JPH0920003A - 印刷機制御システム用ビデオベースカラー検出装置 - Google Patents

印刷機制御システム用ビデオベースカラー検出装置

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JPH0920003A
JPH0920003A JP8160237A JP16023796A JPH0920003A JP H0920003 A JPH0920003 A JP H0920003A JP 8160237 A JP8160237 A JP 8160237A JP 16023796 A JP16023796 A JP 16023796A JP H0920003 A JPH0920003 A JP H0920003A
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シン ワン シン
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    • B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印刷機械のコントロールシステム用の、改良
された照明システムの提供。 【解決手段】印刷機械のコントロールシステム用のカラ
ー検出装置であって、視野領域を照明するために、スペ
クトルの可視並びに近赤外領域の光を供給するための、
複数のランプ取付け具と、カメラ組立体と、ここで該カ
メラ組立体は、該可視および近赤外領域の画像を捉える
ための多数のチャンネルと、該画像を結像するための少
なくとも一つのレンズとを含む、均一な光反射率をも
つ、校正用ターゲットと、該カメラ組立体の各チャンネ
ル内の該校正用ターゲットから捕捉された画像ができる
限り平坦になるように、該光の分布を調節するための手
段と、位置不変視野状態に相当する画像を得るために、
位置関連補償処理を適用する手段と、標準的な視野状態
の下で画像を得るために、カメラ値関連補償処理を適用
する手段とを有する上記カラー検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は印刷機用の制御システム
に関するものである。
【０００２】
【従来技術】過去においては、４種のプロセスインキ
（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）を印刷
機で使用して、色の全域にわたるコピーを生成してい
た。トラッピングを改善し、かつインキコストを節減す
るために、種々の下色除去技術(UCR) およびグレー成分
置換(grey component replacement: GCR) 技術が、色分
解処理において利用されている。これらのUCR およびGC
R 技術は、幾らかの印刷領域から、ある量の該シアン、
マゼンタおよびイエローインキを除去し、かつある量の
ブラックインキで置換する。従って、該ブラックインキ
はテキストばかりでなく、カラー像を形成するためにも
使用され、かくして印刷に使用されるインキの全体積を
減じている。様々な色分解装置の製造業者等が、何時こ
のブラックインキ置換を行うか、およびどの程度の量の
インキを置換するかを決定するために、種々のUCR およ
びGCR 技術を提案している。過去において、印刷室カラ
ー再現性能制御法は２つのカテゴリー、即ち「ターゲッ
トによる制御」法および「画像による制御」法に分けら
れていた。該「ターゲットによる制御」法では、一群の
カラー制御ターゲットが余白に印刷されている。装置、
例えばデンシトメータを使用して、これらターゲットの
カラー特性、例えば光学濃度を監視する。次いで、印刷
機を、これら制御ターゲットの所定の特性値からのズレ
の測定値に基づき調節する。品質管理のためのこの方法
の適用は、最終的な製品からこのターゲットを切断する
のに余分の工程が必要とされることから、廃物が生成さ
れ、かつ資源の浪費をもたらす。この方法は、また所定
の画像カラーが維持されるように、複写紙の色および多
孔度、インキカラーおよび他の印刷パラメータについて
の厳密な材料制御を必要とする。
【０００３】該「画像による制御」法では、製品コピー
(production copy) 上の印刷画像を、校正刷りと呼ばれ
る基準コピー上の印刷された画像と比較している。次い
で、該製品画像と該基準画像との間の差異に基づいて、
印刷機を調節する。このシステムはより融通性が高い。
というのは、このシステムは余分のターゲットを印刷す
る必要がないからである。該「画像による制御」法は、
また該「ターゲットによる制御」法よりも高精度であ
る。というのは、該製品および基準画像上の制御ターゲ
ットの測定された特性が同一であっても、幾つかの状況
の下では、これら２つの画像が異なるように見えるであ
ろうからである。従来は、該画像比較作業および印刷機
調節作業の両方を、印刷機のオペレータが実施してい
る。この生産性とカラー一貫性を改善するために、幾つ
かの自動印刷性能検査システムが、最近になって報告さ
れている。これらのシステムでは、オプトエレクトロニ
ック検出装置、例えば分光光度計、またはCCD カラーカ
メラを使用して、該カラー再現性を測定している。一般
的には、これら検出装置のバンド幅が、電磁スペクトル
の波長において、400 nm〜700 nmの範囲の可視領域に制
限される。しかしながら、可視領域内では、これら装置
が、ブラックインキを、シアン、マゼンタおよびイエロ
ーインキとの組み合わせにより生成されるプロセスブラ
ックから信頼性よく識別し、あるいは該ブラックインキ
またはシアン、マゼンタおよびイエローインキ全てを調
節すべきか否かを決定することは不可能である。これら
の装置、例えば分光光度計は、印刷されたカラーを正確
に測定することを可能とするかもしれないが、該UCR お
よびGCR 技術が関与しているために、該測定されたカラ
ー情報を、ターゲットなしに４色印刷のための該自動制
御を達成するために利用することは困難である。ターゲ
ットを使用しない制御法は、測定すべき画像における点
を選択する必要があるか、あるいは多数の測定値を獲得
