JP4394585B2 - 印刷物の所定の一部分から画像を認識して評価するための装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、印刷物の所定の一部分から画像を認識して評価するための装置と方法に関するものである。

印刷における工程管理においては、通常、印刷する枚葉紙またはウェブの印刷範囲外の部分にテストパターンを印刷したコントロールストリップを作成する。このコントロールストリップの縦方向は、印刷用紙の搬送方向に対して横に走っているが、このコントロールストリップには、縦方向に規則的に繰り返し現れる測定フィールドのセットが含まれており、各測定フィールドは、印刷品質の特性を表現する一つの特定のパラメータをそれぞれ測定できる。

代表的な構成は、たとえば４色印刷においては、墨、シアン、マゼンタ、イエローのフルトーンカラーで印刷された測定フィールドが順に並んでおり、それぞれの色濃度測定が可能である。このような色濃度測定を基に、インキングシステム内のインクサプライに関する情報を得ることができ、印刷機始動時にそれを最適化できる。運転中には、これらの測定値は、求められる基準値が守られているかを監視して報告するために使われる。このとき、測定フィールドが規則的に繰り返されるのは、印刷用紙の幅全体にわたってインクサプライが均一になされているかを点検する必要があるからである。測定フィールドの規則的な間隔は、印刷機のインキングシステム内の印刷用紙幅をどのようにゾーン分割するかにより異なる。

基本的に規則的なこれらのフィールドには、その印刷工程に特徴的なその他の値を測定するためのその他のフィールドを追加することができ、これらその他のフィールドは、同じ間隔またはその他の間隔で、または、不規則な間隔で配分することができる。

印刷機におけるこのような測定のためには、測定器を配置することが知られているが、その測定器の主なコンポーネントは、印刷物を照らすための光源、印刷物の一部分から画像を撮影するために印刷物に向けられたカメラ、電子的評価ユニットである。このとき、上記の印刷物の一部分には、先に述べたようなコントロールストリップが含まれている。カメラは電子的面画像センサを有しており、評価ユニットは認識された画像をこれから読み取り、そこから、印刷されたカラーの濃度値など印刷物のパラメータを得る。このような装置と、これを動作させる方法については、特許文献１および特許文献２に記載されている。

影響を与えるパラメータを高精度で得るためには、このような測定を実施する際に複数のエラー原因を考慮し、それに対応した修正を行う必要がある。このようなエラー原因には、光強度ゼロに対する参照値の他に、光源から印刷物に照射された光の強度、さらに特に測定時に画像センサに捉えられる散光がある。

光電子センサの暗電流、つまり、照明なしで出される出力信号を考慮するために、ブラックレファレンス、つまり完全に黒色の面に対応する画像を撮影して適切な方法で画像評価に取り入れることができる。さらに、白い面、つまり印刷していない面から発する光の強度も画像評価に影響を与えるが、これは、特に色の濃度において非常に重要なパラメータに関係するからである。

特許文献１には印刷機に配置された測定装置が記述されているが、この測定装置の側面の印刷用紙の移動路の外側に黒と白のレファレンス面が一つずつ配置されており、それぞれの拡散反射スペクトルは正確に把握されている。画像センサのキャリブレーションのために装置の使用開始時には、両方のレファレンス面のそれぞれから複数の画像を撮影し、これを基にゼロポイントおよび強度の最大値を評価ユニット内でインタラクティブに調整する。その他の方法として、特許文献２においては、ブラックレファレンスとしてカメラの対物レンズを覆った状態で撮影した画像または照明なしで黒い面を撮影した画像が、ホワイトレファレンスとして印刷用紙の未印刷部分に照明を当てて撮影した画像が提案されている。

測定精度に大きな影響を与えるエラー原因には測定時の散光がある。つまり、画像センサのセンサエレメントに、このセンサエレメントに割り当てられていない、印刷物の測定フィールドの面の一部分からの光が捉えられることである。そのため、画像センサに捉えられる散光の量を測定して、この画像センサからもたらされた強度信号を処理する際に、適切な修正を行う努力がなされる。

特許文献１では散光データ認識のための特別なテストパターンを用意し、事前にこのテストパターンの画像を複数撮影し、そこから補正曲線を計算し、そこから、カラー測定フィールドの画像処理の際に散光の影響を除去するための修正率を引き出すことが提案されている。

特許文献２ではこれとは異なり、撮影した画像にデジタルフィルタを使用することにより散光の影響を除去している。このときのフィルタ係数は、コントロールストリップ内にカラー測定フィールドとともに含まれる黒／白エッジにおける強度移行を基にして複雑な数学的方法で計算される。このとき、いわゆるぼけ関数、つまり理想的な黒／白エッジの光の散乱によるくずれの数学モデルを基にする。

