特開 2023-40438 容器の画像取得装置及び画像取得方法、並びにそれらを用いた容器の検査装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023040438

(43)【公開日】2023-03-23

(54)【発明の名称】容器の画像取得装置及び画像取得方法、並びにそれらを用いた容器の検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/90 20060101AFI20230315BHJP

【ＦＩ】

G01N21/90 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021147391

(22)【出願日】2021-09-10

(71)【出願人】

【識別番号】390014661

【氏名又は名称】キリンテクノシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099645

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100104499

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 達人

(72)【発明者】

【氏名】中村 裕宗

(72)【発明者】

【氏名】高橋 千代子

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA12

2G051AB11

2G051BA06

2G051BA08

2G051BA20

2G051BB01

2G051CA04

2G051CA06

2G051CB02

2G051CC15

2G051DA06

2G051EA08

(57)【要約】

【課題】容器内の水滴等の影響を抑えて検査対象とそれ以外の部分との明暗差が十分に生じる検査用画像を取得する。
【解決手段】可視光に対する遮光性が高い検査対象３を含む対象領域ＴＡに対して、近赤外光の波長域の第１照明光と、前記可視光の波長域の第２照明光とを照射し、容器２を通過した第１照明光の波長域における対象領域ＴＡの第１画像と、容器２を通過した第２照明光の波長域における対象領域ＴＡの第２画像とを撮像し、第１画像と第２画像との間の明暗に関する差分の画像を検査用画像として生成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

可視光に対する透光性を有する透光部に、前記可視光に対する遮光性が前記透光部よりも高い検査対象が設けられ、内部には液体が充填された容器における前記検査対象の良否を検査するための検査用画像を取得する画像取得装置であって、
前記検査対象を含む対象領域に対して、近赤外光の波長域の第１照明光と、前記可視光の波長域の第２照明光と、を照射することが可能な照明手段と、
前記容器を通過した前記第１照明光の波長域における前記対象領域の第１画像と、前記容器を通過した前記第２照明光の波長域における前記対象領域の第２画像とを撮像する撮像手段と、
前記第１画像と前記第２画像との間の明暗に関する差分の画像を前記検査用画像として生成する画像処理手段と、
を備えた容器の検査用の画像取得装置。

【請求項2】

前記照明手段は、所定の搬送経路上の第１位置の容器に前記第１照明光を照射するように設けられた第１照明手段と、前記搬送経路上の前記第１位置とは異なる第２位置の容器に前記第２照明光を照射するように設けられた第２照明手段とを備え、
前記撮像手段は、前記第１位置の容器を通過した第１照明光が入射するように設けられた第１カメラと、前記第２位置の容器を通過した第２照明光が入射するように設けられた第２カメラとを備えている請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項3】

前記照明手段は、同一の検査位置にある前記容器に対して前記第１照明光及び前記第２照明光の両者を照射できるように構成され、
前記撮像手段は、第１撮像素子及び第２撮像素子と、前記第１撮像素子が前記第１照明光の波長域の前記第１画像を撮像し、前記第２撮像素子が前記第２照明光の波長域の前記第２画像を撮像するように、各撮像素子の撮像対象となる波長域を選別する波長域選別手段と、を備えた請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項4】

前記波長域選別手段は、前記検査位置の容器を通過した第１照明光及び第２照明光を、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子のそれぞれに向かうように分割する分割手段と、
前記第１撮像素子に対しては前記第１照明光が導かれ、前記第２撮像素子に対しては前記第２照明光が導かれるように、分割された第１照明光及び第２照明光を波長域に応じて選択的に通過させるフィルタ手段と、を備えている請求項３に記載の画像取得装置。

【請求項5】

前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子が互いに異なるカメラに設けられ、前記分割手段は前記カメラ外に設けられている請求項４に記載の画像取得装置。

【請求項6】

前記波長域選別手段は、前記検査位置の容器を通過した第１照明光及び前記第２照明光を、前記第１照明光が前記第１撮像素子に向かい、前記第２照明光が前記第２撮像素子に向かうように、波長域に応じて分光する分光手段を備えている請求項３に記載の画像取得装置。

【請求項7】

前記分光手段、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子が同一のカメラ内に設けられている請求項６に記載の画像取得装置。

【請求項8】

前記対象領域が、前記容器内の前記液体の液面よりも上方となる位置に設けられた検査対象を含むように設定されている請求項１～７のいずれか一項に記載の画像取得装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の画像取得装置と、
前記画像処理手段にて生成された前記検査用画像中の明暗差に基づいて前記検査対象の良否を判別する判別手段とを備えた容器の検査装置。

【請求項10】

可視光に対する透光性を有する透光部に、前記可視光に対する遮光性が前記透光部よりも高い検査対象が設けられ、内部には液体が充填された容器における前記検査対象の良否を検査するための検査用画像を取得する画像取得方法であって、
前記検査対象を含む対象領域に対して、近赤外光の波長域の第１照明光と、前記可視光の波長域の第２照明光と、を照射する手順と、
前記容器を通過した前記第１照明光の波長域における前記対象領域の第１画像と、前記容器を通過した前記第２照明光の波長域における前記対象領域の第２画像とを撮像する手順と、
前記第１画像と前記第２画像との間の明暗に関する差分の画像を前記検査用画像として生成する手順と、
を含む容器の検査用の画像取得方法。

【請求項11】

請求項１０の画像取得方法によって検査用画像を取得する手順と、
取得された前記検査用画像中の明暗差に基づいて前記検査対象の良否を判別する手順と、を含む容器の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可視光に対して透光性を有する透光部に、遮光性のマーキング等の検査対象が設けられた容器を検査するための画像を取得する装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

