JP2000506967A - 光沢品質の検出 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 用紙のようなサンプルのサンプル面を照射し、それにより反射した光線の強度を記録することによりサンプル面の光沢品質を検出しうる基準を取得する方法と装置である。基本的には光沢小平面近似化の周知の原理に従ってサンプル面の光沢品質変動に対する数種類の調査を可能にする目的で、特に、サンプル面を像記録領域を通して制御された回転運動をさせるか、あるいはサンプル面の上で像記録領域を制御された回転運動をさせるかによってサンプル面８０を像記録領域４４において露出し、サンプル面の複数の空間的に良く画成された面部分から反射された光線の強度を前記回転運動の間数回記録させ、一方サンプル面内の面部分の位置とそれぞれの視角との関数として記録された光線の強度を表わす、ここでは像容量と定義されるものを提供するために像記録領域４４における面部分の位置と視角とを検出することが提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】 光沢品質の検出 本発明は、例えば用紙のようなサンプルの面を照射し、そこから反射されてく る光線の強度を記録することにより、サンプルの面の光沢品質を検出する基準を 提供する方法と装置とに関する。 例えば、ＬＷＣ紙のような紙製品の光沢は長きに亘って多数の種々の方法によ って測定されてきた。これらの方法の大部分を占め、かつ主たる標準的な方法は 大きな表面の面積に亘る平均の光沢レベルの測定に集中している。平均の光沢レ ベルは光沢品質の主観的な印象に役立つ唯一のパラメータではないので、光沢の 変動の知覚を含む、光沢品質を人間が評価するものとより良好に一致する評価方 法が必要とされる。 光沢現象、特に印刷された紙の現象を検討する際、、もしも紙の面が小さい平 坦な面要素、すなわち光沢小平面からなるモデル面によって近似化されるとすれ ば、光沢の変動が紙の面に対する個々の小平面の方向、および個々の小面の反射 された強度に基づいて決定されることにより光沢の変動の主たる特徴を記述しう ることが判明した。しかしながら、この光沢小平面による近似化に基づき光沢の 変動を検出する実際に使用しうる方法や装置は何ら提案されてきていない。 本発明の一つの目的は、前述の光沢小平面近似化の原理に従って、サンプルの 面の多数の種々の種類の光沢の変動の評価を実行するために効果的に使用しうる 前述の種類の方法や装置を提供することである。 本目的は請求の範囲に記載の特徴により達成される。 本発明の一局面によれば、サンプルの面は、サンプルの面を像記録領域を通し て制御された回転運動をさせるか、あるいは前記の像記録領域をサンプルの面上 で制御された回転運動をさせるかにより像記録領域において露出され、サンプル の面の複数の空間的に十分画成された面部分から反射された光線の強度が前記の 回転運動の間に数回記録され、同時にその位置を検出し、像記録領域におけるそ れぞれの面部分の視角を検出し、サンプルの範囲内の前記面部分の位置および視 角の関数として記録された光線の強度を表示する像容量と定義されるものを設定 する。 記録は前記回転運動の間、例えば像記録領域を通してサンプル面が回転運動す る間に実行されるので、視角を十分適合させて変動させることが可能である。す なわち、サンプル面から反射された光線が十分大きく変動する入射角で記録する ことが出来る。記録された光線の強度の像の容量を編集することにより種々の形 のサンプル面の光沢品質の評価を記録工程の間に、あるいは記憶された像の容量 に基づいて別途実行することが可能となる。 像記録領域において露出する前にサンプル面は特定の凹凸形状に持ってこられ ると、平坦なサンプル面と比較して、前記の回転運動と関連して視角が適当に大 きく広げられる。 