印刷物の特性付けにおいて測定フィールドを縮小するための既知のコンセプトは、全体的に複雑で時間がかかることが想定される。したがって、印刷作業中に使用するには、比較的短い測定間隔でしか行えず、そうすると、少なくとも印刷機内で工程制御するための測定データ評価に疑問が生じる。また、印刷作業開始前に散光データの認識と比較および修正パラメータの設定を一度しか行わないとなると、長い作業中における測定データ精度も保証されない。
欧州特許第０７４１０３２Ｂ１号明細書 独国特許発明第１９５３８８１１Ｃ２号明細書

この技術状況を鑑みて、本発明の課題は、できるだけ装置に負担をかけずに、印刷機内で印刷物を作成する間に高精度かつ高速度で印刷物のパラメータを計算することを可能にする、印刷物の所定の一部分から画像を認識して評価するための装置と方法を提供することである。

この課題は、本発明の請求項１の特徴を持つ装置および請求項９の特徴を持つ方法により解決できる。好ましい実施形態は従属請求項２〜８および１０〜２３に記載されている。

本発明の装置の特徴は、カメラの光学距離内において、調査対象の印刷物とカメラ内に収められている面画像センサとの間に絞りが配置されており、これが画像センサの一部を遮ることにある。これによりセンサのこの部分には散光のみが当たることになる。電子的画像センサの有効面のサイズは比較的小さいため、遮られた部分に当たる散光は、遮られていないセンサ部分に当たる光における散光の割合を比較的正確に表していると言える。

特に好ましいのは、絞りの形と配置が、絞りにより遮られた画像センサの部分が調査対象である印刷物の一部分の画像認識に使われる画像センサの有効部分に対して位置的に隣接してつながるようになっている場合である。この場合、画像センサのこの両方の部分の位置的な隣接状態と、それぞれに当たる散光の量とは特によく一致する。このとき、位置的に隣接しているとは、有効部分から光を遮る部分までの距離が、画像センサ全体の大きさに対して小さいということを意味する。この距離は、有効部分の、光を遮る部分に一番近い端に対する垂直な広がりより短いことが望ましい。隣接状態において可能な最も密接な形は、この２つの部分が直接接して隣接することであるが、これは必ずしも必要ではない。

認識する印刷物の一部分、つまり測定フィールドが全体的に帯状である場合、必要上、これに使用する画像センサの有効部分も帯状となる。この場合、画像センサの遮られた部分も同様に帯状であり、帯状の有効部分に平行に位置するべきである。このとき両方の帯状部分の幅は同じであることが望ましい。

測定フィールドを画像センサに結像させるために対物レンズを使うことができるが、この場合、絞りは光路内において対物レンズの前に配置して、対物レンズ内においても絞りによる光路の二分割を有効にする必要がある。

センサに当たる散光量をあらかじめできるだけ抑えるために、カメラは、少なくとも内側を黒く塗ったケース内に収め、このケースで対物レンズと画像センサを取り囲み、これに隣接してまたはこの中に絞りも配置されていることが望ましい。

ケース内に配置されたコンポーネント、特に対物レンズが、印刷されたばかりの印刷物から発生する可能性のあるインク粒子により汚染されると、特に散光の高まりにつながることがあるが、このような汚染は、対物レンズから印刷物の方向に向かって圧縮空気流を供給することにより避けられる。このとき、対物レンズを守るために、圧縮空気供給が停止したときに閉じる機械的なキャップを念のために取り付けておくこともできる。

印刷物のパラメータとしてカラーインクの色濃度値を測定する場合は、偏光方向が互いに垂直になる偏光フィルタが、光源の後ろかつ対物レンズの前に配置されることが必要である。

本発明の第二の側面は、本発明の装置を使用する方法にある。画像センサの遮られた部分から読み取られた強度値を、遮られていない部分から読み取られた強度値から差し引くことにより、散光の影響を非常に有効に抑制することができる。この引算に必要な時間は非常に短いため、画像センサを読み取るたびに行うことができ、画像データ認識および処理のサイクル時間を有意に長引かせることはない。特に、散光参照データ決定のための特別な測定サイクルは生じない。

さらなる処理、つまり、影響を与えるパラメータ測定のために修正強度値を使用することができ、これにより散光の影響を最大限に除去することができる。

可能な限り高い測定精度に関して望ましいのは、ゼロポイントキャリブレーションのための手段と、強度最大値キャリブレーションのための手段とを組み合わせて散光を抑制することである。このために、照明なしで撮影された画像、望ましくは黒い測定フィールドの画像と、照明ありで撮影された白い測定フィールドの画像とを、黒および白の参照として利用することができる。もちろんこのためには測定用の印刷物上に設けられたコントロールストリップ内に白い測定フィールドが存在することが前提となる。ここでも、数学的演算として必要なのは原則的に簡単な引算のみである。

