JPH1063913A - 良否判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、紙葉類の透過光量等のデータ量を少
なくして処理時間を短縮し、かつ紙葉類のスライド等の
外乱に対しても安定した良否判別を行う。 【解決手段】紙葉類１０に照射する光のスポット形状を
紙葉類１０の搬送方向（イ）に対して交わる方向に長く
した長円スポット光に形成し、この長円スポット光を搬
送される紙葉類１０に対して照射し、このときの紙葉類
１０の透過光量、反射光量に応じた各電気信号を統計的
処理して紙葉類１０の良否判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送される紙葉類
に光を走査して、その透過光や反射光の光量データを統
計的処理して紙葉類の良否を判別する良否判別装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】紙葉類の良否を判別する装置としては、
搬送される紙葉類に対して光をポリゴンスキャナー等の
光走査テバイスを用いて走査し、このときの紙葉類の透
過光、反射光を各光センサにより受光し、これらの受光
量に応じた各電気信号に基づいて紙葉類の良否判定を行
っている。

【０００３】この場合、ポリゴンスキャナー等の光走査
テバイスによる紙葉類に対する光走査が主走査となり、
紙葉類の搬送によって光の副走査が実現している。そし
て、紙葉類に対して走査する光のスポット形状は、図７
に示すように丸いスポット（以下、丸スポットと称す
る）としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、紙葉類
に対して光の主走査及び副走査により紙葉類全面を走査
して透し部分を２次元的にくまなく走査するので、紙葉
類の透過光量及び反射光量に関するデータ量が膨大にな
り、このために良否判定の処理に時間がかかる。

【０００５】又、良否判定に要する時間を短縮するため
に、紙葉類の搬送スピードを速めたとしても、この紙葉
類の搬送スピードを一定以上に速めたときにスキャン駆
動の対応できるポリゴンスキャナーがない。

【０００６】一方、紙葉類が搬送方向に対して傾斜等し
ないで理想的な状態で搬送されるときは問題ないが、紙
葉類が搬送方向に対して垂直方向にずれるスライド、回
転した状態で搬送されるスキューといった外乱が生じた
ときに安定して良否判定を行うことができない。

【０００７】すなわち、紙葉類に対して図７に示す丸ス
ポットの光を走査しているので、例えばこの丸スポット
光１を紙葉類の無地部分２と印刷部分３との境界上に走
査した場合、例えばその反射光量は図８に示すように所
定の反射光量ｓ₁ を示す。

【０００８】ところが、紙葉類がスライドし、例えば図
７上の下側にずれた場合、丸スポットにより得られる反
射光量は、大きく変化し、例えば図８に示すように反射
光量ｓ₁ よりも減少した反射光量ｓ₂ となる。

【０００９】このように紙葉類がスライドした場合、反
射光量が大きく変化し、安定した良否判定ができなくな
る。又、可視光のみで紙葉類の透し部分を判別する方法
では、透し部分の本質的な性質である厚み変化を検出す
ることができず、従って厚み変化以外のデータによって
良否判定の結果に対する信頼性が低くなる。

【００１０】そこで本発明は、紙葉類の透過光量等のデ
ータ量を少なくして処理時間を短縮し、かつ紙葉類のス
ライド等の外乱に対しても安定した良否判別ができる良
否判別装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、搬送
される紙葉類に対して光を照射し、少なくとも紙葉類の
透過光の光量に応じた電気信号を統計的処理して紙葉類
の良否判定を行う良否判別装置において、紙葉類に照射
する光のスポット形状を紙葉類の搬送方向に対して交わ
る方向に長く形成する光学系、を備えた良否判別装置で
ある。

【００１２】このような良否判別装置であれば、紙葉類
に照射する光のスポット形状を紙葉類の搬送方向に対し
て交わる方向に長く形成し、このスポット光を搬送され
る紙葉類に対して照射する。このときの少なくとも紙葉
類の透過光の光量を検出し、この光量に応じた電気信号
を統計的処理して紙葉類の良否判定を行う。

【００１３】このように紙葉類の搬送方向に対して交わ
る方向に長く形成したスポット光を紙葉類に照射するこ
とにより、紙葉類の透過光量等のデータ量を少なくして
処理時間を短縮し、かつ紙葉類のスライド等の外乱に対
しても安定した良否判別ができる。