する必要がある可能性があろう。カメラシステムは、多
数の測定値を獲得することを可能とし、同時にターゲッ
トが印刷されない場合にある利点を与える。
【０００４】制御性能は、部分的には測定の一貫性に帰
せられるので、この一貫性を保証するための手段を準備
することが必要となる。正確にこの印刷機を制御するた
めには、このカメラをベースとするカラー検知システム
に対する２つの基本的な要件がある。これら２つの要件
は位置不変および時間不変性である。該位置不変要件
は、サンプルが該カメラ視野の何処に位置するかとは無
関係に、一貫した測定値を該サンプルから、確実に得る
ことを可能とする。該時間不変要件は、長時間に渡り、
単一のサンプルから反復して測定値を、確実に得ること
を可能とする。しかしながら、カメラ測定システムにお
いて使用されている多くの部品は、位置不変性ではな
い。例えば、レンズは、その中心領域において該レンズ
が透過する光と比較して、その境界領域においてはより
少ない光を透過する。通常は、一つのレンズの相対的な
照度は、観測角のコサインの４乗に比例する。このこと
は、観測角30°において、該相対的な照度は、該レンズ
の光軸に沿った値の僅かに50% に過ぎない。45°の観測
角において、該相対的照度は更に25% まで減少する。従
って、均一に照明された領域から得られる画像は、特に
該観察角が大きい場合には、より暗い角部分をもつであ
ろう。使用したガラスおよび表面皮膜の型に依存して、
暗い角部の問題は波長関連性でもある可能性がある。従
って、幾つかのカメラチャンネルは、他のカメラチャン
ネルよりも、一層大きな暗い角部の問題をもつ可能性が
ある。この暗い角部の問題を解決するために、高いダイ
ナミックレンジを維持し、かつ均一なターゲットを均一
に該カメラによって観測できるものとするためには、よ
り多くの光が、該カメラ視野の該角部領域において必要
とされる。
【０００５】多くの部品は時間不変性ではない。例え
ば、ランプの出力は供給される電圧および周囲温度の変
動に依存して変動する可能性がある。該カメラの前置増
幅器およびアナログ−デジタル変換回路の諸特性も、時
間毎に変動する可能性がある。該カメラレンズの虹彩の
設定も、振動によって変化する可能性がある。これら全
てのファクターが該システムの反復性を減ずる。該位置
不変および時間不変要件を達成し、かつ維持するために
は、これらの変動を補償する上で、標準的な観察状態が
必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
印刷機制御システム用の、改良された照明システムを提
供することるある。本発明の目的は、光補償を与える手
段を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、
均一な照明状態に対応する画像を与える装置を提供する
ことにある。かくして、本発明の目的は該照明システム
を校正し、かつ該印刷機制御システムに関する、位置に
無関係の測定値を与える感覚的均一照明状態(perceived
uniform lighting condition)を与える装置を提供する
ことにある。本発明の更なる目的は、以下の本発明の態
様に係わる説明において、および上記の特許請求の範囲
からより一層明白となるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的は、
印刷機制御システム用カラー検出装置によって達成さ
れ、該検出装置は、視野領域を照明するために、スペク
トルの可視並びに近赤外線領域の光を供給するための、
複数のランプ取付け具と；カメラ組立体と、ここで該カ
メラ組立体は、該可視および近赤外線領域の画像を捕捉
するための多数のチャンネルと、該画像を結像するため
の少なくとも一つのレンズとを含む；均一な光反射率を
もつ、校正用ターゲットと；該カメラ組立体の各チャン
ネル内の該校正用ターゲットから捕捉された画像ができ
る限り平坦になるように、該光の分布を調節するための
手段と；位置不変の視野状態に相当する画像を得るため
に、位置関連補償処理を適用する手段と；標準的な観察
状態に対応する画像を得るために、カメラ値関連補償処
理を適用する手段とを含む。
【０００８】
【実施例】図１を参照すると、本発明の印刷機11のため
の、全体的に参照番号10で示された制御システムが図示
されている。この制御システム10は、４チャンネルセン
サ21、該センサ21からの情報を処理するためのデータ変
換器23、および該印刷機11に対してインキを制御するた
めの装置25を有する。以下に明らかにされるように、該
４チャンネルセンサ21は紙、例えば該印刷機11用の紙ウ
エブの表面から反射された、電磁スペクトルの可視およ
び赤外線領域の両方におけるエネルギーを検出する。図
８に示したように、赤外線領域における電磁波は、可視
スペクトルよりも長い波長を有し、該可視領域における
電磁波の波長は約400 〜700 (nm)であり、かつ近赤外を
含む赤外線領域における電磁波の波長は800 nm以上であ
る。図２に示したように、該制御システム10は、紙シー
ト14を配置するための支持体12を有し、該シート14上に
は画像または指示16があり、該シート１４は、該シート
14を照らすための対向する一対のライト18および20の下
に配置されている。このシステム10は、第１のビデオカ
メラまたはセンサ22を有し、該センサは該シート14から
のインキの、電磁スペクトルの可視領域、例えば赤、緑
および青、またはシアン、マゼンタおよびイエローにお
ける属性を検出するための、および別々のラインまたは
リード24、26および28を介して該検出された情報を適当
なデジタルコンピュータ30またはランダムアドレス可能
なメモリー(RAM) および読み取り専用メモリー(RPM) を
もつ中央処理装置に送るための４チャンネルを有する。
ここで該コンピュータまたはCPU 30は適当なディスプレ
イ32を有する。かくして該インキの３つの別々のカラー
属性は、該シート14からカメラ22によって検出され、か
つ該コンピュータ30に記憶し並びにそこで処理するため