画像センサの両方の部分にある互いに平行な長方形の帯状部分については、これらを互いに隣接するセクションに分割することができ、これら遮られた部分のそれぞれのセクションが、遮られていない部分の隣接するセクションのための散光参照となる。これにより、互いに割り当てられた両方のセクションが位置的に密接に隣接することにより、散光発生率が特によく一致する。

目的にかなうようにするため、認識すべきそれぞれのパラメータは画像センサの一つのセクションにそれぞれ割り当てられており、そのために、このような各セクションには、印刷物のコントロールストリップの測定フィールドが正確に一つ結像される。この場合、画像センサの各セクションの強度信号の平均値を求めることにより、信号対雑音比を高めることができる。この関係において影響を与えるパラメータは、特に、撮影された測定フィールドの色濃度およびスペクトルである。

印刷機内で印刷物移動中に画像認識を可能にするため、光源を点滅させることが目的にかなっている。このとき、点滅光の強度と継続時間は、一方では、撮影対象のコントロールストリップが滞在する間だけカメラの撮影範囲に照明が当たるよう、他方では、照明が画像センサのダイナミックレンジに適応するように決定する必要がある。

本発明により達成できる高い測定頻度により、認識されたパラメータを利用して印刷機作動中に印刷機内の工程を制御することができる。特に、印刷機のインキングシステム内のインク供給制御に色濃度値を利用することができる。

そのために設けられたコントロールストリップの代わりに、印刷範囲の一部も画像センサに結像させ、画像センサで認識して、パラメータ計算のために評価することができる。それにより、コントロールストリップのために必要な面が節約でき、コントロールストリップを印刷物から取り去るために切断する必要もなくなる。この場合、測定フィールドは、印刷工程の前の工程、特にプリプレス工程からの情報により定義される。

以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

本発明の利用には、特性付けを行う印刷物上にコントロールストリップが設けられており、これは、枚葉紙印刷の際には各枚葉紙に、被印刷材料ウェブにはウェブ上に規則的な間隔で印刷されることが前提となる。このようなコントロールストリップ１の一部は図１に図示されている。コントロールストリップ１は印刷機内で印刷物の搬送方向を横切る方向に印刷されており、縦方向にはこれの長方形の測定フィールド２が規則的に並んでいる。

測定フィールドには、それぞれ特定のパラメータを測定技術的に認識するために設けられているさまざまなテストパターンが印刷されている。このようなテストパターンの典型例は、それぞれの色濃度を決定するための基本色、シアン、マゼンタ、イエロー、墨のフルトーン印刷である。また、たとえばラスタートーン値を得るための基本色のラスター印刷やカラーレジスターマークをテストパターンとして印刷している場合もある。測定フィールドの形態は印刷機によりそれぞれ異なるが、その印刷品質はコントロールストリップ１を使うことにより最適化され監視される。

いずれの場合もパターンシーケンスがコントロールストリップ１において規則的に繰り返され、印刷用紙の幅全体にわたって位置ごとの測定が行えるが、これは特に、印刷用紙の幅にわたるインキ供給の位置的分配という観点から、印刷機のインキングシステムにとって必要なことである。したがって図１に示された例では、７つのフィールド２が隣接して印刷されており、これが規則的間隔で繰り返されている。この７つのフィールドの個々のグループはそれぞれ一つの未印刷つまり白いフィールドで区切られている。この白いフィールド３は、後にも述べるが、残りの７つのフィールドにおいて測定された、発せられた光の強度値評価の際の白参照として使われる。

図１については、測定フィールド２に示された網掛けパターンが、実際に印刷されたテストパターンではなく、ただ個々のパターンが異なることを明示するために付けられていることに注意する必要がある。

図１のフレーム４は、テストパターン２の複数の周期を含む印刷物の部分を示しており、これは、本発明の電子的カメラ６により電位的に認識される可能性がある。図１では、認識可能部分全体のうち、測定ストリップ１とその周囲に含まれる部分のみが表示されている。認識可能部分の上端、つまり、フレーム４の上の水平エッジは、黒の横帯１５の下にあるが、この意味については後に説明する。実際、カメラ６が認識するのは、測定ストリップ１より少し幅広の一部分５のみである。この理由についても後に説明する。

図２に図示されたカメラ６は、メインコンポーネントとして、面センサである画像センサ７、印刷物１０の一部分５を画像センサ７に結像する対物レンズ８、印刷物１０から画像センサ７までの光路の大部分を囲うケース９を有している。図２においては、カメラ６の視野にちょうどコントロールストリップ１があり、これが画像センサ７に結像されている。

