JPH07306964A

JPH07306964A - 紙葉類良否判別装置

Info

Publication number: JPH07306964A
Application number: JP6097369A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kanezashi; 康雄金指
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】高分解能な画像検出器を用いることなくマイク
ロプリントを認識することが可能な紙葉類良否判別装置
を提供することにある。【構成】マイクロプリント１０を有する紙葉９を支持す
る搬送部２と、マイクロプリント１０に格子２１を重ね
てモアレ縞２３を発生させる格子板６と、モアレ縞２３
の画像を検出するエリアセンサ５と、モアレ縞２３を空
間周波数分析してマイクロプリント１０を認識するマイ
クロプリント認識手段２０とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、マイクロプリ
ントが印刷された紙葉類の良否を光学的に判別する紙葉
類良否判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、極めて微細な文字や模様等（以
下ではマイクロプリントと称する）が紙葉に印刷される
場合がある。このマイクロプリントの線幅は非常に細い
（例えば数十μｍ）ので、マイクロプリントを多数の紙
葉に均一な品質で印刷するためには高度な技術が必要で
ある。したがって、このマイクロプリントが規格通り印
刷されているか否かを識別して、識別結果をその紙葉の
良否判別の基準とすることが可能である。

【０００３】しかし、マイクロプリントを目視で正確に
認識することは困難であるので、紙葉の良否判別を誤り
なく行うためには、画像認識技術を利用することが必要
である。

【０００４】一般的な微細画像の入力技術として、拡大
光学系と画像検出器（エリアセンサやラインセンサ等）
を組合せて入力対象の拡大像を画像検出器に取込む方法
や、微小なレ−ザスポットを走査して反射光を光検出器
に取込む方法等が挙げられる。

【０００５】また、一般的な光学現象としてモアレ現象
が知られている。そして、このモアレ現象は、例えば、
吉沢により光技術コンタクト、Vol.29. No.7 (1991) p4
〜p10 に説明されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば拡大
光学系を用いる方法を採用した場合、後段の画像処理や
統計処理等のために、ある程度大きな領域の画像を検出
器に取込むことが必要になる。特に、文字列が印刷され
ている場合には、複数の文字の画像を入力することが望
ましい。しかし、この条件を満足するためには、１００
万画素以上の大型で高価なエリアセンサが必要である。
したがって、コストが大となる。

【０００７】また、マイクロプリントの大きさ（線幅や
外形）を考慮すると、結像光学系に１０〜２０μｍの分
解能が要求される。しかし、光学系の分解能の条件を満
たすと、光学素子の被写界深度が非常に浅く（±０．０
５ｍｍ程度）なる。すなわち、高解像度なエリアセンサ
を使用し、且つ、紙葉の平面度を±０．０５ｍｍ以内に
保つことが必要である。このため、拡大画像を画像検出
器に取込む技術を単に適用しても、コストが高くなると
ともに、良好な判別結果を得にくい。

【０００８】このことはレ−ザ走査を行う方法について
も同様であり、紙葉と光線とを相対移動させることを考
えると、良好な判別結果を得ることは更に難しい。本発
明の目的とするところは、高分解能な画像検出器を用い
ることなくマイクロプリントを認識することが可能な紙
葉類良否判別装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために請求項１の発明は、マイクロプリントを有
する紙葉を支持する紙葉支持手段と、マイクロプリント
にモアレ縞を発生させるモアレ縞発生手段と、モアレ縞
の画像を検出する画像検出手段と、モアレ縞を空間周波
数分析してマイクロプリントを認識するマイクロプリン
ト認識手段とを具備した。そして、請求項１の発明は、
高分解能な画像検出器を用いることなくマイクロプリン
トを認識できるようにした。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
いて説明する。図１及び図２は本発明の一実施例を示す
もので、図中の符号１は紙葉類良否判別装置（以下、判
別装置と称する）である。

