JP2002055055A

JP2002055055A - 複屈折性検査対象物の検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP2002055055A
Application number: JP2000250559A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Takei; 利治武居; Ikuo Okamoto; 育雄岡本
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2002-02-20

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
ような複屈折性検査対象物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】複屈折性を有する検査対象物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；照射さ
れた検査対象物１からの光を検出し、色情報を取得する
撮像素子２２と；検査対象物１と撮像素子２２との間に
配置された検光子２１とを備え；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
し；前記直交ニコルの関係を維持したまま、前記偏光し
た光と検光子２１の偏光方向とをそれぞれの光軸ＡＸ
１、ＡＸ２回りに回転可能に構成した複屈折性検査対象
物の検査装置。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、複屈折性検査対象
物の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等の複屈折性検査対象物の表
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１等を、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。

【０００４】そこで本発明は、複屈折性を有する検査対
象物、例えば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に係る発明による複屈折性検査対象物の検
査装置は、例えば図２に示すように、複屈折性を有する
検査対象物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；照射された検査対象物１からの光を検
出し、色情報を取得する撮像素子２２と；検査対象物１
と撮像素子２２との間に配置された検光子２１とを備
え；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し；前記直交ニコルの関係を維
持したまま、前記偏光した光と検光子２１の偏光方向と
をそれぞれの光軸ＡＸ１、ＡＸ２回りに回転可能に構成
する。

【０００６】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とは、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の関係
になるように配置することである。このように構成した
場合は、両偏光フィルタ（偏光子と検光子）が直交ニコ
ルの関係に配置されているので、照射された光のうち偏
光方向が変化しない光がカットされ、例えばフィルム内
部を通過しない反射光によるパッケージ表面のてかりが
消される。

【０００７】複屈折性検査対象物は典型的には透明な複
屈折材料でできている。例えば透明なフィルムあるいは
フィルムパッケージである。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。

【０００８】検査対象物は、光を照射された結果、その
表面で、あるいは透明な複屈折材料の内面で正反射等す
ることにより、光を撮像素子の方に発する。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】照射装置で照射される検査対象物、例えば
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。

【００１２】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。

【００１３】このように構成すると、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
きる。

【００１４】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、それぞれの
光軸ＡＸ１、ＡＸ２回りに回転可能に構成するとき、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、Ａ
Ｘ２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。

【００１５】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。

【００１６】上記目的を達成するために、請求項２に係
る発明による複屈折性検査対象物の検査装置は、例えば
図２に示すように、複屈折性を有する検査対象物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；
照射された検査対象物１からの光を検出し、色情報を取
得する撮像素子２２と；検査対象物１と撮像素子２２と
の間に配置された検光子２１と；撮像素子２２からの信
号に基づき検査対象物１の画像を形成する画像処理装置
４１とを備え；画像処理装置４１は、撮像素子２２から
の信号に基づき検査対象物１の少なくとも２つの異なる
画像を形成し、前記２つの異なる画像の差画像を得るよ
うに構成される。

【００１７】このように構成すると、画像処理装置を備
えるので、画像を形成し、その画像に対して種々の処理
を行うことができる。

【００１８】ここで、異なる画像とは、形状が異なる必
要はなく、例えば２つの異なる偏光方向に偏光した光に
より照射されたフィルムパッケージの像も、偏光毎に異
なるものであり、本発明で言う異なる画像である。

【００１９】差画像を得ると、例えば、フィルムの下に
ある下地の文字や絵が消去されて、フィルムパッケージ
の良不良の検査が容易に行える。差画像は、２つの異な
る画像から得られる１つの差画像に限らず、３以上の異
なる画像から得られる２以上の差画像を得るとさらに正
確な検査が可能となる。画像処理装置は、色相の差を強
調するように構成するのが好ましい。

【００２０】以上の発明では、光源を白色光源とし、色
情報を取得する撮像素子をカラーのカメラ、ラインセン
サ等を使用することを特徴としてもよいし、光源を白色
光源とし、色情報を取得する撮像素子を特定の波長の光
のみを検出するモノクロのカメラ、ラインセンサ等を使
用することを特徴としてもよい。また、光源を単色光源
とし、色情報を取得する撮像素子をモノクロのカメラ、
ラインセンサ等を使用することを特徴としてもよい。