画像センサ７による画像認識は、印刷物１０の移動中に行われ、その移動方向は矢印１１で示されている。このために印刷物１０の照明用に設けられた光源１２があり、その光は光学レンズ１３によりカメラ６の視野に焦点が結ばれているが、この光源は点滅する。つまり、この光源は、カメラ６の視野内にコントロールストリップ１が滞在している間にそれぞれ短時間の光線を発し、それによりコントロールストリップ１のための瞬間撮影が行える。

コントロールストリップ１からカラー選択的な情報を得るためにはさまざまな可能性がある。たとえば、カラー画像センサ、つまり、カラー選択的画素を持つ画像センサ７を利用することができる。カラー選択性を実現するのは本発明の対象ではないため、ここでは詳述しない。

市販の面画像センサには通常、画素（ピクセル）の長方形マトリクスがあり、その縦横比率は、印刷用紙上での使用面積を最小限に抑えるために細長く作られているコントロールストリップ１の縦横比率より大幅に１に近いため、コントロールストリップ１の画像撮影のために必要なのは画像センサ７の有効面のうちわずかな部分だけである。この有効面は図３においてフレーム１０４で示されている。

このことは、本発明において、散光参照の撮影のために画像センサ７の一部を同時にコントロールストリップ１の画像とともにに使用することにより、利用されている。このためにカメラ６には絞り１４があるが、これは、対物レンズ８によりコントロールストリップ１に隣接する帯１５が結像される画像センサ７の一部を遮っている。図１の上面図の印刷物１０の上には、絞り１４の作用により画像センサ上に結像されなかった帯１５（以下散光参照帯１５と記載）が、これからわずかに離れて測定ストリップ１と平行に走る黒い横帯として示されている。後に説明する画像センサ７により撮影された画像を評価するために処理されるのは、測定ストリップ１と散光参照帯１５の結像のみである。

印刷物１０においては、測定ストリップ１の上エッジと散光参照帯１５の下エッジとの間に、未印刷帯１６がある。測定ストリップ１の下エッジと画像センサ７に結像された印刷物１０の一部分５の下端との間にはもう一つの未印刷帯１７がある。一部分５の下端の下にあり、図１では影がつけられている部分１８は、絞り１４の向かいに位置するカメラ６のケース８の部分により覆われるため、画像センサ７には結像されない。基本的に散光参照帯１５は測定ストリップ１に直接隣接することも可能である。

図３には、先に述べたカメラ６の構造により生じる印刷物１０の一部分５の結像が表示されており、これは、図１ではフレーム４で示されている。ここでは、画像センサ７の有効面の外側の端１０４は、図１に記された、印刷物１０の理論上最大認識可能範囲のフレーム４に対応する。コントロールストリップ１の画像１０１は、縮小されて画像センサ７に映る。カメラ６と画像センサ７は、印刷物１０に対して、端１０４のエッジが、帯の画像１０１の縦方向エッジに平行になるように配置されている。絞り１４により遮られる画像センサの部分は、図３では黒い横帯１１５として示されている。画像センサの移行部分１１８は使用されない、つまり読み取られない。読み取り用に設けられているのは、印刷物１０の帯状の一部分５が結像される画像センサ７の部分１０５および遮られた部分１１５のみである。

印刷物１０から画像センサ７までの光路内における散光は、ケース９の少なくとも内側を黒くすることや散光率の小さい対物レンズ８といった適切な手段を用いることで抑制できるが、いくらかの量の散光は不可避であるため、各測定フィールド２の結像１０２においても、対応する測定フィールド２から発せられたのではないわずかな量の散光があり、そのため、それぞれ測定フィールド結像１０２で測定された光の強度に悪影響を与える。散光によるこのような測定誤差は、強度測定の精度を大きく制限し、ひいては、強度測定データから計算される、印刷物１０の特徴を表すパラメータ決定の精度も制限される。

図４には、図３の点線Ｌの上から下にそって測定された光の強度の変化が定性的に表わされている。線Ｌは、印刷物１０の帯状の一部分５が結像されている画像センサ７の部分１０５を通るものであり、最初に、印刷物１０の未印刷、つまり白い部分１７が結像されている部分１１７を通る。次に、測定ストリップ１の結像を含む部分１０１が続く。このとき、線Ｌは、測定フィールド２Ａの結像１０２Ａを通る。さらに部分１１６が続くが、ここには、印刷物１０の未印刷、つまり白い部分１６が結像されている。ここに表示された部分１１６と１１７の幅は、ただの例に過ぎない。線Ｌは最後に、遮られた部分１１５に入る。図４の表示は、左から、部分１１７に線Ｌが入るところから始まり、右の、遮られた部分１１５内で終わっている。

図４には、画像センサ７で捉えられた線Ｌに沿った光の強度を２つの定性的曲線の変化で表している。このうち、線幅が細いほうの、上下している曲線Ｉ_Ｔは、散光を考慮しない理論的な強度変化を表しており、線幅が太いほうの連続した曲線Ｉ_Ｓは、散光を考慮した強度変化を表している。しかし、図４では、散光以外の誤差原因は考慮されていない。