【００１１】この判別装置１は、搬送部（紙葉支持手
段）２、フォトインタラプタ３、光学系４、エリアセン
サ（画像検出手段）５、格子板（干渉縞発生手段）６、
及び、ストロボ照明装置（照明手段、間欠発光光源）７
を備えている。これらのうち搬送部２はコンベア８を有
している。コンベア８は、矩形な紙葉９を支持し、紙葉
９の長手方向を進行方向に向けて支持する。そして、コ
ンベア８は図１中に矢印Ａで示すように、紙葉９を等速
で水平搬送する。ここで、搬送部２として一般的な種々
のものを採用することが可能である。

【００１２】また、本実施例で扱われる紙葉９の紙面に
は図３（ａ）中に拡大して示すように複数の文字からな
るマイクロプリント１０が印刷されている。そして、各
文字の線幅は例えば数十μｍ以下である。

【００１３】フォトインタラプタ３は投光部１１と受光
部１２とを有している。投光部１１と受光部１２とは紙
葉９の通過経路を挟んで配置されており、投光部１１か
ら発せられた光（図示しない）は受光部１２に取り入れ
られる。紙葉９が投光部１０と受光部１１との間を通過
している際には、投光部１１の光は紙葉９によって遮ら
れ受光部１２に入射しない。そして、受光部１２は光の
入射の有無に応じた電気信号を出力する。

【００１４】エリアセンサ５はＣＣＤ素子を利用したも
のである。さらに、このエリアセンサ５はコンベア８の
上方に配置されており、ＣＣＤの受光面をコンベア８に
向けている。エリアセンサ５とコンベア８との間には光
学系４が配置されている。また、ストロボ照明装置７は
コンベア８に斜めに向けられており、コンベア８によっ
て搬送された紙葉９を所定のタイミングでストロボ照明
する。照明された紙葉９の像は光学系４を経てエリアセ
ンサ５に入力される。

【００１５】また、格子板６はコンベア８と光学系４と
の間に配置されている。格子板６は透明なガラス製であ
り、格子板６の板面には所定間隔の格子が印刷されてい
る。そして、紙葉９の像はこの格子板６を透過してエリ
アセンサ５に取込まれる。

【００１６】さらに、この判別装置１には図２に示す演
算制御系１３が備えられている。この演算制御系１３
は、フォトインタラプタ３、ディレイ回路１４、トリガ
回路１５、エリアセンサ５、画像処理部１６、ＦＦＴ
（高速フ−リエ変換）アナライザ１７、コンパレ−タ１
８、及び、結果表示部１９により構成されている。さら
に、トリガ回路１５には、ストロボ照明装置７がエリア
センサ５と並列に接続されている。画像処理部１６、Ｆ
ＦＴアナライザ１７、及び、コンパレ−タ１８によって
マイクロプリント認識手段２０が構成されている。

【００１７】フォトインタラプタ３の出力信号はディレ
イ回路１４を経てトリガ回路１５へ送られ、トリガ回路
１５はエリアセンサ５とストロボ照明装置７とを同期動
作させる。エリアセンサ５から出力された画像デ−タは
画像処理部１６に送られ、画像処理部１６によって処理
されたデ−タはＦＦＴアナライザ１７によりフ−リエ変
換される。ＦＦＴアナライザ１７の出力信号のうち、特
定周波数の強度に対応する部分はコンパレ−タ１８によ
って所定のしきい値Thと比較され、比較結果に基づいて
紙葉９の良否判別の結果が結果表示部１９に表示され
る。結果表示部１９として、ディスプレイ装置やプリン
タ装置等の一般的な種々の出力装置を利用できる。

【００１８】つぎに、上述の判別装置１の作用を説明す
る。まず、図１中に示すように、紙葉９が、紙面を上下
に向けてコンベア８により等速搬送され、通過センサ４
へ送られる。紙葉９の前端がフォトインタラプタ３に達
すると、フォトインタラプタ３の出力信号が変化する。
さらに、フォトインタラプタ３の出力信号はディレイ回
路１４により遅延されてトリガ回路１５に入力され、ト
リガ回路１５はエリアセンサ５とストロボ照明装置７と
を同期動作させる。