【００２１】上記目的を達成するために、請求項３に係
る発明による複屈折性検査対象物の検査装置は、例えば
図２に示すように、複屈折性を有する検査対象物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；
照射された検査対象物１からの光を検出し、色情報を取
得する撮像素子２２と；検査対象物１と撮像素子２２と
の間に配置された検光子２１とを備え；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
設定し；撮像素子２２からの信号に基づき検査対象物１
の画像を形成する画像処理装置４１を備え；画像処理装
置４１は、撮像素子２２からの信号に基づき検査対象物
１の少なくとも２つの異なる画像を形成し、前記２つの
異なる画像の差画像を得るように構成される。

【００２２】このように構成すると、例えば両偏光フィ
ルタ（偏光子と検光子）が直交ニコルの関係に配置され
ているので、照射された光のうち偏光方向が変化しない
光がカットされ、例えばフィルム内部を通過しない反射
光によるパッケージ表面のてかりが消される。

【００２３】また請求項４に記載のように、請求項１に
記載の複屈折性検査対象物の検査装置では、撮像素子２
２からの信号に基づき検査対象物１の画像を形成する画
像処理装置４１を備え；画像処理装置４１は、撮像素子
２２からの信号に基づき検査対象物１の少なくとも２つ
の異なる画像を形成し、前記２つの異なる画像の差画像
を得るように構成してもよい。

【００２４】２組の直交ニコル状態において、それぞれ
異なる画像が形成される。即ち、前記所定の偏光方向に
偏光した光と前記検光子とを、前記直交ニコルの関係に
維持したまま、それぞれの光軸回りに回転させて、前記
撮像素子により得られる少なくとも２つの異なった画像
の差画像を得ることができる。

【００２５】また請求項５に記載のように、請求項１乃
至請求項４のいずれか１項に記載の複屈折性検査対象物
の検査装置では、前記照射装置のための光源１１から撮
像素子２２までの光路中に配置された複屈折板５１を備
える（図１０参照）。

【００２６】このように構成すると、複屈折板を備える
ので、観察する光の色違いを強調したり、色の付き具合
を調整したりすることができる。

【００２７】前記目的を達成するために、請求項６に係
る発明による複屈折性検査対象物の検査方法は、複屈折
性を有する検査対象物１に、検査対象物１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検査対象物１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
にある偏光を受光する第２の工程と；前記検査対象物
に、該検査対象物に対して前記第１の偏光方向とは異な
る第２の偏光方向を有する偏光を照射する第３の工程
と；第３の工程で照射された前記検査対象物からの光の
うち前記第２の偏光方向を有する偏光と直交ニコルの関
係にある偏光を受光する第４の工程と；第２の工程で受
光された光から得られる画像と第４の工程で受光された
光から得られる画像の差画像を得る第５の工程とを備え
る。

【００２８】第１の偏光方向と第２の方向は、例えば光
源とフィルムパッケージとの間に置かれた照明側の偏光
フィルタである偏光子を光軸回りに回転させて得る。ま
た直交ニコルの関係にある偏光を受光するためには、例
えば、反射された光を第２の偏光方向を有する偏光と直
交ニコルの関係に置かれた受光側偏光フィルタである検
光子を介して受光するようにすればよく、この受光側の
検光子も、照明側の偏光子に対応して回転させればよ
い。

【００２９】また請求項７に記載のように、請求項６に
記載の複屈折性検査対象物の検査方法では、前記第１の
工程で照射する偏光及び前記第３の工程で照射する偏光
と、前記第２の工程で受光する偏光及び前記第４の工程
で受光する偏光とのうち少なくとも一方を前記検査対象
物による複屈折に加えて追加的に複屈折させる第６の工
程を備えるようにしてもよい。

【００３０】このように構成すると、追加的に複屈させ
るので、観察する光の色違いを強調したり、色の付き具
合を調整したりすることができる。

【００３１】

【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。

【００３２】図１に複屈折性を有する検査対象物として
の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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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）