【００１４】請求項２によれば、請求項１記載の良否判
別装置において、紙葉類の搬送方向に対して交わる方向
に長い長円スポット光を紙葉類に照射する。請求項３に
よれば、請求項１記載の良否判別装置において、可視光
及び赤外光をそれぞれ紙葉類の搬送方向に対して交わる
方向に長い各長円スポット光に形成し、これら長円スポ
ット光を紙葉類に照射する。

【００１５】請求項４によれば、搬送される紙葉類の良
否判定を行う良否判別装置において、可視光を出力する
可視光源と、赤外光を出力する赤外光源と、これら可視
光源から出力された可視光と赤外光源から出力された赤
外光とをそれぞれ紙葉類の搬送方向に対して交わる方向
に長い各スポット光に形成し、これらスポット光を紙葉
類に照射するスポット形成光学系と、紙葉類を透過した
可視光及び赤外光を受光する透過光センサと、紙葉類で
反射した可視光及び赤外光を受光する反射光センサと、
これら透過光センサ及び反射光センサからそれぞれ出力
される各受光量に応じた各電気信号を統計的処理して紙
葉類の良否判定を行う判定手段と、を備えた良否判別装
置である。

【００１６】このような良否判別装置であれば、可視光
源から出力された可視光を紙葉類の搬送方向に対して交
わる方向に長いスポット光に形成し、かつ赤外光源から
出力された赤外光を同じく紙葉類の搬送方向に対して交
わる方向に長いスポット光に形成し、これらスポット光
をそれぞれ紙葉類に照射する。

【００１７】このときに紙葉類を透過した可視光及び赤
外光を透過光センサにより受光し、かつ紙葉類で反射し
た可視光及び赤外光を反射光センサにより受光し、これ
ら透過光センサ及び反射光センサからそれぞれ出力され
る各受光量に応じた各電気信号を統計的処理して紙葉類
の良否判定を行う。

【００１８】このように紙葉類の搬送方向に対して交わ
る方向に長く形成したスポット光を紙葉類に照射するこ
とにより、紙葉類の透過光量等のデータ量を少なくして
処理時間を短縮し、かつ紙葉類のスライド等の外乱に対
しても安定した良否判別ができる。請求項５によれば、
請求項４記載の良否判別装置において、スポット形成光
学系は、シリンドリカルレンズである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は良否判別装置の構
成図である。紙葉類１０は、搬送機構により搬送ライン
上において、矢印（イ）方向に所定の搬送スピードで搬
送されている。

【００２０】この搬送ラインの上方すなわち搬送される
紙葉類１０の表面側には、可視レーザ光を出力する可視
レーザ光源１１及び赤外レーザ光を出力する赤外レーザ
光源１２が搬送方向に対して略垂直方向に配置されてい
る。

【００２１】実際にこれら可視レーザ光源１１及び赤外
レーザ光源１２は、搬送方向に対して略垂直方向に複数
配置されている。これら可視レーザ光源１１及び赤外レ
ーザ光源１２とから各出力される可視レーザ光、赤外レ
ーザ光の各光路上には、それぞれシリンドリカルレンズ
１３、１４が配置されている。

【００２２】これらシリンドリカルレンズ１３、１４
は、それぞれ可視レーザ光源１１から出力された可視レ
ーザ光、赤外レーザ光源１２から出力された赤外レーザ
光を紙葉類１０の搬送方向（イ）に対して交わる方向に
長い各スポット光、すなわち図２に示す各長円スポット
光１５に形成して紙葉類１０に照射するスポット形成光
学系としての機能を有するものである。

【００２３】なお、これらシリンドリカルレンズ１３、
１４は、可視レーザ光源１１、赤外レーザ光源１２の各
レーザ出力鏡側にそれぞれ装着されている。一方、可視
レーザ光源１１、赤外レーザ光源１２の搬送ラインを介
して対向する位置すなわち搬送される紙葉類１０の裏面
側には、それぞれ各透過光センサ１６、１７が配置され
ている。

【００２４】これら透過光センサ１６、１７は、紙葉類
１０を透過した可視レーザ光、赤外レーザ光を受光し、
これら可視レーザ光、赤外レーザ光の各透過光量に応じ
た各電気信号を出力する機能を有している。

【００２５】又、搬送ラインの斜め上方には、各反射光
センサ１８、１９が配置されている。すなわち、これら
反射光センサ１８、１９は、レーザに対して角度を持っ
て配置されている。