【００１９】ディレイ回路１４の遅延時間は、紙葉９の
前端からマイクロプリント１０までの距離と、コンベア
８の搬送速度とに基づいて設定されている。つまり、マ
イクロプリント１０が所定位置に達した時に、ストロボ
照明装置７が紙葉９（特に、マイクロプリント１０が印
刷された部分）を照明する。

【００２０】マイクロプリント１０の像は光学系４によ
ってエリアセンサ５に導かれる。マイクロプリント１０
の像は格子板６を透過しているので、図３（ａ）に示す
ように、マイクロプリント１０の像に格子板６に印刷さ
れた格子２１の像が重なる。各マイクロプリント文字２
２は複数の線素によって構成されているので、マイクロ
プリント１０と格子２１とが交わることによって、図３
（ｂ）に概略的に示すようにモアレ縞２３が発生する。
そして、このモアレ縞２３は光学系４によってエリアセ
ンサ５に結像される。なお、ここでは格子２１の各線の
間隔は略均一であり、その値はマイクロプリント文字２
２の線素の間隔と略一致しているが、一致をしていなく
ともモアレ縞は発生するので、差支えない。

【００２１】ここで、格子板６と紙葉９とは上下方向に
離間しているので、モアレ縞２３は空間的に局在してい
ると考えられる。このため、光学系４、エリアセンア
５、格子板６の配置は、モアレ縞２３をエリアセンサ５
に結像できるよう設定されている。そして、本実施例で
は、エリアセンサ５の受光面は紙葉９の紙面に対して略
平行に対向している。

【００２２】エリアセンサ５の出力は画像処理部１６に
送られる。そして、画像処理部１６においては、図４
（ａ）或いは図５（ａ）に示すように、観察されたモア
レ縞２３に対して画像濃淡のプロファイルが測定され、
測定結果がＦＦＴアナライザ１７に出力される。

【００２３】図３（ｂ）中に示すように、発生したモア
レ縞２３の間隔Ｄはマイクロプリント文字２２の線間隔
及び格子間隔ｄよりも大きく、モアレ縞２３の空間周波
数(line-pairs/mm) はマイクロプリント１０や格子２１
よりも小さい。そして、格子２１の格子間隔とマイクロ
プリント文字２２の縞間隔とが同じ場合、マイクロプリ
ント文字２２の線間隔と格子間隔とを共にｄとし、これ
らの間の角度をθすると、プロファイルの濃淡周期Ｔは
以下のように表される。

【００２４】

【数１】

【００２５】なお、図３（ｂ）においては、格子２１、
マイクロプリント文字２２、及び、モアレ縞２３の関係
の図示が繁雑になることを避けるために、マイクロプリ
ント文字２２の線素の配置が単純化されて示されてい
る。

【００２６】ＦＦＴアナライザ１７は図４（ｂ）或いは
図５（ｂ）に示すようにモアレ縞２２の周期成分を取出
し、ＦＦＴアナライザ１７の出力はコンパレ−タ１８に
送られる。コンパレ−タ１８においては、モアレ縞の周
期成分ｆm の強度が予め設定されたしきい値Thと比較さ
れる。そして、図４（ｂ）に示すように周期成分ｆmの
強度がThを越えている場合にはその時の紙葉が良と判別
される。また、図５（ｂ）に示すように観察されたモア
レ縞の周期成分の強度がｆ_m と異なる場合（この場合は
ｆ_i ）や、周期成分ｆ_m がThよりも小さい場合には、そ
の時の紙葉は否と判別される。そして、判別結果は結果
表示部１９に表示される。

【００２７】上述のような判別装置１においては、紙葉
９に印刷されたマイクロプリント１０に格子２１が重ね
られて、マイクロプリント１０よりも空間周波数の大き
いモアレ縞２３が形成される。そして、このモアレ縞２
３が空間周波数分析されて、マイクロプリント１０が認
識される。したがって、直接マイクロプリント１０を画
像認識した場合に比べて、低い分解能の光学系４やライ
ンセンサ５を用いることが可能になる。そして、要求さ
れる撮影条件が緩和され、この結果コストが安くなる。