サンプル面が円筒形であり、該円筒体をその中心軸の周りで回転させることに より記録領域において露出されると、サンプルは単純に機械的に回転するシャフ トの端部に装着することが可能で、そのため各面部分を容易に制御された状態で 像記録領域を通して運動させることが可能である。 本発明のその他の特徴並びに利点は請求の範囲および以下の説明から明らかと なる。 本発明を実施例を参照し、また添付図面を参照して詳細に以下説明する。 第１図は本発明による可能な一装置の斜視図、 第２図はサンプル面の小平面モデルを示す図、 第３図は像容量を簡素化して示す線図、 第４図は３個の小平面を示す、サンプルの面の一部領域の側面図、 第５図は本発明により簡素化した記録手順の前の第４図に対応する側面図、 第６Ａ図から第６Ｅ図までは簡素化した記録手順の間の各種のステップを示す 図、 第７図は本発明により、運動しているウエッブの光沢品質を検出するように配 置された装置の部分を概略的に示す図である。 本発明により光沢品質を検出しうる基準を取得するための、第１図に示す装置 は光源５０によって照射されているサンプル８０をカメラ６０の像記録領域にお いて露出するサンプルホルダ４０のための駆動装置２０を有する全体的にＬ字形 のアングル材のスタンド１０を含む。カメラにおいて記録された像は、サンプル ホルダ４０の駆動装置の制御も行なうようにされている、例えばパソコンのよう な像処理装置７０において処理される。 詳しく図示していないが、駆動装置２０はスタンド１０の垂直壁１４にしっか りと装着され、下記の仕方で垂直壁１４に支承された減速機構を介してサンプル ホルダ４０を駆動するステップモータ２２を含む。ステップモータ２２の出力軸 の第１のより小さい歯付きホイール２４が第１の無端の歯付きベルト２６を介し て第１のより大きな歯付きホイール２８を駆動する。歯付きホイール２８のシャ フトには第２のより小さい歯付きホイール３０が固定されており、該ホイール３ ０は第２の無端の歯付きベルト３２を介して第２のより大きな歯付きホイール３ ４を駆動する。 図示実施例においては、解像力が６０００ステップ／回転を有するステップモ ータが使用されており、減速機構は約１：４６の減速比を提供し、そのため歯付 きホイール３４のシャフト３６に直接接続されたサンプルホルダ４０は約２８０ ０００ステップ／回転の合計解像力を取得する。歯付きホイールおよび歯付きベ ルトのこのような配置によりサンプルホルダ４０の角度の遊びは高減速比にもか かわらず本明細書では無視しうる程度のレベルに維持出来るようにする。このよ うに、サンプルホルダ４０はシャフト３６の周りで小さい角度ステップだけ回転 することが可能である。シャフト３６の自由端は短軸を支持しており、該短軸の 円筒形の面４２において、その光沢品質を評価すべきサンプル面８０を有するサ ンプルが均一に当接して装着されている。円筒形面４２の半径は典型的には約８ ミリで良い。但し、第１図に示す肩付きのサンプルホルダ４０から明らかなよう にその他の半径を使用してもよい。長方形のＬＷＣ紙の印刷したものがここでは 典型的なサンプルの一例である。 光源５０とカメラ６０とは円筒形の面４２によって画成された像記録領域４４ を通して延びる垂直面にそれぞれの光軸を位置させて固定されている。像記録領 域に概ね一致する光軸の間の角度は湾曲した像記録領域全体がカメラ６０の概略 図示した像平面６６において投射することが可能である。 光源５０はランプハウジング５０とレンズ系５４とを含み、従来の顕微鏡用光 源から構成すればよい。 図示実施例において使用されるカメラ６０はＣＣＤタイプの像検出器（電荷結 合素子）と６０ミリの対物レンズ６４とを有するカメラハウジング６２を含む。 更に、像平面６６においてカメラによって記録された像記録領域４４の像が情 報を記憶したり、更に処理するようにケーブル７８を介して像処理装置７０のコ ンピュータ７２に転送されるような配置にされている。