に、該コンピュータ30のメモリーに受け入れられる。
【０００９】該システム10は、また第２の白／黒ビデオ
カメラまたはセンサ34をも有し、該センサは可視領域の
光における電磁波の波長よりも長い波長をもつ、該電磁
波スペクトルの該赤外線領域における、該インキの属性
を検出するように、フィルタ50をもつ。かくして、この
カメラまたはセンサ34はシート14からの赤外情報を検知
し、かつ該検知した情報をリード36を通してコンピュー
タ30に伝送し、該赤外情報を該コンピュータ30に記憶
し、かつ該コンピュータで処理する。規格化された赤外
(IR)反射の割合対ドット面積の割合を図７のチャートに
示した。このチャートから、シアン、マゼンタおよびイ
エローインキの赤外反射率がドット面積の割合の関数と
して、顕著な変化を示さないことが分かる。しかしなが
ら、ブラックインキの正規化された赤外反射率はドット
面積の割合の関数として、顕著な変化を示し、かつ0%ド
ット面積に対する100%IR反射の正規化された値から、10
0%ドット面積に対応する約18% IR反射率まで変動する。
従って、該ブラックインキを容易に検知でき、また電磁
波の赤外線領域における他のカラーインキと識別するこ
とができる。
【００１０】図２に示すように、該シート14は印刷され
た画像または印(indicia) 16を含むことができ、該印は
該印刷機11の通常の印刷工程により得られ、製品または
カレントコピー(current copy)と呼ばれる。更に、基準
コピーと呼ばれ、印刷された画像または印40を含む、前
の基準印刷工程からのシート38を、該カメラ22および34
の背後の支持体12上に配置して、該シート38から反射さ
れるエネルギーを検知し、かつ該検知した情報をコンピ
ュータ30のメモリーに送り、以下に説明されるように、
コンピュータ30に記憶させ、かつそこで処理する。かく
して、カメラまたはセンサ22および34は、該カレントコ
ピーまたはシート14および該基準コピー及びシート38の
両方を検出するのに使用できる。該カメラ22および34に
よって供給される該情報を、該コンピュータ30上のフレ
ームグラバーボード(frame grabber board) における適
当なアナログ−デジタル変換器によってデジタル情報に
変換する。かくして、コンピュータ30は、カメラまたは
センサ22および34によってシート14および38から検出さ
れた情報に対応するメモリー内に記憶されたデジタル情
報について動作する。図３を参照すると、本発明の印刷
機11のための制御システム10のブロック図が示されてい
る。図示されているように、まず４色印刷機11の４種の
インキ（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）
を予めセットし、その後通常のインキセッティングで印
刷機11により印刷を行い、かくして図示の如く製品また
はカレント印刷コピーを製造する。図２のカラーおよび
白／黒ビデオカメラまたはセンサ22および34は４チャン
ネルセンサ21として機能して、該カレント印刷コピーの
画像を捕捉し、次いでこの情報をデジタル情報に変換し
た後に、該情報をコンピュータ30のメモリー内に入れ
る。
【００１１】次に、「インキ分離工程」23を利用して、
該４チャンネルセンサ21によって捕捉された赤、緑、青
およびIR画像を、４つの別々のシアン、マゼンタ、イエ
ローおよびブラックインキ画像に変換する。これらは本
物のコピー(live copy) 上に与えられた対応するインキ
の量を表す。この「インキ分離工程」23は、数式、デー
タルックアップテーブルまたは他の適当な手段を使用し
て、該データ変換作業を実施することができる。同様な
工程が該基準コピーにも適用される。まず、４チャンネ
ルセンサ21を使用して、該基準コピーから赤、緑、青お
よびIR画像を捕捉する。次いで、該「インキ分離工程」
23を利用して、本物のコピー上に与えられた対応するイ
ンキの量を表すシアン、マゼンタ、イエローおよびブラ
ックインキ画像を得る。図示されているように、該製品
コピーのインキ画像を、該コンピュータ30によって該基
準コピーのインキ画像と比較して、該シアン、マゼン
タ、イエローおよびブラックインキ各々のインキ分布の
変動を検出する。インキ分布における測定された差異
を、次にコンピュータ30により処理して、インキ制御工
程における該印刷機11のキーまたは他の装置を制御する
ための指示を得、かくして該基準コピーにより近い適合
性をもつであろう更なるコピーを得るために、該印刷機
に対するインキ調節の指示を得る。インキ交換の指示は
印刷機11に自動的に与えることができ、あるいはオペレ
ータは該インキカラー属性の指示を利用して、例えば該
キーを使用したインキ導入速度の調節等の印刷機11の設
定を実施できる。
【００１２】過去において、４種の処理インキ（シア
ン、マゼンタ、イエローおよびブラック）を印刷機で使
用して、カラー全般にわたるコピーを生成していた。こ
れらシステムにおいて、該ブラックインキは、テキスト
のみならず、カラー画像をも生成するのに使用されてい
た。画像システムによる制御においては、製品コピーの
印刷像を、校正刷りと呼ばれる基準コピー上の印刷画像
と比較し、かつ該印刷機を、該製品画像と該基準画像と
の間の差異に基づいて調節する。しかしながら、可視領
域内においては、シアン、マゼンタおよびイエローイン
キの組み合わせにより作られるプロセスブラックから、
該ブラックインキを高い信頼度で区別し、あるいは該ブ
ラックインキまたは全てのシアン、マゼンタおよびイエ
ローインキを調節すべきか否かを決定することは不可能
である。該４チャンネルセンサ21は、可視領域の３チャ
ンネルにおける属性を検知するばかりでなく、センサ21
の該第４のチャンネルが赤外線領域における属性を検知
して、ブラックインキを含む、インキの正確な量を決定
し、該校正刷りを正確に再生する。この印刷機制御シス
テムは、４チャンネル検出器またはセンサ21を使用し
て、紙表面、例えば該シート14および38の表面、あるい
は該印刷機11の紙ウエブから反射されたエネルギーを検
出する。ここで３チャンネルは電磁波スペクトルの可視