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】ここで光路中に複屈折板を配置する場合
は、複屈折板により光の複屈折性を変化させることがで
き、またその複屈折板を光軸回りに回転させるとその回
転角度によって複屈折性を変化させることができるの
で、複屈折板と透明なフィルムとを併せた実効的空間周
波数Ｋと位相差θが変化することになる。したがって、
図１０を参照して後で説明するように、複屈折板により
検光子を通過した光の色付きを変化させることができ
る。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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４の実施の形態として後で詳し
く説明する。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】図５を参照して別の実施の形態を説明す
る。図５（ａ）は第２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。

【００５５】第２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。

【００５６】図５（ｂ）を参照して第３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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】図２に戻りまた図６を参照して本発明の第
４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で選択して撮像素子２２、
２４により観察することができる。

【００６０】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。

【００６１】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６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６（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。

【００６２】図６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７（ａ）に示すよ
うな下地の文字や絵、模様３が、図７（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。

【００６３】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。

【００６４】また第３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。

【００６５】図８を参照して、本発明の第４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５（ｂ）の第３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３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１ａの高速移動方
向に直角な方向に対応している。

【００６６】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５（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。またフィルムのピンホールだけではなく、厚さ
やムラなどの検出ができる。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。

【００６７】図９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２
２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。これを肉眼５で目視することにより、フィルムやフ
ィルムパッケージの検査ができる。

【００６８】図１０を参照して、本発明の第６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。

【００６９】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。

【００７０】第６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。

【００７１】ここでは、図１０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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】図１１の正面図を参照して、本発明の第７
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１つの光源を用いていたが、本実施の形態では２つ
の光源を用いる。（ｂ）（ｃ）の構成は、（ａ）の実施
の形態の変形例である。

【００７５】（ａ）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１１ａが配置され、白色光源
１１ａ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１２ａが配置されている。偏
光子１２ａ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。

【００７６】偏光子１２ａ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２１ａが配置されている。検光
子２１ａ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
ａを介して、光源１１ａ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２２ａが配
置されている。このように、光源１１ａ、偏光子１２
ａ、フィルムパッケージ１、検光子２１ａ、カラーＣＣ
Ｄカメラ２２ａは、図２の実施の形態と同様の関係をも
って配置されている。

【００７７】本実施の形態では、さらに偏光子１２ａと
フィルムパッケージ１との間の光軸ＡＸ１中にビームス
プリッタ２６ａが、フィルムパッケージ１と検光子２１
ａとの間の光軸ＡＸ２中にはビームスプリッタ２６ｂが
それぞれ挿入配置されている。

【００７８】さらにビームスプリッタ２６ａで反射した
結果、光軸ＡＸ１と一致してフィルムパッケージ１の表
面に光を入射させる方向に白色光源１１ｂと偏光子１２
ｂが配置されている。偏光子１２ｂは白色光源１１ｂと
ビームスプリッタ２６ａとの間に配置されている。

【００７９】また、フィルムパッケージ１からの光軸Ａ
Ｘ２に沿った光が、ビームスプリッタ２６ｂで反射する
方向に検光子２１ｂとカラーＣＣＤカメラ２２ｂがこの
順番で配置されている。

【００８０】カラーＣＣＤカメラ２２ａと２２ｂには、
画像処理装置４１が接続されている。

【００８１】ここで、偏光子１２ａと検光子２１ａと
は、それぞれの偏光方向が、図２を参照して説明したよ
うに、直交ニコルの関係にあるように配置されている。
同様に、偏光子１２ｂと検光子２１ｂとは、それぞれの
偏光方向が、直交ニコルの関係にあるように配置されて
いる。但し、偏光子１２ａの偏光方向と偏光子１２ｂの
偏光方向とは異なるように配置する。特に９０度ずらし
て配置するとよい。

【００８２】以上説明したような構成において、光源１
１ａを点灯し、光源１１ｂを消灯して、カメラ２２ａで
光を検出し、画像処理装置４１に画像を形成する。次
に、光源１１ａを消灯し、光源１１ｂを点灯して、カメ
ラ２２ｂで光を検出し、画像処理装置４１に画像を形成
する。このようにして、画像処理装置４１には、２つの
異なる画像が形成される。これらの画像は、これまでの
実施の形態で説明したように処理する。

【００８３】光源１１ａ、１１ｂの点灯時間は、画像を
形成できる時間であればよく、点灯、消灯はごく短時間
のうちに行うことができる。特に機械的に偏光子と検光
子とを回転させて２つの画像を形成する場合と比較する
と、ほとんど同時と言ってもいいほどの短時間で、２つ
の異なる画像を形成することができる。