透明又は半透明の樹脂製容器の表面に設けられた文字列等を検査する手法として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレートの略。以下、同様である。）樹脂製のプリフォームに凹凸模様として刻印された金型番号の検査を目的として、プリフォームをその背後から照明し、正面側からプリフォームを観察した画像を撮像し、得られた画像に基づいて刻印部分の適否を検査する検査方法が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１５００７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の検査方法を、液体が充填された容器の検査に適用した場合、容器の背面側から入射した照明光が容器の内部を通過して正面側から出射し、カメラに入射する。そのため、容器の内壁に付着した水滴や泡等（以下、水滴等と呼ぶことがある。）が画像中に暗部として出現し、刻印等の検査対象の検出精度が劣化するおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、容器内の水滴等の影響を抑えて検査対象とそれ以外の部分との明暗差が十分に生じる検査用画像を取得するための画像取得装置及び方法、並びにそれらを用いて検査精度を高めることが可能な容器の検査装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る画像取得装置は、可視光に対する透光性を有する透光部に、前記可視光に対する遮光性が前記透光部よりも高い検査対象が設けられ、内部には液体が充填された容器における前記検査対象の良否を検査するための検査用画像を取得する画像取得装置であって、前記検査対象を含む対象領域に対して、近赤外光の波長域の第１照明光と、前記可視光の波長域の第２照明光と、を照射することが可能な照明手段と、前記容器を通過した前記第１照明光の波長域における前記対象領域の第１画像と、前記容器を通過した前記第２照明光の波長域における前記対象領域の第２画像とを撮像する撮像手段と、前記第１画像と前記第２画像との間の明暗に関する差分の画像を前記検査用画像として生成する画像処理手段と、を備えたものである。

【0007】

本発明の一態様に係る画像取得方法は、可視光に対する透光性を有する透光部に、前記可視光に対する遮光性が前記透光部よりも高い検査対象が設けられ、内部には液体が充填された容器における前記検査対象の良否を検査するための検査用画像を取得する画像取得方法であって、前記検査対象を含む対象領域に対して、近赤外光の波長域の第１照明光と、前記可視光の波長域の第２照明光と、を照射する手順と、前記容器を通過した前記第１照明光の波長域における前記対象領域の第１画像と、前記容器を通過した前記第２照明光の波長域における前記対象領域の第２画像とを撮像する手順と、前記第１画像と前記第２画像との間の明暗に関する差分の画像を前記検査用画像として生成する手順と、を含むものである。

【0008】

本発明の一態様に係る容器の検査装置は、上記態様に係る画像取得装置と、その画像処理手段にて生成された前記検査用画像中の明暗差に基づいて前記検査対象の良否を判別する判別手段とを備えたものである。また、本発明の一態様に係る容器の検査方法は、上記態様に係る画像取得方法によって検査用画像を取得する手順と、取得された前記検査用画像中の明暗差に基づいて前記検査対象の良否を判別する手順と、を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一形態に係る容器の検査装置に関する基本構成の一例を示す図。

【図2】照明装置及び撮像装置の構成の一例を示す図。

【図3】照明装置及び撮像装置の構成の他の例を示す図。

【図4】照明装置及び撮像装置の構成のさらに他の例を示す図。

【図5】図２及び図３の例で使用可能なカメラの分光感度特性の一例を示す図。

【図6】図４の例で使用可能なカメラの分光感度特性の一例を示す図。

【図7】第１画像の一例を示す図。

【図8】第２画像の一例を示す図。

【図9】図７の第１画像と図８の第２画像との差分の画像を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［基本構成］
まず、本発明の一形態に係る容器の検査装置における基本構成を説明する。図１は検査装置１の基本構成の一例を示している。検査装置１は、容器の一例としてのＰＥＴ樹脂製のボトル２を検査するように設けられている。ボトル２には、検査対象の一例として、サポートリング２ａの幾らか下方に印字部３が設けられている。ボトル２には液体の一例としての飲料が充填されている。ボトル２の上端の口部はキャップ４で封止されている。印字部３は内容物の液面Ｌに対して幾らか上方に位置している。ボトル２の内壁には、飲料の水滴等が付着している場合がある。図１では、印字部３の一部の背後に水滴Ｄが付着している様子が示されている。なお、図１では、印字部３に「１２３」の数字列が記された状態が示されているが、これは一例である。印字部３は、一例として液体を充填して封印した製造日付等の情報を、インクジェットプリンタにて印刷して形成される。ただし、印字部３の内容及びその形成方法は適宜に変更されてよい。

【0011】

ボトル２の素地は、可視光に対して透光性を有する透光部とされている。透光性は、透明及び半透明のいずれも含む概念である。印字部３は、可視光に対する遮光性が透光部としてのボトル２の素地部分（透明又は半透明な部分）よりも高い。検査装置１は、印字部３の可視光に対する遮光性と、近赤外光に対する透光性とを利用して、水滴等の影響を抑えつつ印字部３とそれ以外の部分との間の明暗差を十分に確保した検査用画像を取得し、得られた検査用画像を利用して印字部３の良否を高精度に検査することを意図したものである。

【0012】

すなわち、印字部３はその目的から見て可視光の波長域ではボトル２の素地に対して明確に区別して視認できるように設けられる。そのため、ボトル２の素地が可視光の波長域にて透光性を有する透光部である場合、印字部３はその素地部分よりも遮光性が高くなるように形成される。一方、近赤外光は、ボトル２の素地部分のみならず印字部３も透過する。したがって、ボトル２の印字部３を含む所定領域の近赤外光の波長域における第１画像と、同一領域の可視光の波長域における第２画像とを撮像し、両画像の差分の画像を検査用画像として生成すれば、得られる検査用画像にて印字部３とそれ以外の部分（水滴等が付着した部分も含む。）との間に十分な明暗差を生じさせることができる。その検査用画像にて特定される印字部３を正常な印字部３と比較する等して、印字部３の良否を高精度に検査することができる。