白い部分１１７においては、両方の曲線Ｉ_ＴとＩ_Ｓは、最初のうちは、そこにおける強度測定値に対する散光の影響は無視できるほど小さいため、ほぼ一致している。白い部分１１７と、カラー測定フィールド２Ａの結像１０２Ａとの間のエッジにおいては、理論強度Ｉ_Ｔが急激に、必然的に低い値であるＩ_Ａまで低下する。この値Ｉ_Ａと白い部分１１７の値Ｉ_０から、カラー測定フィールド２Ａの正確な色濃度が計算できる。実際の強度Ｉ_Ｓにおいては、やはり必然的に低い値であるＩ_ＡＳまでは、散光により、急激に変化するのではなく連続的に変化するが、この値は、測定フィールド結像１０２Ａの中央部におけるフリンジ効果の減衰後も理論値Ｉ_Ａよりはいくらか高い。

測定フィールド結像１０２Ａの中央部における２つの曲線Ｉ_ＴとＩ_Ｓの差ΔＩ_Ｓは、画像センサ７がこの部分で捉えた散光、つまり、測定フィールド２Ａではなく印刷物１０のその他の部分に由来した光で、カメラ６の光路における散乱により、測定フィールド２Ａの結像１０２Ａの下の画素に到達した光の唯一の結果である。

細い白い帯１１６に移行する際、両方の曲線Ｉ_ＴとＩ_Ｓでは、強度は、部分１１７の場合と同じ値Ｉ_０に再び上昇するが、このとき、曲線Ｉ_Ｔにおけるこの上昇はやはり急激であり、曲線Ｉ_Ｓにおいては連続的であり、上昇の挙動は前述の低下の場合と類似している。

白い帯１１６と、絞り１４により遮られた帯１１５との間のエッジにおいては、再度、両方の曲線Ｉ_ＴとＩ_Ｓが低下するが、理論曲線Ｉ_Ｔにおいては絞り１４の遮り作用により帯１１５には光が到達しないはずであるためゼロの値に低下する。曲線Ｉ_Ｓにおいては前回と同様、低下は急激ではなく連続的であり、この場合も縁部分以外は、一定な、ゼロからさまざまな値にわたる残存強度Ｉ_ＢＳが残る。これは、カメラ６の光路内の散光により帯１１５には一定の残存光量が到達するからである。

示された例のように、測定ストリップ１の結像１０１と遮られた帯１１５とが比較的近接している場合、実際の強度Ｉ_Ｓの一定な残存値Ｉ_ＢＳが、遮られた帯１１５において、測定フィールド２Ａの結像１０２Ａにおける測定強度Ｉ_ＡＳと理論強度Ｉ_Ａとの差ΔＩ_Ｓに非常に近いと考えることができる。遮られた帯１１５で測定された値Ｉ_ＢＳを、カラー帯２Ａの結像１０２Ａで測定された値Ｉ_ＡＳから差し引くことにより、そこにおける理論値Ｉ_Ａを比較的正確に計算することができ、カメラ６の光路における散光により生じる測定誤差を大幅に除去することができる。つまり、以下に非常に近くなる。

Ｉ_Ａ＝Ｉ_ＡＳ−ΔＩ_Ｓ≒Ｉ_ＡＳ−Ｉ_ＢＳ （１）

散光修正を実施するための数学的コストは、短時間の計算だけですむ簡単な引算のみである。このことは、印刷機の作動中に運転パラメータをリアルタイムで制御する本発明の利用にとって本質的な意味がある。

測定ストリップ結像１０１の個々の測定フィールド像１０２内においては、通常は位置ごとの測定が必要なく、個々の測定フィールド像１０２は、それぞれ対応する測定フィールド２全体に割り当てられている一つまたは複数のパラメータ測定のためだけに利用されるため、先述の引算による誤差修正の前に、各測定フィールド結像１０２の画素全体の強度値の平均値計算が行われる。この平均値計算により、測定の信号対雑音比を有効に改善することができる。このとき、平均値計算には、測定フィールド結像１０２のエッジに生じるフリンジ効果を除外するために、それぞれ、強度の平らな中間部分のみが使われる。

意味的に同様のことが、散光参照帯１１５についても行われており、ここでは、測定部分と参照部分が位置的に近くなるように修正するために、散光参照帯１１５が多数の個別のセクションに分割されており、その幅Ｗはそれぞれ測定フィールド結像１０２の幅に対応しており、それぞれ散光参照帯１１５のセクションに隣接する各測定フィールド結像１０２に割り当てられている。平均値計算は、幅Ｗの個々のセクションごとの散光参照帯１１５内で行われ、測定フィールド結像１０２の各強度平均値から、それぞれ割り当てられた散光参照帯１１５のセクションの強度平均値が差し引かれる。