【００８４】（ｂ）に示す構成では、（ａ）の構成のビ
ームスプリッタ２６ｂの代わりに、偏光ビームスプリッ
タ２７ｂが挿入配置されている。また、検光子２１ａ、
２１ｂは不要であるので取り除かれている。

【００８５】偏光ビームスプリッタ２７ｂの透過光の偏
光方向は、偏光子１２ａの偏光方向と直交ニコルの関係
に設定されており、偏光ビームスプリッタ２７ｂの反射
光の偏光方向は、偏光子１２ｂの偏光方向と直交ニコル
の関係に設定されている。このときも、（ａ）と同様に
ほとんど同時に２つの異なる画像を形成することができ
る。

【００８６】（ｃ）に示す構成では、（ｂ）の構成のビ
ームスプリッタ２６ａの代わりに、偏光ビームスプリッ
タ２７ａが挿入配置されている。偏光ビームスプリッタ
２７ｂの透過光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ２
７ａの透過光の偏光方向と直交ニコルの関係に設定され
ており、偏光ビームスプリッタ２７ｂの反射光の偏光方
向は、偏光ビームスプリッタ２７ａの反射光の偏光方向
と直交ニコルの関係に設定されている。このときも、
（ａ）、（ｂ）と同様にほとんど同時に２つの異なる画
像を形成することができる。

【００８７】以上、偏光方向を直交ニコルの関係に置く
のを、それぞれ偏光子１２ａと検光子２１ａ、偏光子１
２ｂと検光子２１ｂとしたが、逆に、偏光子１２ａと検
光子２１ｂ、偏光子１２ｂと検光子２１ａとして、光源
１１ａを点灯したときカメラ２２ｂで画像形成し、光源
１１ｂを点灯したときカメラ２２ａで画像形成するよう
にしてもよい。

【００８８】（ｂ）（ｃ）も同様であり、それぞれ偏光
子１２ａと偏光ビームスプリッタ２７ｂの反射光とを、
また、偏光ビームスプリッタ２７ａの透過光と偏光ビー
ムスプリッタ２７ｂの反射光とを、それぞれ直交ニコル
の関係に置いて、光源１１ａを点灯したときカメラ２２
ｂで画像形成し、光源１１ｂを点灯したときカメラ２２
ａで画像形成するようにしてもよい。

【００８９】図１２の一部断面正面図を参照して、第８
の実施の形態の装置を説明する。フィルムパッケージ１
の表面に対する法線方向に光軸ＡＸを有するカラーＣＣ
Ｄカメラ２２が備えられ、カメラ２２とフィルムパッケ
ージ１との間には、検光子２１が挿入配置されている。
また、光軸ＡＸに対して回転対称の形状を有する円環状
光源１１ｃと、円環状光源１１ｃとフィルムパッケージ
１との間に配置された円環状偏光子１２ｃとを備えてい
る。

【００９０】偏光子１２ｃと検光子２１とには、これら
を光軸ＡＸ回りに回転させる回転機構３１ａと回転機構
３１ｂとが、それぞれ結合されており、回転機構３１ａ
と回転機構３１ｂとは、コントローラ３３により、偏光
子１２ｃと検光子２１の偏光方向の関係を所定の関係に
維持しながら、それぞれを回転することができるように
構成されている。コントローラ３３には、カメラ２２が
接続されており、カメラ２２は、コントローラ３３から
の撮影指示信号により、偏光子１２ｃ、検光子２１の偏
光方向が複数（例えば２つ）の特定の方向に向いたとき
の複数の異なる画像を撮像することができる。

【００９１】図１１、図１２の実施の形態においても、
図１０の場合と同様に、複屈折板５１を挿入するように
してもよい。特に、フィルムパッケージ１とビームスプ
リッタ２６ａ、２６ｂ、あるいは偏光ビームスプリッタ
２７ａ、２７ｂとの間に配置するとよい。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】以上複屈折性を有する検査対象物として
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を例として説明したが、これに
限らず、表面に複屈折性を有する薄膜が形成されている
ＣＤ等の光ディスク基板、液晶表示装置に貼付する透明
フィルムやそれが貼付された液晶表示装置を対象とする
ことができる。