【００２８】さらに、分解能の要求が緩くなるので、被
写界深度が深くなる。したがって、明瞭な像が得られ
る。また、空間周波数の大きなモアレ縞２３の像が検出
されるので、マイクリプリント１０の像を直接検出した
場合に比べてデ−タ量を低減できる。デ−タの圧縮等の
信号処理も容易である。なお、取扱われるデ−タ量は、
エリアセンサ５に取り込まれる領域が広い程多くなる。

【００２９】なお、本発明は上述の実施例に限定され
ず、種々に変形することが可能である。例えば、本実施
例では格子板６に格子２１が印刷されているが、格子板
６に格子を刻んでもよい。また、格子板６の材質にプラ
スチック材料を採用してもよい。

【００３０】また、本実施例では光学系４と紙葉９との
間に格子板６が配置されているが、図６に示すように格
子板６と紙葉９との間に第１の光学系３２を配置し、マ
イクロプリント１０の結像位置に格子板６を配置し、格
子２１の像の結像位置にラインセンサ５を配置してもよ
い。この場合、モアレ縞の像は第２の光学系３３によっ
てラインセンサ５に結像される。

【００３１】また、図７に示すように、格子板６を用い
ずにエリアセンサ５の画素配列を利用してモアレ縞２３
を発生させてもよい。ここで、図７においては、図が繁
雑になることを避けるために、画素の一部の縦配列のみ
が示されている。

【００３２】また、本実施例では、画像検出器としてＣ
ＣＤを利用したエリアセンサ５が用いられているが、ラ
インセンサを用いてもよい。また、図８に示すように画
像検出器としてフォトダイオ−ド４２を用いることも可
能である。しかし、この場合は、モアレ縞２２が生じた
領域の濃淡像をフォトダイオ−ド４２に取込むために、
紙葉９と光源とを相対移動させて光を走査するための手
段４３が必要がある。さらに、光源として白熱電球４４
等の連続発光光源を使用する。

【００３３】さらに、図９の判別装置５１のように、格
子像を紙葉９に投射してもモアレ縞を発生させることが
可能である。この場合は、投射装置（投射手段）５２、
拡大縮小光学系５３が追加され、格子板６が投射装置
（投射手段）５２と拡大縮小光学系５３との間に配置さ
れる。

【００３４】また、図１０或いは図１１に要部を示すよ
うに、干渉計などを用いてマイクロプリント１０にレ−
ザ光５４の干渉パタ−ンを重ねても、モアレ縞を得るこ
とが可能である。これらの場合は、格子板が不要にな
る。

【００３５】図１０の判別装置６１はマイケルソン干渉
計を利用したモアレ縞発生手段６２を備えており、この
モアレ縞発生手段６２は、単色光源としてのレ−ザ発振
器６３、及び、光干渉手段６４を備えている。光干渉手
段６４はハ−フミラ−６５及びミラ−６６を有してい
る。さらに、符号６７で示すのはピ−ムエキスパンダで
ある。

【００３６】一方、図１１の判別装置７１はマッハツェ
ンダ−干渉計を利用したモアレ縞発生手段７２を備えて
おり、このモアレ縞発生手段７２は、単色光源としての
レ−ザ発振器６３、及び、光干渉手段７３を備えてい
る。光干渉手段７３はハ−フミラ−６５及びミラ−６６
を有している。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、マイクロ
プリントを有する紙葉を支持する紙葉支持手段と、マイ
クロプリントに格子を重ねてモアレ縞を発生させる格子
提供手段と、モアレ縞の画像を検出する画像検出手段
と、モアレ縞を空間周波数分析してマイクロプリントを
認識するマイクロプリント認識手段とを具備した。

【００３８】したがって請求項１の発明は、高分解能な
画像検出器を用いることなくマイクロプリントを認識で
きるという効果がある。そして、紙葉の搬送時に起こる
搬送不良や表面のうねりに左右されず、マイクロプリン
トを認識できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の紙葉類良否判別装置を示す
構成図。