【００２６】これら反射光センサ１８、１９は、紙葉類
１０で反射した可視レーザ光、赤外レーザ光を受光し、
これら可視レーザ光、赤外レーザ光の各反射光量に応じ
た各電気信号を出力する機能を有している。

【００２７】なお、これら透過光センサ１６、１７及び
反射光センサ１８、１９は、それぞれ細長い長円スポッ
ト光１５による透過光、反射光を十分に集光する視野に
形成されている。

【００２８】これら透過光センサ１６、１７及び反射光
センサ１８、１９の各出力端子は、それぞれＡ／Ｄコン
バータ２０を介して計算機２１に接続されている。実際
には、図３に示すように各透過光センサ１６、１７及び
各反射光センサ１８、１９は、それぞれ個別に各Ａ／Ｄ
コンバータ２０ａ〜２０ｄを介して計算機２１に接続さ
れている。

【００２９】なお、これらＡ／Ｄコンバータ２０ａ〜２
０ｄは、可視レーザ光又は赤外レーザ光が搬送される紙
葉類１０のエッジを横切ったとき、各透過光センサ１
６、１７又は各反射光センサ１８、１９に入射する光量
に大きな変化が生じるので、この光量変化の生じたとき
からＡ／Ｄ変換動作を開始する機能を有している。

【００３０】計算機２１は、各透過光センサ１６、１７
及び各反射光センサ１８、１９から各出力されてディジ
タル変換された各データ、すなわち透過光、反射光の振
幅データを取り込み、これら振幅データを統計的処理し
て紙葉類１０の良否判定を行う判定手段としての機能を
有している。

【００３１】具体的に計算機２１は、統計量演算部２
２、マハラノビス距離演算部２３及び判別部２４の各機
能を有している。統計量演算部２２は、取り込んだ透過
光量及び反射光量の各振幅データを演算処理して、透か
し部分を表す特徴的なパラメータ、例えば振幅の平均値
や標準偏差といった統計量を求める機能を有している。

【００３２】マハラノビス距離演算部２３は、統計量演
算部２２により求められた例えば振幅の平均値や標準偏
差といった統計量に基づいてマハラノビスの距離Ｄを算
出する機能を有している。このマハラノビスの距離Ｄ
は、一般的に複数のパラメータを持つ標本をクラスタ分
析する際に用いられる手法であり、次式によって一般的
に求められる。

【００３３】

【数１】

【００３４】ここで、上記式(1) において、二つ目の行
列は、紙葉類の分散共分散行列で、より確かな良否判定
を行うためにはできるだけ多くの良品サンプルを用意
し、この行列を求めておくことになる。この計算によっ
て複数のパラメータを持つサンプルは、一つの数値で比
較を行うことが可能になる。

【００３５】判別部２４は、マハラノビス距離演算部２
３により算出されたマハラノビスの距離Ｄを受け、この
マハラノビスの距離Ｄと予め設定された閾値とを比較し
て紙葉類１０の良否を判定する機能を有している。

【００３６】なお、予め設定された閾値は、良品と不良
品とのクラスター間距離が十分であると仮定し、統計的
に許される誤判定率を基に決定される。次に上記の如く
構成された装置の作用について説明する。

【００３７】可視レーザ光源１１から可視レーザ光が出
力されると、この可視レーザ光は、シリンドリカルレン
ズ１３を通過することにより、紙葉類１０面上において
紙葉類１０の搬送方向（イ）に対して交わる方向に長い
長円スポット光１５に形成される。

【００３８】これと共に、赤外レーザ光源１２から赤外
レーザ光が出力されると、この赤外レーザ光も、シリン
ドリカルレンズ１４を通過することにより、紙葉類１０
面上において紙葉類１０の搬送方向（イ）に対して交わ
る方向に長い長円スポット光１５に形成される。

【００３９】これら可視レーザ光及び赤外レーザ光は、
紙葉類１０が搬送ライン上に所定の搬送スピードで搬送
されると、この紙葉類１０面上に長円スポット光１５と
して照射される。

【００４０】この場合、可視レーザ光源１１及び赤外レ
ーザ光源１２は、図４に示すように紙葉類１０の搬送方
向（イ）に対して垂直方向に複数配列され、紙葉類１０
の幅方向に亘って複数の長円スポット光１５を照射する
ものとなるので、紙葉類１０の搬送により紙葉類１０の
全面に長円スポット光１５が走査される。