図４について上述された値はすべて、測定フィールド結像１０２Ａまたはこれに割り当てられた帯１１５のセクションを介して得られた値とするのが望ましい。たとえば結像された測定フィールド２Ａにカラーパターンが含まれていた場合など、測定フィールド結像１０２Ａ内において位置ごとの測定による評価を行おうとすると、この場合、評価対象の画像の質は、割り当てられた帯１１５のセクションの画素ごとの残存強度値Ｉ_ＢＳ（平均値）により改善することが可能である。この場合測定フィールド結像１０２Ａ内では平均値計算は行われない。

測定ストリップ１の縦方向にある個々の測定フィールド２は、必ずしも同じ幅Ｗでなくてもよいことに注意が必要である。さらに、その横方向、つまり図３の線Ｌの方向に伸びる測定ストリップ結像１０１と散光参照帯１１５の延長線も、そのほうが好ましければ必ずしも同じである必要はない。

その他の好ましい実施例においては、特別な印刷コントロールストリップを使用する必要はなく、それぞれ印刷範囲、つまり印刷用紙の実際の有効範囲の帯状の部分自身が測定され、事前に定義された適切な測定フィールドが評価される。

その他の好ましい実施例においては、測定システムは、その前に置かれた、たとえばプリプレスまたはその他の工程たとえば測定システム用に測定フィールドを検索する所定の基準にしたがった情報を分析する工程の画像準備により、適切な測定位置（縦および横）に関する情報を得ている。

センサエレメントの暗電流、つまり照明なしでセンサエレメントから送信される強度信号の影響を除去するために、規則的な間隔つまり望ましくは一つのコントロールストリップ１についてそれぞれ２回の撮影の間に常に、照明１２がオフのときに画像が撮影される。このとき、測定ストリップ結像１０１の認識用に割り当てられた部分だけでなく、参照帯１１５として用意されている部分も読み取られ、対応する強度値がゼロ参照値として保存される。

測定ストリップ結像１０１から得られた強度信号を評価する際に、個々の測定フィールド結像１０２の平均値計算が行われる場合、この平均値計算は、ゼロ参照値においても行われる。この場合、各測定フィールド結像１０２Ａについてただ一つのゼロ参照値Ｉ_ＡＤ（暗電流用の指数Ｄ）が保存される。割り当てられた参照帯１１５のセクションにおいても、セクションごとにただ一つのゼロ参照値Ｉ_ＢＤだけが平均値計算により求められ、保存される。

散光誤差の他に、暗電流により生じる測定誤差を除去するために、測定フィールド結像１０２Ａの実際の強度Ｉ_Ａ’を計算する際には、測定フィールド結像１０２Ａの強度測定値Ｉ_ＡＳおよび、遮られた参照帯１１５の割り当てられたセクションの強度測定値Ｉ_ＢＳから、それぞれのゼロ参照値Ｉ_ＡＤとＩ_ＢＤを差し引いて、以下の計算により実際の強度値Ｉ_Ａ’を求める：

Ｉ_Ａ’＝（Ｉ_ＡＳ−Ｉ_ＡＤ）−（Ｉ_ＢＳ−Ｉ_ＢＤ） （２）

この演算の順番は、式２について代数的に許容可能な変形が可能である。

色濃度は、印刷物１０の品質の特徴づけのための一つの重要なパラメータであるが、これは、印刷面の拡散反射強度と未印刷の印刷用紙の拡散反射強度の比率である。この目的のために、図１に示された測定ストリップ１には、規則的な間隔をおいて白い測定フィールド３が設けられている。

本発明においてはこの白い測定フィールド３は同時に、測定ストリップ１のその他すべての測定フィールド２と一緒にカメラ６により撮影され、画像センサ７上に測定フィールド結像１０３として現れる。これにより得られる強度信号は、その他すべての測定フィールド２で測定された強度信号と同様に前述と同じ演算を行い、それにしたがって式（２）を同様に使用して適切に修正した白強度Ｉ_０’を得る。次にこの白強度Ｉ_０’を使って色濃度を計算できる。

測定ストリップ１にそって複数の白フィールド３を配分することにより、印刷物１０の幅全体つまり測定ストリップ１の長さにわたって光源１２の強度に不均一性があっても、色濃度の計算値の精度に悪影響を与えないことが保障されるが、それは、各測定フィールド結像１０２の色濃度測定には、それぞれ隣接する白フィールド結像１０３の常に修正された白強度Ｉ_０’が使われるからである。さらに、白い測定フィールド３と印刷された測定フィールド２とを同時に撮影することにより、色濃度評価において光源１２から発せられた光の強度に時間的な変動があってもこれを補正できるが、それは、これによる白フィールド３の拡散反射は、印刷された測定フィールド２の拡散反射と同じ量になるからである。