【００９７】

【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、複屈折性を有する検査対象物で偏光状態が
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、透明フィルムやフィルムパッケージ等の複屈折性を
有する検査対象物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】本発明の第２の実施の形態（ａ）と第３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６】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
撮像した画像の例を示す平面図である。

【図７】図６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８】本発明の第４の実施の形態である検査装置の概
念的斜視図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態である検査装置の概
念的斜視図である。

【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
概念的正面図である。

【図１２】本発明の第８の実施の形態である検査装置の
概念的一部断面正面図である。

【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２３カラーフィルタ２４ＣＣＤカメラ２５ラインセンサ２６ａ、２６ｂビームスプリッタ２７ａ、２７ｂ偏光ビームスプリッタ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ＡＸ、ＡＸ１、ＡＸ２光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G051 AA41 AB04 AB20 BA11 BA20 CA03 CA04 CA07 CB01 EA08 EA11 EA17 FA10 2H049 BA02 BA06 BB03 BC01 BC22 2H088 FA11 FA13 FA30 MA20 2H091 FA11X FA11Z FA50X FA50Z FC30 LA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複屈折性を有する検査対象物に所定の偏
光方向に偏光した光を照射する照射装置と；前記照射さ
れた検査対象物からの光を検出し、色情報を取得する撮
像素子と；前記検査対象物と前記撮像素子との間に配置
された検光子とを備え；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し；前記直
交ニコルの関係を維持したまま、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；複屈折性検査対象物の検査装置。
【請求項２】複屈折性を有する検査対象物に所定の偏
光方向に偏光した光を照射する照射装置と；前記照射さ
れた検査対象物からの光を検出し、色情報を取得する撮
像素子と；前記検査対象物と前記撮像素子との間に配置
された検光子と；前記撮像素子からの信号に基づき前記
検査対象物の画像を形成する画像処理装置とを備え；前
記画像処理装置は、前記撮像素子からの信号に基づき前
記検査対象物の少なくとも２つの異なる画像を形成し、
前記２つの異なる画像の差画像を得るように構成された
ことを特徴とする；複屈折性検査対象物の検査装置。
【請求項３】複屈折性を有する検査対象物に所定の偏
光方向に偏光した光を照射する照射装置と；前記照射さ
れた検査対象物からの光を検出し、色情報を取得する撮
像素子と；前記検査対象物と前記撮像素子との間に配置
された検光子とを備え；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し；前記撮
像素子からの信号に基づき前記検査対象物の画像を形成
する画像処理装置を備え；前記画像処理装置は、前記撮
像素子からの信号に基づき前記検査対象物の少なくとも
２つの異なる画像を形成し、前記２つの異なる画像の差
画像を得るように構成されたことを特徴とする；複屈折
性検査対象物の検査装置。
【請求項４】前記撮像素子からの信号に基づき前記検
査対象物の画像を形成する画像処理装置を備え；前記画
像処理装置は、前記撮像素子からの信号に基づき前記検
査対象物の少なくとも２つの異なる画像を形成し、前記
２つの異なる画像の差画像を得るように構成されたこと
を特徴とする；請求項１に記載の複屈折性検査対象物の
検査装置。
【請求項５】前記照射装置のための光源から前記撮像
素子までの光路中に配置された複屈折板を備える、請求
項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の複屈折性検査
対象物の検査装置。
【請求項６】複屈折性を有する検査対象物に、該検査
対象物に対して第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検査対象物から
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受光する第２の工程と；
前記検査対象物に、該検査対象物に対して前記第１の偏
光方向とは異なる第２の偏光方向を有する偏光を照射す
る第３の工程と；第３の工程で照射された前記検査対象
物からの光のうち前記第２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受光する第４の工程と；第
２の工程で受光された光から得られる画像と第４の工程
で受光された光から得られる画像の差画像を得る第５の
工程とを備える；複屈折性検査対象物の検査方法。
【請求項７】前記第１の工程で照射する偏光及び前記
第３の工程で照射する偏光と、前記第２の工程で受光す
る偏光及び前記第４の工程で受光する偏光とのうち少な
くとも一方を前記検査対象物による複屈折に加えて追加
的に複屈折させる第６の工程を備える、請求項６に記載
の複屈折性検査対象物の検査方法。