【0013】

検査装置１は、上記の検査用画像を取得するための画像取得装置１０を含む。画像取得装置１０は、ボトル２を照明する照明手段の一例としての照明装置１１と、そのボトル２を撮像する撮像手段の一例としての撮像装置１２とを含んでいる。照明装置１１及び撮像装置１２は適宜の構成が可能である。それらの例は後述する。図１では、照明装置１１が、印字部３の側方からボトル２を照明し、撮像装置１２がその反対側からボトル２を撮像するかのごとく描かれているが、これは理解を助けるために構図を変更したものであって、実際の配置を示すものではない。実際の検査では、印字部３等の検査対象が撮像装置１２と正対し、照明装置１１はその反対側からボトル２を照明するように設けられる。

【0014】

照明装置１１は、ボトル２の印字部３を含む対象領域ＴＡに対して近赤外光の波長域の第１照明光と、可視光の波長域の第２照明光とを照射可能である。上記のように、ボトル２の素地部分は第２照明光に対して透光性を有し、印字部３は、第２照明光に対する遮光性がボトル２の素地部分よりも高い。一方、第１照明光に対しては、ボトル２の透明部、及び印字部３のいずれも透光性を有する。

【0015】

図１では、照明装置１１が、印字部３及びその近傍を照明するように描かれているが、その照明範囲は少なくとも印字部３を含むように設定された対象領域ＴＡを検査に適した照明強度で照明できる限りにおいて適宜に変更されてよい。例えば、ボトル２の全体が照明されてもよいし、ボトル２の一部が限定的に照明されてもよい。照明装置１１による照明は、検査に必要な明暗差が得られるようにボトル２の対象領域ＴＡに照明光を照射することを意味する。そのような意図でボトル２に照射される照明光は、照明装置１１の照明光のみであって、その余の照明光はボトル２に照射されない。一方、ボトル２が置かれた環境における照明光や自然光の存在が排除されるものではない。

【0016】

撮像装置１２は、少なくとも一台のカメラ１３を含む。カメラ１３は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子１４を用いてボトル２の対象領域ＴＡの光学像を光電変換して電子的な画像を生成し、その電子的画像に対応する画像信号を出力する。カメラ１３は、ボトル２を通過した照明光を撮像素子１４に導くことができるように設けられている。カメラ１３の撮像範囲は、少なくとも印字部３を含む対象領域ＴＡの画像を撮像できるように設定されている。カメラ１３が撮像する画像は、ボトル２を通過した第１照明光の波長域における対象領域ＴＡの第１画像と、ボトル２を通過した第２照明光の波長域における対象領域ＴＡの第２画像の２種類である。カメラ１３は、対象領域ＴＡよりも広い範囲の画像を撮像し、得られた画像から対象領域ＴＡに対応する画像を切り出してその対象領域ＴＡの画像信号を出力するように制御されてもよい。

【0017】

［照明装置及び撮像装置の構成例］
次に、図２～図４を参照して、照明装置１１及び撮像装置１２の構成に関する幾つかの例を説明する。なお、図２～図４では照明装置１１及び撮像装置１２を添え字Ａ、Ｂ等を付して適宜に区別するが、いずれの例でも基本構成は図１にて説明した通りである。

【0018】

（第１の構成例）
図２は第１の構成例を示している。図２の例では、搬送装置５の搬送経路ＣＰに沿って搬送方向Ｆに移動するボトル２を検査するように照明装置１１Ａ及び撮像装置１２Ａが構成されている。照明装置１１Ａは、搬送経路ＣＰ上に設定された第１位置Ｐ１にてボトル２を照明する第１照明器１５Ａと、搬送経路ＣＰ上の第１位置Ｐ１とは異なる第２位置Ｐ２にてボトル２を照明する第２照明器１５Ｂとを含んでいる。第１照明器１５Ａは、光源１５ａから射出される近赤外光の波長域の第１照明光のみをボトル２に照射し、第２照明器１５Ｂは光源１５ｂから射出される可視光の波長域の第２照明光のみをボトル２に照射する。光源１５ａ、１５ｂは一例としてＬＥＤである。近赤外光を射出するＬＥＤを光源１５ａとして利用し、可視光、特には近赤外光に対して波長が明確に離れた波長域の可視光を射出する青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ等を光源１５ｂとして利用することが可能である。

【0019】

一方、図２の撮像装置１２Ａは、第１照明器１５Ａに対応して設けられた第１カメラ１３Ａと、第２照明器１５Ｂに対応して設けられた第２カメラ１３Ｂとを含んでいる。第１カメラ１３Ａは、第１位置Ｐ１のボトル２を挟んで第１照明器１５Ａと対向するように配置される。それにより、第１カメラ１３Ａにはボトル２を通過した第１照明光が入射し、その入射光が第１カメラ１３Ａの第１撮像素子１４Ａに導かれる。第２カメラ１３Ｂは、第２位置Ｐ２のボトル２を挟んで第２照明器１５Ｂと対向するように配置される。したがって、第２カメラ１３Ｂにはボトル２を通過した第２照明光が入射し、その入射光が第２カメラ１３Ｂの第２撮像素子１４Ｂに導かれる。第１撮像素子１４Ａの感度範囲は、少なくとも第１照明光の波長域、すなわち近赤外光の波長域を含む。第１カメラ１３Ａからは、第１照明光の波長域における対象領域ＴＡの第１画像に対応した画像信号が出力される。一方、第２撮像素子１４Ｂの感度範囲は、少なくとも第２照明光の波長域、すなわち可視光の波長域を含む。それにより、第２カメラ１３Ｂからは、第２照明光の波長域における対象領域ＴＡの第２画像に対応した画像信号が出力される。