領域にあり、また１つのチャンネルは赤外線領域にあ
る。この制御システム10は該検知装置21の出力を、一群
の変数（これらは該シアン、マゼンタ、イエローおよび
ブラックインキの何れかに関する、該紙上に与えられた
インキの量を表す）に変換するための装置23および該４
チャンネル印刷機11を調節して、該カラーの一貫性を維
持するための、該変換装置23に応答する装置25を有す
る。
【００１３】好ましい態様において、該赤外チャンネル
のバンド幅は、800 nm〜1100nm（これは近赤外線領域の
一部である）の範囲内であり得、またこれは通常のシリ
コン検出器と適合する。但し、赤外チャンネルの動作波
長は1100nmよりも長波長であり得る。少なくとも３つの
別々のチャンネルを、赤、緑および青(RGB) 、またはシ
アン、マゼンタおよびイエロー(CMY) あるいは他のカラ
ーに対応し得る、可視領域で利用される。該可視領域に
おける各チャンネルのバンド幅は70nm未満、100 nmより
大、あるいはその間の任意の値であり得、その透過バン
ドに多重バンド、例えばマゼンタを有するチャンネルも
含まれる。該検出装置21は、以下に説明されるように、
単一のエレメント検出器、一次元（線形）検出器、２次
元（領域）検出器または他の適当な検出構造の何れかに
より構成できる。この検出装置は、既存の装置に付随的
な赤外チャンネルを付加することにより、RGB カラーカ
メラまたはデンシトメーターに赤外チャンネルを付加す
ることにより、あるいは例えば分光光度計に赤外測定能
を付加することにより、動作バンドを赤外線領域にまで
拡張することによって組み立てることができる。使用す
る光源18および20は、該センサの動作バンドおよび感度
に依存して、可視領域および赤外線領域の両方におい
て、十分な複写エネルギーを与える。
【００１４】該検出装置21から出力される全ての可能な
値は、ベクトル空間を形成するのに使用できる。例え
ば、赤、緑、青および赤外チャンネルを有する該検出装
置21から出力される全ての可能な値は４次元ベクトル空
間：R-G-B-IRを形成し、該ベクトル空間はセンサ空間S1
と命名され、該検出装置21からの各出力は該センサ空間
S1中のベクトルと呼ばれ、該センサ構造に必要とされる
次元の最小数は４である。かくして、図９に示すよう
に、集合ｓ1 の要素ｅ11及びｅ12が与えられ、集合ｓ1
の要素ｅ11は、製品又はカレント印刷コピーを検知する
検出装置21からの出力に対応するｖ11であり、また、集
合ｓ1 の要素ｅ12は、基準コピーを検知する検出装置２
１からの出力に対応するｖ12である。本発明によれば、
製品又はカレント印刷コピーに印刷された画像は、セン
サ空間の基準コピーの印刷画像と比較し、少なくともセ
ンサ空間の可視領域における少なくともすべてのチャン
ネルについて〔L.C.S −R.C.S 〕＜デルタであるよう
に、本物のコピーL.C.S と基準コピーR.C.S との間の差
が予め定められた許容レベルデルタ内である場合には、
製品又はカレント印刷コピーは定義により受入れ可能と
いうことになる。変数の集合を、与えられた面積に与え
られるインク量を表すものと定義する。例えば、変数
Ｃ、Ｍ、Ｙ、及びＫの集合を、与えられた面積のシア
ン、マゼンタ、イエローおよびブラックインキの量を表
し、又はその関数であるとして定義してもよい。この変
数の集合は、インキ容量、平均インキフィルム厚、ドッ
ト寸法、又は、紙面の与えられた面積内のインキ量に関
連する他の量に対応していてもよい。この変数の集合に
よって形成されるベクトル空間は、インキ空間Ｓ2 と称
され、インキ空間Ｓ2 は、４色印刷機１１について４次
元を有する。かくして、図９を参照し、要素ｄ11及びｄ
12の集合Ｓ2 が与えられ、集合Ｓ2 の要素ｄ11はインキ
空間ｓ2 における製品又はカレント印刷コピーと関連す
る変数と対応するベクトルｖj1であり、また、集合Ｓ2
の要素ｄ12はインキ空間Ｓ2 における基準コピーと関連
する変数と対応するベクトルｖj2である。
【００１５】図９を参照し、集合Ｓ2 の要素ｄ11及びｄ
12又は４次元インキ空間を、集合Ｓ 1 の要素ｅ11及びｅ
12又は４次元のセンサ空間に、前向き伝達関数と称され
る変換ファイを、図９及び図１０に示すように写像する
ことができる、少なくとも１つの伝達関数又は変換ファ
イが存在する。各集合Ｓ1 及びＳ2 の部分集合は、重な
り合っていても又は同じであってもよい。前向き伝達関
数を、基準としてシステムに保存したりＣＲＴスクリー
ンに表示したりすることができる、プルーフ画像（proo
f image)を生成することができるソフトプルーフシステ
ムにおいて使用してもよい。更に、図９を参照すると、
逆伝達関数と称される伝達関数を用いて、４次元のセン
サ空間の集合Ｓ1 の要素ｅ11及びｅ12を４次元インキ空
間の集合Ｓ2 の要素ｄ11及びｄ12に写像することができ
る、少なくとも１つの伝達関数又は逆変換ファイ-1が存
在する。かくして、センサ空間又は集合Ｓ1 の製品画像
(productionimage)及び基準画像の両方は、図９及び図
１０に示すように、点ごとに逆伝達関数ファイ-1を適用
することによって、インキ空間又は集合Ｓ2 に写像する
ことができる。
【００１６】インキ空間Ｓ2 における製品画像と基準画
像との間の差は、かくして、図１１に示すように、シア
ン、マゼンタ、イエローおよびブラックインキのそれぞ
れのインキ分布の差を表している。インキ空間Ｓ2 の本
物の画像と基準画像との間の差は、どの印刷ユニットを
調節すべきか、上下のどの方向に調節すべきか、及び調
節すべきインキ量を示す。石版又は凸版印刷におけるイ
ンキ入力率、フレキソ印刷又はグラビア印刷におけるイ
ンキの一貫性、石版印刷における水入力率、又は上記の
いずれの温度等の印刷機のパラメーターを、インキ空間
Ｓ2 における製品画像と基準画像との間の差に基づいて
調節するように、適切な印刷制御方式を開発してもよ
い。本発明によれば、印刷機調節は、自動制御システム
１０により、印刷機オペレータだけにより、又は自動制
御システム１０と印刷機オペレータとが関わりあって達