【００４１】このように紙葉類１０に走査された可視レ
ーザ光、赤外レーザ光は、紙葉類１０を透過して各透過
光センサ１６、１７に入射し、かつ紙葉類１０で反射し
て各反射光センサ１８、１９に入射する。

【００４２】このうち各透過光センサ１６、１７は、紙
葉類１０を透過した可視レーザ光、赤外レーザ光を受光
し、これら可視レーザ光、赤外レーザ光の各透過光量に
応じた各電気信号を出力する。

【００４３】又、各反射光センサ１８、１９は、紙葉類
１０で反射した可視レーザ光、赤外レーザ光を受光し、
これら可視レーザ光、赤外レーザ光の各反射光量に応じ
た各電気信号を出力する。

【００４４】ここで、紙葉類には、図２に示すように長
円スポット光１５を走査しているので、例えばこの長円
スポット光１５を紙葉類１０の無地部分２と印刷部分３
との境界上に走査した場合、例えばその反射光量は図５
に示すように所定の反射光量ｓ₁₀を示す。

【００４５】これに対して紙葉類１０は、搬送方向
（イ）に対して傾斜等しないで理想的な状態で搬送され
るとは限らず、スライドしたりスキューといった外乱が
生じた状態で搬送されることがある。

【００４６】このように紙葉類１０が例えばスライドし
て図２に示すように下側にずれた場合であっても、本発
明において長円スポット１５により得られる反射光量
は、大きく変化することなく、例えば図５に示すように
反射光量ｓ₁₀よりも僅かに減少した反射光量ｓ₁₁とな
る。

【００４７】すなわち、長円スポット１５の照射によ
り、紙葉類１０の無地部分２と印刷部分３との各照射面
積の変化量が少なくなるので、全体的な反射光量には大
きな変化が現れない。このことは透過光量についても同
様であり、全体的な透過光量には大きな変化が現れな
い。

【００４８】そして、可視レーザ光又は赤外レーザ光が
搬送される紙葉類１０のエッジを横切ると、各透過光セ
ンサ１６、１７又は各反射光センサ１８、１９に入射す
る光量に大きな変化が生じ、このときから各Ａ／Ｄコン
バータ２０ａ〜２０ｄは、Ａ／Ｄ変換動作を開始する。

【００４９】従って、各透過光センサ１６、１７から出
力された各電気信号は、それぞれ各Ａ／Ｄコンバータ２
０ａ、２０ｂによりディジタル変換されて計算機２１に
送られ、これと共に各反射光センサ１８、１９から出力
された各電気信号もそれぞれ各Ａ／Ｄコンバータ２０
ｃ、２０ｄによりディジタル変換されて計算機２１に送
られる。

【００５０】この計算機２１は、各透過光センサ１６、
１７及び各反射光センサ１８、１９から各出力されてデ
ィジタル変換された各データ、すなわち透過光、反射光
の振幅データを取り込み、これら振幅データを統計的処
理して紙葉類１０の良否判定を行う。

【００５１】すなわち、統計量演算部２２は、取り込ん
だ透過光量及び反射光量の各振幅データを演算処理し
て、透かし部分を表す特徴的なパラメータ、例えば振幅
の平均値や標準偏差といった統計量を求める。

【００５２】次にマハラノビス距離演算部２３は、統計
量演算部２２により求められた例えば振幅の平均値や標
準偏差といった統計量を受け取り、これら統計量に基づ
いて上記式(1) を演算してマハラノビスの距離Ｄを算出
する。

【００５３】次に判別部２４は、マハラノビス距離演算
部２３により算出されたマハラノビスの距離Ｄを受け取
り、このマハラノビスの距離Ｄと予め設定された閾値と
を比較して紙葉類１０の良否を判定する。

【００５４】このように上記一実施の形態においては、
紙葉類１０に照射する光のスポット形状を紙葉類１０の
搬送方向（イ）に対して交わる方向に長く形成し、この
長円スポット光を搬送される紙葉類１０に対して照射
し、このときの紙葉類１０の透過光量、反射光量に応じ
た各電気信号を統計的処理して紙葉類１０の良否判定を
行うので、従来のように光を紙葉類１０に走査するため
のポリゴンミラーを備えることなく、複数の可視レーザ
光源１１及び赤外レーザ光源１２を配置するだけで紙葉
類１０の全面に対する良否判定ができ、これによりデー
タ量を少なくでき、かつ良否判定の処理時間を短縮でき
る。