【0020】

図２の例では、第１画像及び第２画像の撮像位置Ｐ１、Ｐ２が互いに異なるため、一方の画像の撮影時の照明光が他方の画像の撮像時に混入するおそれを抑えることができる。照明装置１１Ａの照明器１５Ａ、１５Ｂとカメラ１３Ａ、１３Ｂの対応関係が明確に区別されているため、照明光学系や撮像光学系を簡素化、あるいは単純化できる利点がある。

【0021】

図２の例では、照明器１５Ａ、１５Ｂが照射する照明光の波長域が差別化されている。したがって、カメラ１３Ａ、１３Ｂの撮像素子１４Ａ、１４Ｂの感度範囲は、近赤外光の波長域及び可視光の波長域の両者を含むようにして互いに等しく設定されてもよい。一般に流通しているカメラは、例えば図５に示すように４００ｎｍ～１０００ｎｍの波長域にて感度を持ち、波長５５０ｎｍ付近にてピークを示す分光感度特性を有している。この種のカメラをカメラ１３Ａ、１３Ｂとして利用し、照明器１５Ａ、１５Ｂのそれぞれと組み合わせて使用すれば、第１カメラ１３Ａにて近赤外光の波長域の第１照明光のみによる第１画像を、第２カメラ１３Ｂにて可視光の波長域の第２照明光のみによる第２画像をそれぞれ撮像することが可能である。図５の分光感度特性のカメラを利用する場合、第１照明光の波長域は、少なくとも７００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲、好ましくは８５０ｎｍ程度に設定し、第２照明光の波長域は４００ｎｍ～６５０ｎｍの範囲に設定することができる。ただし、それらの波長域は一例である。第１カメラ１３Ａ、第２カメラ１３Ｂのそれぞれが撮像対象とする波長域は、波長域の差に応じた明暗分布の相違を明瞭に生じさせ得る限りにおいて適宜に設定されてよい。

【0022】

また、カメラ１３Ａ、１３Ｂの感度範囲が制御可能である場合には、第１カメラ１３Ａの感度範囲を第１照明光の波長域に設定し、第２カメラ１３Ｂの感度範囲を第２照明光の波長域に設定するようにカメラ１３Ａ、１３Ｂを制御してもよい。例えば、近赤外光の波長域の画像と、可視光の波長域の画像とを同時的に又は選択的に撮像可能なカメラを用いる場合にそのような設定が可能である。

【0023】

図２の例において、カメラ１３Ａ、１３Ｂは、対をなす照明器１５Ａ、１５Ｂと対向するように配置されることを必ずしも要しない。第１照明光が第１カメラ１３Ａに入射し、かつ第２照明光が第２カメラ１３Ｂに入射する対応関係が維持される限り、ボトル２を通過した照明光の光路上にミラー、プリズムといった光学要素を適宜に設け、図示以外の位置にカメラ１３Ａ、１３Ｂを配置してもよい。照明器１５Ａ、１５Ｂと第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２との間も、第１照明光を第１位置Ｐ１のボトル２に、第２照明光を第２位置Ｐ２のボトル２にそれぞれ導くことができる限り、適宜の光学要素を用いて光路が形成されてよい。

【0024】

（第２の構成例）
図３は第２の構成例を示している。図３の例では、搬送装置５の搬送経路ＣＰに沿って搬送方向Ｆに移動するボトル２を検査するように照明装置１１Ｂ及び撮像装置１２Ｂが構成される点で図２の例と共通するが、搬送経路ＣＰ上の同一の検査位置Ｐｉにて第１照明光による第１画像、及び第２照明光による第２画像を撮像する点で図２の例とは相違する。単一の検査位置Ｐｉにて波長域が異なる２種類の画像の撮像を可能とするため、照明装置１１Ｂには単一の照明器１５Ｃが検査位置Ｐｉに合わせて設けられている。照明器１５Ｃには、検査位置Ｐｉのボトル２に対して第１照明光及び第２照明光の両者を照射できるように、第１照明光の光源１５ａと、第２照明光の光源１５ｂとが適宜に混ざり合うように設けられている。

【0025】

一方、図３の撮像装置１２Ｂは、第１カメラ１３Ａ及び第２カメラ１３Ｂに加えて、ビームスプリッタ１６と、第１及び第２のフィルタ１７Ａ、１７Ｂとをさらに含んでいる。第１カメラ１３Ａ及び第２カメラ１３Ｂは、図２の例と同様である。ビームスプリッタ１６及びフィルタ１７Ａ、１７Ｂは、第１撮像素子１４Ａによって第１照明光の波長域の第１画像が撮像され、第２撮像素子１４Ｂによって第２照明光の波長域の第２画像が撮像されるように、各撮像素子１４Ａ、１４Ｂの撮像対象となる波長域を選別するために設けられている。ビームスプリッタ１６は、検査位置Ｐｉのボトル２を通過した照明光（第１照明光及び第２照明光の両者を含む。）の光線束を、第１カメラ１３Ａに向かう直進方向の光線束と、第２カメラ１３Ｂに向かう直交方向の光線束とに分割する。