成される。また、センサ装置２１を、印刷機１１の印刷
ウエブを直接監視する（印刷機上で検知）ために使用し
てもよく、又は、印刷機の折り機から収集された印刷物
を監視する（印刷機の外で検知）ために使用してもよ
い。分解撮影工程からのデジタル画像、又はフィルム／
プレート画像を入手できる場合には、検出装置２１の基
準コピーの画像を、前向き伝達関数ファイによって電気
的に生成することができる。電気的に生成された基準
は、メイクレディータイム(make ready time) を短縮す
るために、印刷機１１の活字を組むのに使用してもよ
い。
【００１７】カラー複製の質を、印刷工程全体を通じ
て、異なる印刷機における異なる印刷工程を通じて又は
異なる時間で維持することができる。かくして、閉ルー
プ自動カラー複製制御システムを、更なるカラー制御タ
ーゲットなしで形成してもよい。インキ、紙及び他の印
刷パラメーターの変更は、基準コピーの合致における結
果が総体的に可能な限り最大になるように補償される。
図４に示すように、カメラ又はセンサ２２は、回転中に
赤、緑及び青等の所望の色Ｆ1 、Ｆ2 、及びＦ3 のみを
透過するフィルターを有する回転フィルター部材５２と
関連し、カメラ又はセンサ２２が、色Ｆ1 、Ｆ2 、及び
Ｆ3 を、カレント印刷工程から又は基準印刷工程のいず
れかからの印刷物から、順番に又は別々に検知して記録
してもよい。更に、フィルター部材５２は、赤外線領域
における印刷物から反射したエネルギーを検知し、かつ
記録するために、赤外線（IR) フィルターＦ4 を有して
もよい。カメラ又はセンサ２２によって、フィルターか
ら受け取った情報は、コンピュータ又はＣＰＵに記録さ
れ、上述のようにインキを制御するために、所望のデー
タを形成するのに使用してもよい。図５に示す他の形態
において、上述の如く、格納及び処理用のコンピュータ
３０に情報を供給するため、カメラ又はセンサ２２は、
印刷物から反射された光エネルギーを、ビデオカメラに
おける電気エネルギーに変換する組み込み式フィルタ
ー、すなわち、可視領域における異なる色である赤、緑
及び青、及び赤、及び外線領域における近赤外線エネル
ギーであるＦ1 、Ｆ2 、Ｆ3 及びＦ4 、(IR)を有するＣ
ＣＤを、備えていても良い。
【００１８】本発明のカメラ又はセンサ２２の他の実施
例を図６に示し、同様の符号で同様の部分を示してい
る。この実施例において、カメラ又はセンサ２２は、印
刷物から反射された入射光を、第１ＣＣＤ１については
赤外線、第２ＣＣＤ２については赤等のＦ1 、第３ＣＣ
Ｄ３については緑等のＦ2 、及び第４ＣＣＤについては
青等のＦ3 に分離するためのビームスプリッタを有す
る。この実施例において、適当なプリズム、レンズ又は
鏡を、光のビームスプリッティングを達成するために利
用し、種々のＣＣＤにおいて所望の色を得て、上述のや
り方で、コンピュータ３０における格納及び処理のため
にコンピュータ３０に情報を供給してもよい。勿論、他
の適当なカメラ又は検出装置を、所望の色を悦ために利
用してもよい。かくして、電磁波の可視領域における色
等の異なる３つの属性、及び印刷されたインキのための
電磁スペクトルの赤外線領域における属性を確実にする
印刷機１１用の制御システム１０が提供される。制御シ
ステム１０は、４つのチャンネル装置におけるこれらの
４つの属性を利用して、印刷機１１において使用するた
めのインク色を指示しかつ制御する。
【００１９】かくして、カレント印刷工程中に取り出し
たシートから、また基準印刷工程から取り出したシート
から色を検知し、その後、検知された情報を利用して、
印刷機１１のインクの設定を変更し、基準工程とカレン
ト印刷工程とで同じ色の再現性を得てもよい。このよう
にして、印刷機１１によって、基準工程の後の工程数に
かかわらず、またもし望むなら、印刷工程中連続的に使
用したとしても、色の一貫した質を維持することができ
る。印刷機制御システム用のカメラを基礎とするカラー
検出装置は、通常、１組のランプ取付け具とカメラ組立
体とを備える。印刷工程を精密に制御するために、この
カラー検出装置は、位置不変量及び時間不変量計測値を
提供すべきである。しかし、多くの要因が、システムの
一定性及び再現性に影響を与える。レンズは、中心と境
界とで不均一に光を通す。ランプ取付け具によって生成
された光量は、時間によって変化する。画像センサの感
度は、また、温度変化及び古くなることにより狂いが生
じてしまう。装置及び調節工程が、このカメラを基礎と
するカラー検査システム用の標準的な視野状態を提供す
るのに必要となる。図１２に示すように、４チャンネル
カメラ組立体１０８が画像を捕捉するのに使用されてい
る。しかし、図５又は図６に示すような、一体化された
4-チャンネルカメラは、現時点では未だ商業的に提供さ
れていない。図２に示す２つのカメラでのアプローチ
は、この４チャンネルカメラ１０８を再組み立てするの
に都合の良いやり方を提供する。この実施例では、カラ
ーカメラを、赤、緑、及び青画像を捕捉するために使用
し、また、近赤外線画像を捕捉するためにモノクロカメ
ラを使用する。これらの４つのカメラチャンネルのそれ
ぞれは、通常、ＣＣＤ画像センサを有する。このカメラ
組立体の作動波長領域は、４００nmから約１０００nmま
でである。これは、可視光スペクトルの領域の約２倍で
ある。他の光学部品のように、レンズの光透過特性は、
波長に関連している。たとえ２つのカメラと２つのレン
ズを使用するにしても、４つのカメラチャンネルのそれ
それについて標準的な視野状態が確立されるのを確保す
るのに、特別な照明準備がしばしば必要となる。また、
この標準的な視野状態は、２つの異なるカラー検査シス
テムの間の測定の一貫性を維持するのに必要とされる。
【００２０】図１２及び図１３に示すように、好ましい
光源は、第１群のランプ１００と第２群のランプ１０２
とを有し、可視領域（４００〜７００nm）及び近赤外線
領域（７００〜１０００nm）の両方で光を提供する。ラ
ンプ１００又は１０２の２つの群のうちの少なくとも一
方は、可視領域又は近赤外線領域のいずれか一方である