印刷されたばかりの印刷物１０はインク粒子を発散している可能性があり、これがカメラ６のケース９内に存在するとそこの光路における散光の量を高め、また、対物レンズ８の表面に蓄積してそれにより永久的に散光を高める結果になる可能性がある。誤差原因としての散光をあらかじめ最小に抑え、その影響を補正する役割の負担を軽減するために、本発明では、カメラに圧縮空気コネクタ１９と圧縮空気ディストリビュータ２０が備わっており、これらを使ってケース９内でカメラ６が作動中には、対物レンズ８から開口部２１に向かう空気の流れが作られるが、これは図２では下向きの矢印で示されている。この空気の流れにより、ケース９内の光路に粒子、特に前述のインク粒子やホコリの粒子が留まることはなくなる。コネクタ１９に供給される圧縮空気自体にも粒子が存在せず、必要であればフィルタでろ過する必要があるのは当然である。

さらにカメラ６には対物レンズ８を守るために、カメラ６作動中にだけ開く物理的なシャッター２２が備わっている。シャッター２２の制御は、圧縮空気供給と連動しており、所定の最低過圧が存在する場合にのみこのシャッターが開き、過圧がこの最低過圧を下回ると自動的に閉じる。これは電子制御でも、また、シャッター２２と圧縮空気ディストリビュータ２０を直接空気圧式に連結することによっても行える。このようにして、作動中に圧縮空気供給が途絶えても対物レンズ８表面の汚染を防止することができる。

影響を与えるパラメータとして色濃度を計算するには、印刷物１０の光拡散反射を直接的な表面反射なしで測定する必要があるが、これには光源１２から印刷物１０までの光路およびそこから画像センサ７までの光路内にそれぞれ、偏光方向が互いに垂直となる偏光フィルタが必要となる。見やすくするために図２にはこのような偏光フィルタは図示されていない。

コントロールストリップを有する印刷物の一部分の上面図である。 本発明の装置のカメラの横断面図である。 本発明の装置の画像センサの上面図であり、図１の印刷物の一部分の結像を示す。 図３の線Ｌ上の光強度の理論値と実測値の変化を示すグラフである。

符号の説明

１ コントロールストリップ
２ 測定フィールド
３ 白いフィールド
４ フレーム
５ 一部分
６ カメラ
７ 画像センサ
８ 対物レンズ
９ ケース
１０ 印刷物
１１ 移動方向
１２ 光源
１３ 光学レンズ
１４ 絞り
１５ 参光参照帯
１６ 未印刷帯
１７ 未印刷帯
１８ 部分
１９ 圧縮空気コネクタ
２０ 圧縮空気ディストリビュータ
２１ 開口部
２２ シャッター
１０１ 測定ストリップ結像
１０２ 測定フィールド結像
１０３ 白フィールド結像
１０４ フレーム
１０５ 部分
１１５ 散光参照帯
１１６ 部分
１１７ 部分
１１８ 部分

Claims (21)