【0026】

第１フィルタ１７Ａは、ビームスプリッタ１６と第１カメラ１３Ａとの間に配置され、ビームスプリッタ１６を直進方向に通過した第１照明光の波長域の光線束を通過させ、それ以外の波長域（第２照明光の波長域を含む。）の光線束の通過を阻止する。第２フィルタ１７Ｂは、ビームスプリッタ１６と第２カメラ１３Ｂとの間に配置され、ビームスプリッタ１６にて直交方向に曲げられた第２照明光の波長域の光線束を通過させ、それ以外の波長域（第１照明光の波長域を含む。）の光線束の通過を阻止する。なお、第１フィルタ１７Ａは第１カメラ１３Ａの付属部品又は内装部品として設けられ、第２フィルタ１７Ｂは第２カメラ１３Ｂの付属部品又は内装部品として設けられてもよい。

【0027】

図３の例によれば、第１カメラ１３Ａの撮像素子１４Ａには近赤外光の波長域の第１照明光のみが導かれ、第２カメラ１３Ｂの撮像素子１４Ｂには可視光の波長域の第２照明光のみが導かれる。したがって、第１カメラ１３Ａにて第１画像を、第２カメラ１３Ｂにて第２画像をそれぞれ撮像することが可能である。単一の検査位置Ｐｉにて第１画像及び第２画像を撮像できるので、照明装置１１Ｂ及び撮像装置１２Ｂの設置に要するスペースを削減でき、ボトル２の搬送中における姿勢の変化（例えば回転等）の影響を受けない利点がある。

【0028】

図３の例においては、ビームスプリッタ１６が分割手段の一例として機能し、フィルタ１７Ａ、１７Ｂがフィルタ手段の一例として機能し、それらの組み合わせが波長域選別手段の一例として機能する。ただし、それらの組み合わせに代えて、近赤外光と可視光とを分光する機能を備えた分光プリズム等の光学要素が分光手段として用いられ、分光手段にて分光された第１照明光を第１カメラ１３Ａの第１撮像素子１４Ａに、第２照明光を第２カメラ１３Ｂの第２撮像素子１４Ｂにそれぞれ導いてもよい。その場合はフィルタ１７Ａ、１７Ｂを省略してよい。

【0029】

図３の例において、ビームスプリッタ１６とカメラ１３Ａ、１３Ｂ及びフィルタ１７Ａ、１７Ｂとの位置関係は、図示例に限らず、ビームスプリッタ１６にて一方向に分光された照明光が第１フィルタ１７Ａを経由して第１カメラ１３Ａに入射し、ビームスプリッタ１６にて異なる方向に分光された照明光が第２フィルタ１７Ｂを経由して第２カメラ１３Ｂに入射する関係が維持される限り適宜に変更可能である。ビームスプリッタ１６とカメラ１３Ａ、１３Ｂとの間の照明光の光路上にミラー、プリズムといった光学要素が適宜に設けられてよい。照明装置１１Ｂと検査位置Ｐｉとの間の光路、及び検査位置Ｐｉとビームスプリッタ１６との間の光路も、照明光を検査位置Ｐｉのボトル２に導き、かつボトル２を通過した照明光をビームスプリッタ１６に導くことが可能である限り、適宜の変更が可能である。

【0030】

カメラ１３Ａ、１３Ｂの感度範囲が制御可能である場合には、第１カメラ１３Ａの感度範囲を第１照明光の波長域に設定し、第２カメラ１３Ｂの感度範囲を第２照明光の波長域に設定するようにカメラ１３Ａ、１３Ｂを制御してもよい。例えば、近赤外光の波長域の画像と、可視光の波長域の画像とを同時的に又は選択的に撮像可能なカメラを用いることにより、そのような構成を実現することが可能である。その場合は、フィルタ１７Ａ、１７Ｂを省略しても、第１カメラ１３Ａにて第１画像を、第２カメラ１３Ｂにて第２画像をそれぞれ撮像することが可能である。このような形態では、ビームスプリッタ１６と、カメラ１３Ａ、１３Ｂの感度制御との組み合わせが波長域選別手段の一例として機能する。

【0031】

（第３の構成例）
図４は第３の構成例を示している。図４の例は、搬送経路ＣＰ上の同一の検査位置Ｐｉにて第１照明光による画像、及び第２照明光による画像をそれぞれ取得する点で図３の例と共通し、それに用いる照明装置１１Ｂも単一の照明器１５Ｃを利用する点で図３の例と共通する。一方、撮像装置１２Ｃとして、単一のカメラ１３Ｃが利用される点が図３の例とは相違する。

【0032】

カメラ１３Ｃは、図２及び図３に示した第１撮像素子１４Ａ及び第２撮像素子１４Ｂに加えて、分光プリズム１８をその内部に含む。分光プリズム１８は、カメラ１３Ｃに入射した照明光（第１照明光及び第２照明光を含む。）を第１照明光と第２照明光とに分光し、分光後の第１及び第２照明光を互いに異なる方向に配置された撮像素子１４Ａ、１４Ｂに導く。例えば、分光プリズム１８は、第１照明光を直進方向に分光して第１撮像素子１４Ａに導き、第２照明光を斜め方向に分光して第２撮像素子１４Ｂに導く。したがって、分光プリズムは分光手段の一例として機能する。また、分光プリズム１８は、第１撮像素子１４Ａによって第１照明光の波長域の第１画像が撮像され、第２撮像素子１４Ｂによって第２照明光の波長域の第２画像が撮像されるように、各撮像素子１４Ａ、１４Ｂの撮像対象となる波長域を選別する波長域選別手段の一例としても機能する。

【0033】

分光プリズム１８を利用して撮像素子１４Ａ、１４Ｂに撮像対象の波長域の照明光のみを導くことにより、第１撮像素子１４Ａからは近赤外光の波長域の第１照明光による第１画像に対応した画像信号を、第２撮像素子１４Ｂからは可視光の波長域の第２照明光による第２画像に対応した画像信号をそれぞれ取り出すことが可能である。