単一の領域のみで作動し、両方では作動しない。例え
ば、ランプの第１群は、可視領域及び赤外線領域の両方
において出力する。これは、４００〜１０００nmスペク
トル全体をカバーする。ランプの第２群１０２は、赤外
線領域（７００〜１０００nm）おいてのみ出力する。ハ
ロゲンランプは、所望の４００〜１０００nmスペクトル
において、エネルギーが高く、２つのランプ群１００及
び１０２において使用することができる。あるハロゲン
ランプは、１０００nmより長い波長の望まないエネルギ
ー出力を減少させるフィルターを有する。コンスタント
カラーコーティングを備える、ゼネラルエレクトリック
社によって販売されているランプMR16は、そのようなラ
ンプの１例である。図１４に示すように、エネルギー出
力を、光フィルターを使用することによって、所望のス
ペクトル領域に制限することができる。適当な厚さを有
するSCHOTTFG3フィルター等の、テンパードカラー温度
補償フィルター(tempered color temperature compensa
tion filter)を、第１ランプ群１００の前方に使用し、
近赤外線領域まで延びるエネルギーを有する標準Ｄ５０
光源を提供する。第２群１０２におけるランプには、可
視光を遮断し、他方、７８０nmより長い赤外線光を透過
させるため、SCHOTT LP78 フィルター等のテンパードフ
ィルターを嵌めることができる。雑音が生じる部品を少
なくするために、これらのハロゲンランプを駆動するの
に、直流電源を使用することができる。
【００２１】可視領域及び赤外線領域の両方で十分なエ
ネルギーを提供する限り、キセノンランプ等の他の光源
を使用することができる。ランプの寸法が小さい必要は
ない。大きな物理的寸法を有するランプをも使用するこ
とができる。リニアランプは、光出力が大きな面積にわ
たって存在する装置の一例である。図１２及び図１２ａ
に示すように、可視及び近赤外線領域において均一な反
射光を有する校正ターゲット１０６が、矩形カメラ視野
領域１０４の下に位置決めされる。もし、平坦且つ平滑
であり、更に、材料含有物が粒状でなく、均質であるな
ら、紙のブランクシートを校正ターゲット１０６として
使用することができる。この種の紙は一般的でなく、質
を維持することが困難であるので、特別に校正ターゲッ
トを作ることができる。均一な灰色の校正ターゲット
を、４００〜１０００nmに平らなスペクトル曲線を有す
るように、種々の塗料及び表面変更薬剤を用いて作るこ
とができる。このターゲットの光沢は、基準コピー又は
製品コピーを印刷するのに使用する紙のブランクシート
の光沢と類似している。図１２及び図１３に示すよう
に、校正ターゲット１０６は、ターゲット面がカメラ１
０８の光軸線に対してほぼ直角であるように、４チャン
ネルカメラ１０８の視野１０４に位置決めされる。光源
は、ターゲットからの直接の反射を少なくするために、
カメラ光軸線に対して４５度をなして設けられている。
視野の外の残りの面全体は、つや消しの黒色に塗布され
ている。
【００２２】カラーモニターで見るように、特定の画素
値が顕著になるようにディスプレールックアップテーブ
ルが作られる。これにより、オペレータはカメラ値にお
ける小さな変化を識別し、光がターゲット面の上になる
ようにランプを調節して、より均一に見えるようにす
る。ルックアップテーブルを用いた上記の考察法(viewi
ng method)を使用して、第１群のランプ１００を調節し
て、緑の画像の不均一性を最小限にする。これは、ラン
プ１００を異なる位置に向け、もし反射鏡がある場合に
はそれを再調節し、又はメッシュスクリーン材又はニュ
ートラル密度フィルター(neutral density filter)を使
用することによって、光分布パターンを変化させること
によって行われる。不均一性は、赤及び青の画像につい
て確認する。赤及び青の画像の光分布パターンが緑の画
像より顕著に異なる場合には、個々のランプのスペクト
ル出力及びフィルターを確認し、もし必要であれば補正
する。第１群のランプ１００を変えず、第２群のランプ
１０２を調節して、赤外線画像の不均一性をも最小限に
する。標準偏差及び平均値のような各画像の統計を、こ
の操作を補助するのに使用することができる。複画像
が、この光の状態のもとで校正ターゲット１０６から捕
捉される。画像は個々の画素ノイズを取り除くために平
均化される。近隣平均化手法(neighborhood averaging
technique)が、すべての空間周波数ノイズを取り除くの
に使用される。最も高い画素値を各平均化された画像内
で得る。中間的画像がこの値を平均化された画像の各画
素値によって割ることによって作られる。次いで、中間
的画像の各画素にゲイン因子定数、例えば、８ビット画
像では１２８を掛ける。これによって、各４チャンネル
について光補償画像が作られる。
【００２３】補償処理は、関心のある画像を光補償画像
で掛けることによって始められる。次いで、この乗数を
ゲイン因子によって割る。この作業の目的は、暗い領域
の画素値を、最も明るい領域の画素値と等しいレベルに
上げることである。結果として得られた画像は、均一な
照明状態のもとで見たかのように、関心のある画像に相
応する。また、上記の補償目標は、最も明るい領域の画
素値を最も暗い領域の画素値と等しいレベルまで低くす
ることによって達成することができる。上記の位置関連
補償処理を校正ターゲット１０６から捕捉される画像に
適用することによって、結果として得られる画像がより
均一になる。この補償処理が他のいかなる捕捉画像に適
用されるときには、ターゲットが感覚的均一照明状態に
よって照らされたかのような、画像の画素値が提供され
る。これは、ターゲットが視野内で移動するとき、画像
の特徴が一定の画素値を維持することを意味する。かく
して、この位置と関連する補償は、このカラー検出装置
に、位置不変視野状態を提供する。ランプ及びエレクト
ロニクスのドリフティングによって生じる変化を小さく
するために、グレースケール校正ターゲットを使用する
ことができる。図１６に示すように、グレースケール校