1. 印刷物（１０）の所定の一部分（１）から画像を認識して評価するための方法において、
   画像が、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）から、それぞれ一つの画像ポイントに対応するセンサエレメントが二次元に配置されている一つの画像センサ（７）を有する一つのカメラにより撮影され、
   この画像センサにより認識された一つの画像は、一つの評価ユニットにより読み取って処理をほどこされ、
   認識された画像を、前記画像センサ（７）の第１部（１０１）から読み取る際には第１の強度信号が読み取られるが、これには前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）から前記画像センサ（７）に直接送られた光および前記画像センサ（７）に到達した散光も含まれており、
   認識された画像を、前記画像センサ（７）の第２部（１１５）から読み取る際には第２の強度信号が読み取られるが、これには前記画像センサ（７）に到達した散光のみが含まれており、
   散光補正した第３の強度信号を得るために、前記評価ユニット内において第１強度信号から第２強度信号が差し引かれることを特徴とする、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）の画像を認識して評価するための方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記評価ユニット内において、前記第３の強度信号が、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）から前記画像センサ（７）の前記第１部（１０１）に到達した光の強度を基準とする値であることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法において、
   前記評価ユニット内において、第４の強度信号が、照明ありで得られた前記第３の強度信号から、照明なしで得られた強度信号を差し引くことにより作られること、また、この第４の強度信号が、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）から前記画像センサ（７）の前記第１部（１０１）に到達した光の強度を基準とする値であることを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、
   前記印刷物（１０）のパラメータを測定するために、前記画像センサ（７）の少なくとも一つの所定部分（１０３）から導き出される前記第３または第４の強度信号が、前記印刷物（１０）の非印刷部分（３）から返された光の強度を基準とする値であることを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、
   前記画像センサ（７）の前記第１部（１０１）の個々の一部分（１０２）がそれぞれ第２部（１１５）の隣接する部分に割り当てられ、また、前記第１強度信号から前記第２強度信号を差し引く際には、前記画像センサ（７）の前記第１部（１０１）の各一部分（１０２）の信号から、前記第２部（１１５）のそれぞれ割り当てられた一部分の信号だけが差し引かれることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、
   前記画像センサ（７）の前記第１部（１０１）の部分（１０２）ごとに評価ユニットにより少なくとも一つの前記印刷物（１０）パラメータが測定されることを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   前記画像センサ（７）の前記第１部（１０１）の各部分（１０２）が、前記印刷物（１０）の上の印刷範囲の外側に設けられたコントロールストリップ（１）の測定フィールド（２）に正確に割り当てられることを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記評価ユニットにより測定された前記印刷物（１０）のパラメータが、前記コントロールストリップ（１）の前記測定フィールド（２）の色濃度であることを特徴とする方法。
9. 請求項７に記載の方法において、
   前記評価ユニットにより測定された前記印刷物（１０）のパラメータが、前記コントロールストリップ（１）の前記測定フィールド（２）のスペクトル用の基準であることを特徴とする方法。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の方法において、
    前記印刷物（１０）が光源（１２）のフラッシュ光により照明を当てられ、その強度と時間は、前記印刷物（１０）が移動する間に前記画像センサ（７）により画像が認識できるように決定されることを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、
    印刷機運転中にこの印刷機により印刷された前記印刷物（１０）について実行される方法であり、前記評価ユニットは、測定した前記印刷物（１０）のパラメータをデジタル信号としてリアルタイムに印刷機の制御装置に伝送することを特徴とする方法。
12. 請求項６に記載の方法において、
    認識と評価のために前記画像センサ（７）の一部に結像された前記印刷物（１０）の所定の一部分（５）が印刷範囲の一部であることを特徴とする方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、
    測定フィールドが、プリプレスの画像を準備することにより決定されることを特徴とする方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置において、
    それぞれ一つの画像ポイントに対応するセンサエレメントが二次元に配置されている一つの前記画像センサ（７）を有する一つのカメラ（６）と、前記画像センサ（７）により認識された一つの画像を読み取って処理するための一つの評価ユニットとを備え、
    前記カメラ（６）の光路内には前記画像センサ（７）の所定の部分（１１５）を遮る絞り（１４）が配置されていることを特徴とする、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）の画像を認識して評価するための装置。
15. 請求項１４に記載の装置において、
    前記絞り（１４）により遮られた前記画像センサ（７）の前記部分（１１５）が、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）の画像（１０１）を認識するために設けられた画像センサの有効部分（１０５）に対して場所的に隣接して延在するような形状で、前記絞り（１４）が配置されていることを特徴とする装置。
16. 請求項１４または１５に記載の装置において、
    前記画像センサ（７）の遮られた前記部分（１１５）と、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）の画像（１０１）を認識するために設けられた画像センサの有効部分（１０５）とが、互いに平行な長方形の帯状を呈していることを特徴とする装置。
17. 請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の装置において、
    前記絞り（１４）が前記カメラ（６）の光路内において対物レンズ（８）の前に配置されており、この対物レンズは、前記印刷物（１０）の前記所定の一部分（１）を結像するために前記画像センサ（７）上に設けられていることを特徴とする装置。
18. 請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の装置において、
    前記カメラ（６）が前記画像センサ（７）および対物レンズ（８）を囲むケース（９）を有しており、この中またはこれに隣接して前記絞り（１４）が配置されており、前記ケースの表面は少なくとも内側が黒色であることを特徴とする装置。
19. 請求項１８に記載の装置において、
    前記カメラ（６）は一つの圧縮空気コネクタ（１９）と一つの圧縮空気ディストリビュータ（２０）とを有しており、これらを通じて前記ケース（９）内部に圧縮空気を通すことにより対物レンズ（８）から押し出される空気の流れが作り出されることを特徴とする装置。
20. 請求項１９に記載の装置において、
    前記ケース（９）内には物理的なシャッター（２２）が配置されており、これが、前記圧縮空気コネクタ（１９）内の圧力が所定の値を超えた場合にのみ開くように前記圧縮空気コネクタ（１９）と接続されていることを特徴とする装置。
21. 請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の装置において、
    前記印刷物（１０）を照らすために一つの光源（１２）が備わっており、この光源と前記印刷物（１０）との間および前記印刷物（１０）と前記画像センサ（７）との間にそれぞれ一つの偏光フィルタが配置されており、その偏光方向は互いに垂直であることを特徴とする装置。

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