【0034】

図４の例でも、単一の検査位置Ｐｉにて第１画像及び第２画像を撮像できるので、照明装置１１Ｂ及び撮像装置１２Ｃの設置に要するスペースを削減でき、ボトル２の搬送中における姿勢の変化（例えば回転等）の影響を受けない利点がある。さらに、単一のカメラ１３Ｃに内蔵された撮像素子１４Ａ、１４Ｂ間では、撮像範囲が厳密に一致していることが通例である。したがって、第１画像と第２画像との間で対象領域ＴＡの位置がずれるおそれがなく、画像処理段階で位置合わせを実施するといった手間を省略することが可能である。

【0035】

カメラ１３Ｃのように、感度範囲が近赤外光の波長域に設定された撮像素子と、感度範囲が可視光の波長域に設定された撮像素子と、それらに撮像対象の波長域の光線束を分光して導くように構成されたカメラは市場に流通している。その一例の分光感度特性を図６に示す。この種のカメラを利用すれば第３の構成例を実現することが可能である。なお、単一の撮像素子基板に、近赤外光の波長域に対して感度を持つ光電変換層と、可視光の波長域に対して感度を持つ光電変換層とを積層し、それらの光電変換層からの電荷取り出し動作を制御することにより、近赤外光の波長域の画像と、可視光の波長域の画像とを同時に、又は選択的に撮像可能な撮像素子も存在する。このような撮像素子を利用する場合には、その撮像動作の制御によって単一の撮像素子を第１撮像素子又は第２撮像素子として機能させることが可能である。このような撮像素子を利用する場合には、分光プリズム１８をさらに省略し、単一の撮像素子の感度制御によって波長域選別手段を実現することができる。

【0036】

（変形例）
図３及び図４の例では、撮像装置１２Ｂ、又は撮像装置１２Ｃにて第１画像及び第２画像を同時に撮像するものとしたが、一回の撮像に要する時間がカメラ１３の視野及びボトル２の搬送速度からみて十分に短い場合には、第１画像と第２画像とを交替的（順序は問わない）に撮像するものとしてもよい。例えば、照明装置１１Ｂを第１照明光と第２照明光とで交替的に発光させ、可視光から近赤外光にかけて感度範囲を持つ単一のカメラ１３にて発光時期に同期して画像を撮像すれば、第１画像と第２画像とを撮像することが可能である。あるいは、照明装置１１Ｂからは第１照明光及び第２照明光を同時に照射し、カメラ１３に入射する照明光の波長域を第１照明光の波長域と第２照明光の波長域とで切り替え、あるいはカメラ１３の撮像素子１４における感度範囲を近赤外光の波長域と可視光の波長域とで切り替えることによっても、第１画像と第２画像とを撮像することができる。

【0037】

図２～図４の例では、搬送中のボトル２を対象としたが、静止するボトルが対象とされてもよい。印字部３等の検査対象の向きが不定である場合には、ボトル２をその中心線の回りに自転させ、印字部３等の検査対象が照明装置１１及びカメラ１３の側に繰り出される時期に合わせてカメラ１３にてボトル２を撮像してもよい。照明装置１１は常時点灯でもよいし、カメラ１３の撮像動作に同期して点灯又は消灯するように制御されてもよい。

【0038】

［制御系］
図１に戻って検査装置１の制御系について説明する。カメラ１３にて撮像された画像に基づいて印字部３を検査するため、検査装置１には処理ユニット２０が設けられている。処理ユニット２０は、一例として、ＣＰＵ及びその動作に必要な内部記憶装置等を含んだコンピュータユニットとして構成されている。処理ユニット２０には、画像処理部２１と、検査部２２とが設けられている。画像処理部２１及び検査部２２は、例えば処理ユニット２０のハードウエアと、ソフトウエアとしてのコンピュータプログラムとの組み合わせによって実現される論理的装置として設けられてもよいし、ＬＳＩ等の論理回路を組み合わせた物理的装置として設けられてもよい。

【0039】

画像処理部２１は、カメラ１３から出力される第１画像及び第２画像のそれぞれの画像信号を受け取り、検査部２２における検査にて使用する検査用画像を生成するための画像処理を施す。画像処理部２１が実施する画像処理は、第１画像と第２画像との間の明暗に関する差分の画像を検査用画像として生成する処理を含む。すなわち、画像処理部２１は第１画像中の各画素と第２画像中の各画素との明度の差を画素ごとに演算することにより、両側の明暗の差に応じた明暗分布を持つ差分画像を検査用画像として生成する。このような処理を実行することにより、画像処理部２１は画像処理手段の一例として機能する。その他にも、画像処理部２１は、印字部３とそれ以外の部分との明暗差が確保された検査用画像を生成するために適した各種の画像処理を実施してよい。例えば、画像処理部２１は、画像の明度、コントラスト等の補正処理等を実施してよい。

【0040】

検査部２２は、画像処理部２１にて処理された検査用画像に対応する画像信号を受け取り、印字部３の良否を所定のアルゴリズムに従って判別する。その処理は、例えば、印字部３に対応した固有の明度を持つ部分が検査用画像に出現しているか否かを判別する処理である。その処理を実行することにより、検査部２２は判別手段の一例として機能する。なお、印字部３の良否を判別するアリゴリズムは、検査用画像中の明暗差を利用する限り、適宜に構成されてよい。例えば、検査部２２は、検査用画像を二値化して印字部３を明部として抽出し、得られた印字部３の画像と、良品の印字部３の画像とを比較して印字部３の良否を判別してもよい。