【図２】本発明の一実施例の紙葉類良否判別装置の演算
制御系を示すブロック図。

【図３】（ａ）はマイクロプリントの一例と格子とを示
す説明図、（ｂ）はマイクロプリント文字の線、格子、
及び、モアレ縞の関係を示す説明図。

【図４】良紙葉の計測に関するもので、（ａ）はエリア
センサの出力の一例を示すグラフ、（ｂ）はＦＦＴアナ
ライザの出力を示すグラフ。

【図５】不良紙葉の計測に関するもので、（ａ）はエリ
アセンサの出力の一例を示すグラフ、（ｂ）はＦＦＴア
ナライザの出力を示すグラフ。

【図６】紙葉類良否判別装置の変形例を示す構成図。

【図７】モアレ縞の観察方法の変形例を示す説明図。

【図８】紙葉類良否判別装置の他の変形例を示す構成
図。

【図９】紙葉類良否判別装置の他の変形例を示す構成
図。

【図１０】紙葉類良否判別装置の他の変形例を示す構成
図。

【図１１】紙葉類良否判別装置の他の変形例を示す構成
図。

【符号の説明】

１…紙葉類良否判別装置、２…搬送部（紙葉支持手
段）、４…光学系、５…エリアセンサ（画像検出手
段）、６…格子板（格子提供手段）、７…ストロボ照明
装置（照明手段）、９…紙葉、１０…マイクロプリン
ト、１３…演算制御系、２０…マイクロプリント認識手
段、２１…格子、２２…マイクロプリント文字、２３…
モアレ縞、３１…紙葉類良否判別装置、３２…第１の光
学系、３３…第２の光学系、４１…紙葉類良否判別装
置、４２…フォトダイオ−ド（画像検出手段）、４４…
白熱電球（照明手段）、５１…紙葉類良否判別装置、５
２…投射装置（投射手段）、５４…モアレ縞発生手段、
６１…紙葉類良否判別装置、６２…モアレ縞島発生手
段、６３…レ−ザ発振器（単色光源）、６４…光干渉手
段、７１…紙葉類良否判別装置、７２…モアレ縞発生手
段、７３…光干渉手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロプリントを有する紙葉を支持する
紙葉支持手段と、上記マイクロプリントにモアレ縞を発
生させるモアレ縞発生手段と、上記モアレ縞の画像を検
出する画像検出手段と、上記モアレ縞を空間周波数分析
して上記マイクロプリントを認識するマイクロプリント
認識手段とを具備した紙葉類良否判別装置。
【請求項２】モアレ縞発生手段が、格子が形成されマイ
クロプリントの像を透過させる格子板であることを特徴
とする請求項１記載の紙葉類良否判別装置。
【請求項３】モアレ縞発生手段が投射手段と格子板とを
有することを特徴とする請求項１記載の紙葉類良否判別
装置。
【請求項４】モアレ縞発生手段が単色光源と光干渉手段
とを有することを特徴とする請求項１記載の紙葉類良否
判別装置。
【請求項５】格子板と画像検出手段との間に配置されモ
アレ縞の画像を上記画像検出手段に導く光学系を有する
ことを特徴とする請求項２記載の紙葉類良否判別装置。
【請求項６】マイクロプリントの像を格子板に結像する
第１の光学系と、モアレ縞の像を画像検出手段に結像す
る第２の光学系とを有することを特徴とする請求項２記
載の紙葉類良否判別装置。
【請求項７】マイクロプリントを照明する照明手段を備
えたことを特徴とする請求項１記載の紙葉類良否判別装
置。
【請求項８】照明手段が間欠発光することを特徴とする
請求項６記載の紙葉類良否判別装置。
【請求項９】照明手段が連続発光することを特徴とする
請求項６記載の紙葉類良否判別装置。
【請求項１０】画像検出手段がエリアセンサであること
を特徴とする請求項１記載の紙葉類良否判別装置。
【請求項１１】画像検出手段が少なくともライン走査さ
れるフォトダイオ−ドであることを特徴とする請求項９
記載の紙葉類良否判別装置。
【請求項１２】エリアセンサが縦横配列された多数の画
素を有するとともにモアレ縞が上記エリアセンサの画素
配列と格子との組合せによって形成され、上記エリアセ
ンサがモアレ縞発生手段に兼用されることを特徴とする
請求項１０記載の紙葉類良否判別装置。