正ターゲット１１０は、異なる暗さを有する１２の工程
からなる。最も暗い工程及び最も明るい工程は、それぞ
れ、印刷工程中遭遇する最も高い密度及び使用される最
も白い紙を表す。このグレースケールに含まれる工程数
は、要求される精度に基づく。通常、１０〜３０工程で
十分である。このターゲットを作るのに使用される材料
は、平らなスペクトル曲線を有する。
【００２４】この複工程ターゲットを作った後、４００
nm〜１０００nmの範囲の波長にわたって、各工程からの
光反射率を測定する。次いで、各カメラチャンネルの帯
域内で、各工程について平均反射率を演算する。次に行
うことは、最も明るい工程についての所望のカメラ値を
決定する。この値は、幅広いダイナミック・レンジを提
供するのに十分に高いが、典型的な視野状態のもとでの
カメラ飽和(camera saturation) を防止するのに十分に
低く選択すべきである。通常、検出装置は、光入力と信
号出力との間に、例えば、リニア又は対数関係等の既知
の関係を有する。かくして、他の工程の所望のカメラ値
を、それに応じて演算することができる。１２工程ター
ゲットの平均反射率及び所望のカメラ値を示す代表的な
データを表１に示す。システムの設定中、絞り又はカメ
ラゲインを調節し、最も明るい工程から得られたカメラ
値を所望の値にできるだけ近づける。絞り又はカメラゲ
イン設定をロックし、変化してしまう可能性をなくす。
下記は、部品ドリフティングによって生じるいかなる影
響をも除去するように、この複工程ターゲットを利用し
た補償処理を示す。
【００２５】このグレースケールターゲットからの画像
を捕捉する。ストレイ・ライトを少なくするために、灰
色のターゲットの後ろに黒色の背景を使用すべきであ
る。この画像に位置関連補償を適用する。各チャンネル
及び各工程について、表１に示すように、カメラ値を得
る。各カメラチャンネルについて、所望のカメラ値及び
計測されたカメラ値をグラフに描く。青チャンネルデー
タの例を、図１７に示す。各データ値は、図１７のグラ
フの点を表す。グラフのこれらの点を結ぶことによっ
て、マッピングを作ることができる。また、リニア関係
を示すために、細い点線を図１７に含めている。このマ
ッピングは、データルックアップテーブルによって、容
易に実行することができる。他のチャンネルについての
マッピングは、同様なやり方で作ることができる。上記
の処理は、生じうる部品のドリフトを補償するために、
周期的に行うべきである。かくして、このカメラ値に関
連する補償は、時間不変視野状態を提供し、システムの
反復性を向上させる。位置関連補償を、次いでカメラ値
関連補償を適用することにより、標準視野状態を確立す
ることができる。位置不変及び時間不変要件が充足され
る。
【００２６】かくして、本発明によれば、標準視野状態
をカメラに基礎をおくカラー検出装置に対して提供する
ことができ、印刷機制御システムにおいて改善された結
果を提供する。上記の詳細な説明は明確な理解のためだ
けを目的とし、不要な限定を意味するものでななく、当
業者に自明な変更であると理解されたい。
【００２７】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の印刷機用の制御システムのブロック図
である。
【図２】図１に示した該システムの模式的な図である。
【図３】図１に示した該制御システムのブロック図であ
る。
【図４】本発明の該制御システム用の、カメラまたはセ
ンサの模式的な図である。
【図５】本発明の該制御システム用の、カメラまたはセ
ンサの別の態様に係わる模式的な図である。
【図６】本発明の該制御システム用の、カメラまたはセ
ンサの更に別の態様に係わる模式的な図である。
【図７】IR反射率の正規化された割合を、印刷されたシ
ート内のドット領域の割合に対してプロットしたチャー
トである。
【図８】可視スペクトルおよび赤外スペクトルを包含す
る電磁波のスペクトルの模式的な図である。
【図９】センサスペースおよびインキスペース用の一群
のエレメントのブロック図である。
【図１０】本発明の制御システムと組み合わせた、セン
サスペースおよびインキスペースのブロック図である。
【図１１】該印刷機を調節するための該制御システムの
ブロック図である。
【図１２】該印刷機制御システム用の照明配列の模式的
な図である。
【図１３】カメラ装置の視野内に配置された校正ターゲ
ットの模式的な図である。
【図１４】該照明配列における２群のランプの出力強度
を示すチャートである。
【図１５】ランプと共に使用した２つのフィルタの透過
率(%) を示すチャートである。
【図１６】多段校正ターゲットの模式的な図である。
【図１７】測定されたカメラ値と所定のカメラ値との間
のマッピングを示す図である。
【符号の説明】
１０ 制御システム １８ ライト ２０ ライト ２１ ４チャンネルセンサ ２２ センサ ３０ コンピュータ ３４ センサ １０８ ４チャンネルカメラ組立体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ニーメス アメリカ合衆国 イリノイ州 60561− 4126 ダリアン ティンバー レーン 802

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 印刷機制御システム用カラー検出装置で
    あって、 視野領域を照らすために、スペクトルの可視並びに近赤
    外線領域の光を供給するための、複数のランプ取付け具
    と、 カメラ組立体と、ここで該カメラ組立体は、該可視およ
    び近赤外線領域の画像を捕捉するための多数のチャンネ
    ルと、該画像を結像するための少なくとも一つのレンズ
    とを含む、 均一な光反射率をもつ校正用ターゲットと、 該カメラ組立体の各チャンネル内の該校正用ターゲット
    から捕捉された画像ができる限り平坦になるように、該
    光の分布を調節するための手段と、 位置不変視野状態に対応する画像を得るために、位置関
    連補償処理を適用する手段と、 標準的な視野状態の下で画像を得るために、カメラ値関
    連補償処理を適用する手段と、を含む、上記カラー検出