【0041】

検査部２２における検査結果を出力するための手段として、処理ユニット２０には、検査結果を表示するモニタ２３、あるいは検査結果を記憶する記憶装置２４等が適宜に接続されてよい。出力手段としてプリンタが接続されてもよい。さらに、処理ユニット２０には、検査装置１のオペレータが適宜の指示を入力するためのキーボード、ポインティングデバイスといった各種の入力手段が接続されてよい。図１では、入力手段の図示が省略されている。

【0042】

以上のように構成された画像取得装置１０によれば、印字部３の可視光に対する遮光性、及び近赤外光に対する透光性を利用して、水滴等の影響を抑えつつ印字部３とそれ以外の部分との間の明暗差を十分に確保した検査用画像を取得することができる。また、検査装置１によれば、その検査用画像を利用して印字部３の良否を精度よく検査することが可能である。

【0043】

上述した画像取得装置１０を用いて取得した対象領域ＴＡの画像の例を図７～図９に示す。図７は所定の条件下でボトル２の対象領域ＴＡを撮像した第１画像の例、図８は同一の対象領域ＴＡを同一条件下で撮像した第２画像の例、図９は図７及び図８の画像の差分の画像である。図７の第１画像では、近赤外光が印字部（図８及び図９にて「２０．０５．０９」と読み取れる部分）を透過するために映っていない。印字部付近に付着した水滴部分は、近赤外光の散乱が生じることにより相対的に暗部として出現している。一方、図８の第２画像では印字部が暗部として出現し、それ以外の部分は第１画像と似通った明暗分布が見られる。図９の画像では、ボトルの影や水滴等がすべて相殺されて印字部のみが明るく残っていることが確認できる。

【0044】

なお、ボトルに充填した液体は黒色に近いので、可視光による第２画像（図８）ではボトル内の液体によって照明光が減衰されて暗く映るのに対し、近赤外光による第１画像（図７）では可視光よりも相対的に透光率が高いため明るく映っている。図９の画像では、液体部分の明度差の影響で液体部分が幾らか明るく残るが、印字部の検査には何ら支障がない。

【0045】

本発明は上述した形態に限定されず、適宜の変形又は変更が施された形態にて実施されてよい。例えば、検査対象の容器はＰＥＴ樹脂製のボトルに限らず、近赤外光及び可視光のそれぞれに対して透光性を有する容器であれば本発明を適用することが可能である。例えば、ポリプロピレン樹脂、あるいはポリエチレン樹脂製の容器に対して本発明が適用されてもよい。検査対象は印字部に限らず、容器の透光部との比較において、可視光の波長域で遮光性が高いものであれば検査対象として設定されてよい。透光部は容器の少なくとも一部にあればよく、検査対象はその透光部に設けられていればよい。

【0046】

上述した実施の形態及び変形例のそれぞれから導き出される本発明の各種の態様を以下に記載する。なお、以下の説明では、本発明の各態様の理解を容易にするために添付図面に図示された対応する構成要素を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

【0047】

本発明の一態様に係る画像取得装置（１０）は、可視光に対する透光性を有する透光部に、前記可視光に対する遮光性が前記透光部よりも高い検査対象（３）が設けられ、内部には液体が充填された容器（２）における前記検査対象の良否を検査するための検査用画像を取得する画像取得装置であって、前記検査対象を含む対象領域（ＴＡ）に対して、近赤外光の波長域の第１照明光と、前記可視光の波長域の第２照明光と、を照射することが可能な照明手段（１１；１１Ａ；１１Ｂ）と、前記容器を通過した前記第１照明光の波長域における前記対象領域の第１画像と、前記容器を通過した前記第２照明光の波長域における前記対象領域の第２画像とを撮像する撮像手段（１２；１２Ａ；１２Ｂ；１２Ｃ）と、前記第１画像と前記第２画像との間の明暗に関する差分の画像を前記検査用画像として生成する画像処理手段（２１）と、を備えたものである。

【0048】

本発明の一態様に係る画像取得方法は、可視光に対する透光性を有する透光部に、前記可視光に対する遮光性が前記透光部よりも高い検査対象（３）が設けられ、内部には液体が充填された容器（２）における前記検査対象の良否を検査するための検査用画像を取得する画像取得方法であって、前記検査対象を含む対象領域（ＴＡ）に対して、近赤外光の波長域の第１照明光と、前記可視光の波長域の第２照明光と、を照射する手順と、前記容器を通過した前記第１照明光の波長域における前記対象領域の第１画像と、前記容器を通過した前記第２照明光の波長域における前記対象領域の第２画像とを撮像する手順と、前記第１画像と前記第２画像との間の明暗に関する差分の画像を前記検査用画像として生成する手順と、を含むものである。

【0049】

本発明の一態様に係る容器の検査装置（１）は、上記態様に係る画像取得装置（１０）と、その画像処理手段（２１）にて生成された前記検査用画像中の明暗差に基づいて前記検査対象の良否を判別する判別手段（２２）とを備えたものである。また、本発明の一態様に係る容器の検査方法は、上記態様に係る画像取得方法によって検査用画像を取得する手順と、取得された前記検査用画像中の明暗差に基づいて前記検査対象の良否を判別する手順と、を含むものである。

