

【００８９】また、フィルムパッケージの検査とは、例
えばお菓子の包装などにおける封止の接着面の検査も含
むものであり、例えば接着面からの内容物の漏れの有無
等を検査することができる。

【００９０】以上の実施の形態では、光学的なぼかしと
画像処理的なぼかしとは別々に行うものとして説明した
が、両方を併せて行ってもよい。

【００９１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、検光子を
備えるので、透明なフィルムやフィルムパッケージで偏
光状態が変化したとき、その変化を撮像素子で検出する
ことができ、また、観察画像をぼかすように構成したの
で、例えば色とびや色むらを抑えた画像が得られ、透明
フィルムやフィルムパッケージの良不良を判定すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】透明フィルムの延伸方向及び透明フィルムによ
るパッケージ表面の延伸方向、重なり状態を示す平面図
である。

【図２】本発明の第１の実施の形態である検査装置の概
念的斜視図である。

【図３】白色光の波長域を示す線図である。

【図４】図２の装置を用いて、フィルムパッケージの表
面をカラーＣＣＤカメラで撮像した画像の例を示す平面
図である。

【図５】本発明の実施の形態中の観察画像をぼかす結像
光学系の例を説明する概念図である。

【図６】本発明の実施の形態中の観察画像を画像処理に
よりぼかす構成を説明する概念図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態（ａ）と第４の実施
の形態（ｂ）である検査装置の概念的斜視図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態である検査装置を用
い、偏光子と検光子を回転して２つの異なる回転位置
で、フィルムパッケージの表面をカラーＣＣＤカメラで
撮像する第５の実施の形態における画像の例を示す平面
図である。

【図９】図８に示す２つの異なる画像の差画像を得て、
下地の文字や表面のてかりを除去した状態を示す平面図
である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態である検査装置の
概念的斜視図である。

【図１１】本発明の第７の実施の形態である検査装置の
概念的斜視図である。

【図１２】本発明の第８の実施の形態である検査装置の
概念的斜視図である。

【図１３】本発明の原理を説明する図である。

【図１４】従来の検査方法を説明する概念的斜視図であ
る。

【符号の説明】

１フィルムパッケージ１１白色光源１２偏光子１３単色光源２１検光子２２ＣＣＤカメラ２２ａ対物レンズ２２ｂ結像レンズ２２ｃ撮像素子面２２ｄオートフォーカス装置２３カラーフィルタ２４ＣＣＤカメラ２５ラインセンサ３１、３２回転機構３３コントローラ４１画像処理装置４２モニタ５１複屈折板ＡＸ１、ＡＸ２光軸Ｍ２１〜Ｍ３３画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ６５Ｂ 57/00 Ｂ６５Ｂ 57/00 ＡＦターム(参考） 2G051 AA41 AA90 AB20 BA11 BB20 CA03 CB01 CC07 CC20 ED07 ED14 ED30 2G059 AA05 BB08 CC20 EE02 EE05 FF01 FF06 GG04 JJ19 KK04 MM01 MM09 NN01 4B044 CF02Y

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明なフィルムまたは透明なフィルムに
より包装されたフィルムパッケージに所定の偏光方向に
偏光した光を照射する照射装置と；前記透明なフィルム
または前記フィルムパッケージからの光を検出し、色情
報を取得する２次元に配置された複数の画素と；前記透
明なフィルムまたは前記フィルムパッケージと前記画素
との間に配置された検光子と；前記複数の画素からの信
号に基づき前記フィルムまたは前記フィルムパッケージ
の観察画像を形成する画像処理装置とを備え；前記観察
画像をぼかすように構成した；フィルムまたはフィルム
パッケージ検査装置。
【請求項２】前記２次元に配置された複数の画素上
に、前記色情報を含む画素画像を形成する結像光学系
と；前記結像光学系を駆動して合焦する合焦装置であっ
て、前記結像光学系の合焦状態を非合焦側に所定量だけ
ずらすように構成した合焦装置を備える；請求項１に記
載のフィルムまたはフィルムパッケージ検査装置。
【請求項３】前記２次元に配置された複数の画素上
に、前記色情報を含む画素画像を形成する結像光学系を
備え；前記画像処理装置は、前記画素画像を、前記２次
元に配置された複数の画素の各画素のまわりの近傍画素
間演算を行う画像処理をして前記観察画像を形成するよ
うに構成された、請求項１に記載のフィルムまたはフィ
ルムパッケージ検査装置。
【請求項４】前記所定の偏光方向と前記検光子の偏光
方向とを、直交ニコルの関係に設定することを特徴とす
る、請求項１に記載のフィルムまたはフィルムパッケー
ジ検査装置。
【請求項５】前記所定の偏光方向と前記検光子の偏光
方向とを、前記直交ニコルの関係に維持したまま、前記
偏光した光と前記検光子とをそれぞれの光軸回りに回転
可能に構成したことを特徴とする、請求項４に記載のフ
ィルムまたはフィルムパッケージの検査装置。
【請求項６】透明なフィルムまたは透明なフィルムに
より包装されたフィルムパッケージに、該フィルムまた
は該フィルムパッケージに対して第１の偏光方向を有す
る偏光を照射する第１の工程と；第１の工程で照射され
たフィルムまたはフィルムパッケージから反射された光
のうち前記第１の偏光方向を有する偏光と直交ニコルの
関係にある偏光を、色情報を取得する２次元に配置され
た複数の画素で検出して画素画像を形成する第２の工程
と；第２の工程で形成する画素画像、または第２の工程
で形成した画素画像をぼかして、観察画像を形成する第
３の工程を備える；フィルムまたはフィルムパッケージ
検査方法。