【００５５】又、紙葉類１０の搬送方向に対して略垂直
方向の長円スポット光１５を紙葉類１０に照射するの
で、紙葉類１０にスライドやスキュー等の外乱が発生し
たとしても、これに影響されずに安定した良否判別がで
きる。

【００５６】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、光
源は、レーザ光源の他にいかなるものを用いてもよく、
その波長も可視光、赤外光を問わず紙葉類１０の透かし
判別ができる波長の光であればよい。

【００５７】又、長円スポット光１５に形成するのにシ
リンドリカルレンズ１３、１４を用いるに限らず、例え
ばスリットを用いて長円スポット光１５を形成して紙葉
類１０に走査してもよい。

【００５８】さらに、複数の長円スポット光１５を繋げ
て一本の長く細い走査光に形成して紙葉類１０面上を走
査するようにしてもよい。すなわち、スポット光は、図
６(a) に示すように長円スポット形状に限らず、同図
(b) に示すように細長い長方形スポット光、楕円状のス
ポット光に形成してもよい。

【００５９】一方、紙葉類１０の良否判別には、マハラ
ノビスの距離Ｄといった統計的手法に限らず、良否判別
が可能であればいかなる手法を適用してもよい。又、各
レーザ光源、透過及び反射の各光センサを必要に応じて
紙葉類１０の裏面側に配置してもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
５によれば、紙葉類の透過光量等のデータ量を少なくし
て処理時間を短縮し、かつ紙葉類のスライド等の外乱に
対しても安定した良否判別ができる良否判別装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる良否判別装置の第１の実施の形
態を示す構成図。

【図２】紙葉類に照射する長円スポット光の形状を示す
図。

【図３】透過光センサ及び反射光センサから計算機に至
る構成図。

【図４】可視レーザ光及び赤外レーザ光の走査を示す
図。

【図５】長円スポット光照射時の紙葉類スライドによる
反射光量の減少を示す図。

【図６】スポット形状の変形例を示す図。

【図７】従来の丸スポット光のスライドによる走査位置
を示す図。

【図８】従来の丸スポット光照射時の紙葉類光スライド
による反射光量の減少を示す図。

【符号の説明】

１０…紙葉類、 １１…可視レーザ光源、 １２…赤外レーザ光源、 １３，１４…シリンドリカルレンズ、 １６，１７…透過光センサ、 １８，１９…反射光センサ、 ２０…Ａ／Ｄコンバータ、 ２１…計算機、 ２２…統計量演算部、 ２３…マハラノビス距離演算部、 ２４…判別部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送される紙葉類に対して光を照射し、
   少なくとも前記紙葉類の透過光の光量に応じた電気信号
   を統計的処理して前記紙葉類の良否判定を行う良否判別
   装置において、 前記紙葉類に照射する光のスポット形状を前記紙葉類の
   搬送方向に対して交わる方向に長く形成する光学系、を
   備えたことを特徴とする良否判別装置。
2. 【請求項２】 前記紙葉類の搬送方向に対して交わる方
   向に長い長円スポット光を前記紙葉類に照射することを
   特徴とする請求項１記載の良否判別装置。
3. 【請求項３】 可視光及び赤外光をそれぞれ前記紙葉類
   の搬送方向に対して交わる方向に長い各長円スポット光
   に形成し、これら長円スポット光を前記紙葉類に照射す
   ることを特徴とする請求項１記載の良否判別装置。
4. 【請求項４】 搬送される紙葉類の良否判定を行う良否
   判別装置において、 可視光を出力する可視光源と、 赤外光を出力する赤外光源と、 これら可視光源から出力された可視光と赤外光源から出
   力された赤外光とをそれぞれ前記紙葉類の搬送方向に対
   して交わる方向に長い各スポット光に形成し、これらス
   ポット光を前記紙葉類に照射するスポット形成光学系
   と、 前記紙葉類を透過した前記可視光及び前記赤外光を受光
   する透過光センサと、 前記紙葉類で反射した前記可視光及び前記赤外光を受光
   する反射光センサと、 これら透過光センサ及び反射光センサからそれぞれ出力
   される各受光量に応じた各電気信号を統計的処理して前
   記紙葉類の良否判定を行う判定手段と、を具備したこと
   を特徴とする良否判別装置。
5. 【請求項５】 スポット形成光学系は、シリンドリカル
   レンズであることを特徴とする請求項４記載の良否判別
   装置。