【0050】

上記態様においては、近赤外光の波長域の第１照明光は容器の透光部のみならず検査対象も透過するため、第１画像では検査対象が暗部として出現しない。一方、可視光の波長域の第２照明光は容器の透光部を透過し、検査対象では遮光されるため、検査対象は明確な暗部として出現する。容器の水滴等は、近赤外光及び可視光の波長域のそれぞれにおける透過率や散乱の程度に応じて、第１画像及び第２画像に明暗差を伴って出現する。したがって、第１画像と第２画像との差分の画像としての検査用画像において、検査対象とそれ以外の部分との間に十分な明暗差を生じさせることができる。その検査用画像中の明暗差を利用して検査対象の良否を正確に判別して検査精度を高めることが可能である。

【0051】

上記態様において、前記照明手段は、所定の搬送経路（ＣＰ）上の第１位置（Ｐ１）の容器に前記第１照明光を照射するように設けられた第１照明手段（１５Ａ）と、前記搬送経路上の前記第１位置とは異なる第２位置（Ｐ２）の容器に前記第２照明光を照射するように設けられた第２照明手段（１５Ｂ）とを備え、前記撮像手段は、前記第１位置の容器を通過した第１照明光が入射するように設けられた第１カメラ（１３Ａ）と、前記第２位置の容器を通過した第２照明光が入射するように設けられた第２カメラ（１３Ｂ）とを備えてもよい。これによれば、第１位置にて第１照明手段及び第１カメラを用いて第１画像を撮像し、第２位置にて第２照明手段及び第２カメラを用いて第２画像を撮像することができる。容器に対する近赤外光の波長域の照明と、可視光の波長域の照明とを第１位置及び第２位置に分けて実施し、第１画像及び第２画像の撮像も第１位置と第２位置とで分けて実施するため、一方の位置における照明光が他方の位置における照明光に混ざって検査用画像中の明暗差が損なわれるおそれを排除することが可能である。

【0052】

前記照明手段（１１Ｂ）は、同一の検査位置（Ｐｉ）にある前記容器に対して前記第１照明光及び前記第２照明光の両者を照射できるように構成され、前記撮像手段は、第１撮像素子（１４Ａ）及び第２撮像素子（１４Ｂ）と、前記第１撮像素子が前記第１照明光の波長域の前記第１画像を撮像し、前記第２撮像素子が前記第２照明光の波長域の前記第２画像を撮像するように、各撮像素子の撮像対象となる波長域を選別する波長域選別手段（１６、１７Ａ、１７Ｂ；１８）と、を備えてもよい。これによれば、同一位置にて第１画像及び第２画像を撮像することができるので、照明手段や撮像手段の設置に必要なスペースを削減することが可能である。同一位置にて第１画像及び第２画像を撮像することにより、両画像の差分の画像を生成する際の位置合わせに要する手間を削減し、又は軽減することもできる。

【0053】

前記波長域選別手段は、前記検査位置の容器を通過した第１照明光及び第２照明光を、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子のそれぞれに向かうように分割する分割手段（１６）と、前記第１撮像素子に対しては前記第１照明光が導かれ、前記第２撮像素子に対しては前記第２照明光が導かれるように、分割された第１照明光及び第２照明光を波長域に応じて選択的に通過させるフィルタ手段（１７Ａ、１７Ｂ）と、を備えてもよい。これによれば、分割手段とフィルタ手段との組み合わせにより、第１撮像素子にて第１画像が撮像され、第２撮像素子にて第２画像が撮像されるように、各撮像素子の撮像対象となる波長域を選別することができる。

【0054】

前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子が互いに異なるカメラに設けられ、前記分割手段は前記カメラ外に設けられてもよい。これによれば、可視光から近赤外光にかけての波長域にわたる感度範囲を持つ一般的なカメラを使用する場合でも、第１撮像素子には第１照明光を、第２撮像素子には第２照明光を選択的に導き、第１画像及び第２画像を区別して撮像することができる。

【0055】

前記波長域選別手段は、前記検査位置の容器を通過した第１照明光及び前記第２照明光を、前記第１照明光が前記第１撮像素子に向かい、前記第２照明光が前記第２撮像素子に向かうように、波長域に応じて分光する分光手段（１８）を備えてもよい。これによれば、分光手段を用いて第１照明光と第２照明光とを分光するため、第１撮像素子には第１照明光を、第２撮像素子には第２照明光を選択的に導き、第１画像及び第２画像を区別して撮像することができる。

【0056】

前記分光手段、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子が同一のカメラ（１３Ｃ）内に設けられてもよい。これによれば、単一のカメラを用いて第１画像及び第２画像を撮像することができる。それにより、撮像手段の設置に要するスペースをさらに削減することができる。

【0057】

前記対象領域（ＴＡ）は、前記容器内の前記液体の液面よりも上方となる位置に設けられた検査対象を含むように設定されてもよい。これによれば、液面よりも上方に水滴等が付着している場合でもその影響を抑えて検査対象とそれ以外との間の明暗差が十分に確保された検査用画像を取得することができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 検査装置
２ ボトル（容器）
３ 印字部（検査対象）
１０ 画像取得装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ 照明装置（照明手段）
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 撮像装置（撮像手段）
１３ カメラ
１３Ａ 第１カメラ
１３Ｂ 第２カメラ
１３Ｃ カメラ
１４ 撮像素子
１４Ａ 第１撮像素子
１４Ｂ 第２撮像素子
１５Ａ 第１照明器（第１照明手段）
１５Ｂ 第２照明器（第２照明手段）
１５Ｃ 照明器
１６ ビームスプリッタ（波長域選別手段、分割手段）
１７Ａ、１７Ｂ フィルタ（波長域選別手段、フィルタ手段）
１８ 分光プリズム（波長域選別手段、分光手段）
２０ 処理ユニット
２１ 画像処理部（画像処理手段）
２２ 検査部（判別手段）
ＣＰ 搬送経路
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｐｉ 検査位置
ＴＡ 検査領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】