    装置。
  2. 【請求項２】 該ランプ取付け具が第１群および第２群
    のランプを含む、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 該第１群および第２群のランプの少なく
    とも一方が、該可視および赤外線領域から選択される一
    方のスペクトル領域のみにおいて動作する、請求項２記
    載の装置。
  4. 【請求項４】 各群の該ランプが、更に該ランプによっ
    て生成される光を濾波するための手段をも含む、請求項
    ２記載の装置。
  5. 【請求項５】 該カメラ組立体が４つの別々のチャンネ
    ルをもつ、請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 該４つの別々のチャンネルが、赤、緑、
    青および近赤外チャンネルである、請求項５記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 該赤、緑、青および近赤外チャンネル
    が、取り付けられた１個のレンズをもつ、一体化された
    ４チャンネルカメラを使用して構成されている、請求項
    ６記載の装置。
  8. 【請求項８】 該赤、緑、青および近赤外チャンネル
    が、カラーカメラおよびモノクロカメラを使用して組み
    立てられ、該カラーカメラが該赤、緑および青チャンネ
    ルを提供し、かつ該モノクロカメラが該近赤外チャンネ
    ルを提供し、該カラーおよびモノクロカメラ各々が取り
    付けられた１個のレンズをもつ、請求項６記載の装置。
  9. 【請求項９】 該カメラ組立体の該多数のチャンネル各
    々が電荷結合素子イメージセンサを含む、請求項１記載
    の装置。
  10. 【請求項10】 該カメラ組立体の光軸が、該視野領域の
    表面に対してほぼ垂直である、請求項１記載の装置。
  11. 【請求項11】 該光が、該カメラ組立体の該光軸に対し
    て約45°の角度をなして該ランプ取付け具から射出され
    る、請求項１記載の装置。
  12. 【請求項12】 該校正ターゲットが紙製のブランクシー
    トを含む、請求項１記載の装置。
  13. 【請求項13】 該校正ターゲットが塗装された作業面を
    有し、該作業面が該紙製のブランクシートの光沢および
    明度と類似する、請求項１記載の装置。
  14. 【請求項14】 該校正ターゲットが、少なくとも400 nm
    〜1000nmの波長範囲において、実質的に平坦なスペクト
    ル反射率曲線をもつ、請求項１記載の装置。
  15. 【請求項15】 該調節手段が、該視野領域の選択された
    部分における該光の照明を変更する手段を含む、請求項
    １記載の装置。
  16. 【請求項16】 該照明変更手段が、メッシュスクリー
    ン、ニュートラルフィルターまたは該視野領域の選択さ
    れた部分に当たる該光の量を減ずるための他の手段から
    なる群から選択される、請求項15記載の装置。
  17. 【請求項17】 該調節手段が、該視野領域の選択された
    部分における該光のスペクトル内容を変更するための手
    段を含む、請求項１記載の装置。
  18. 【請求項18】 該視野領域が矩形である、請求項１記載
    の装置。
  19. 【請求項19】 該調節手段が、該視野領域の中心部分に
    おけるよりも、４つの角部領域各々において該光のより
    強力な照明を与えるための手段を含んでいて、該レンズ
    の境界領域を介する低い光透過率を補償する、請求項18
    記載の装置。
  20. 【請求項20】 該調節手段が、該可視および近赤外線領
    域から選択される少なくとも一方の領域に対する別の照
    度調節を与える手段を含んでいて、該可視および近赤外
    線領域における該レンズの異なる光透過特性を補償す
    る、請求項１記載の装置。
  21. 【請求項21】 該調節手段が、該カメラにより得た画像
    を可視化するためのディスプレイ手段と、該画像の強度
    変化をより顕著にするための、プログラム可能なカラー
    ディスプレイルックアップテーブル手段とを含む、請求
    項１記載の装置。
  22. 【請求項22】 該位置関連補正処理が、該校正ターゲッ
    トから得られた画像から補正画像を生成するための手段
    と、該補正画像を実像に適用して、位置不変状態に対応
    する画像を得る手段とを含む、請求項１記載の装置。
  23. 【請求項23】 該カメラ値関連補正処理が、グレースケ
    ール校正ターゲットおよび照明、レンズ設定およびカメ
    ラエレックトロニクスのうちの１以上の変化により引き
    起こされた画像の変動を補償するための手段を含む、請
    求項１記載の装置。
  24. 【請求項24】 印刷機における制御システムに対して、
    感覚的均一照明状態を与える装置であって、 第１群および第２群のランプと、ここで該ランプは可視
    および近赤外線領域の光を提供する、 該ランプにより発生する光を濾波するための手段と、 均一な校正ターゲットと、 該ターゲットからの該可視および近赤外線領域における
    画像を捕捉するように配置された４色カラーカメラと、 該光の分布を変更する手段と、 該捕捉された画像からノイズを除去するための手段と、 光補正を与える手段と、を含むことを特徴とする、上記
    装置。
  25. 【請求項25】 印刷機における制御システムに対して、
    感覚的均一照明状態を与える装置であって、 可視および近赤外線領域の光を発生するための手段と、 校正のために使用するターゲットと、 該可視および近赤外線領域の画像を捕捉するための手段
    と、 該光を調節し、かつ光補正を与えて、均一な照明状態を
    得るための手段と、を含むことを特徴とする、上記装
    置。
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