処理されつつある像はモ ニタ７６に示すことが可能で、像の処理は、コンピュータ７２およびケーブル７ ９を介してステップモータ２２を制御可能なキーボードのような入力装置７４に よって外部で制御可能である。像記録領域４４における短軸４２の金属面のよう な比較的高度の表面の木目細かさで湾曲した対象物を記録する静止モードにおい て、モニタ７６には湾曲した金属面のデジタル像が提供される。像は５１２Ｘ５ １２画素（ピクセル）の空間解像度を有しうる。必然ではないが、サンプル面を 像記録領域４４に出入りさせるようにサンプル面を前進させるためにステップモ ータが回転する必要のあるステップの数、すなわち増分は対応する値を有してお り、最後に述べた像の要領は５１２Ｘ５１２Ｘ５１２の像容量要素（voxels）を 有しうる。反射光線から得られる面の光沢は水平の光帯７５として像に上に現れ る。表面の光沢品質を単純に測定するのは帯７５であって、すなわち高度の表面 の木目細かさは粗い表面の木目細かさよりは狭い帯７５を発生させる。 紙の、特に印刷した紙の光沢品質を評価する場合、反射された光線の強度並び に角度広がり度を確認することが重要であることが時にはあり、その測定は雑誌 のあるページに印刷された情報を満足に確認するために最大の反射光線強度の角 度から離れる方向に雑誌のこのページをそれを見る人が傾かせるのに要する程度 の測定である。見る人にとって煩わしい反射した強い光線の広がり角度は、紙の 面８０が断続した光沢小平面Ａ、すなわち、光線の反射能力に関しては紙の期待 する、すなわち理想の直角面に対する傾斜の特定の、あるいは最も代表的な角度 を有するものと見なされうる小さい平坦な面領域からなるものであることが判る 第２図に概略図示されているもののようなモデルとして説明することが出来る光 拡散に主としてよるものであることが判明した。 以下の説明において、データはサンプル面の光反射性を表わすものとして使用 する予定の像容量、詳しくは関数Ｉｆ（ｘ，ｙ，ｚ）の形態で記憶される。第３ 図参照。Ｉ値は座標（ｘ，ｙ，ｚ）における記憶された光線の強度であり、ｘ− ｙの値はサンプル面内での位置を表わし、ｚの値は視角を表わす。 そのような像容量は本発明の装置および本発明の方法によって以下の仕方で編 集される。 第４図と第５図とは、サンプル８０の概略図と側面図であって、サンプル８０ はその説明と理解とを促進するために、像容量においてｘ−ｚ面（第３図）を編 集するために１個の寸法と見なすことが出来る３個の面部分Ａ１，Ａ２およびＡ ３から単に構成されるものと単純に見なしうる。このように、“帯”６６および ６７（第１図）のみがカメラ６０の像平面６６およびモニタ７６に表示される像 あるいは写真において記録される。 第５図に示す位置から始まって、例えば接着テープによってその上にしっかり と固定された円筒形面４２と均一に当接しているサンプル面８０は５回のステッ プで像記録領域４４を通して第６図に示すようにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの位置まで 進められ、そこで各位置において、一方では前記の像記録領域４４において、他 方においては面部分のそれぞれのｘ座標およびｚ座標において同時に位置する面 部分Ａ１，Ａ２，Ａ３から反射した光線の強度が記憶される。 このように、Ａの位置において、像容量はサンプル面８０内での面部分Ａ１に 関して位置Ｘ１と視角Ｚ１における光線の強度を表わす第１の要素を取得する。 Ｂの位置においては、サンプル面８０はさらに１ステップ前進しており、面部 分Ａ２が、先に面部分Ａ１が占めていた位置にある。面部分Ａ１は今では新しい 位置まで移動している。その結果、２個の別の要素１１２および１２１が像容量 に追加されており、これらの要素はそれぞれ面部分Ａ１およびＡ２の強度並びに それぞれの座標（Ｘ１，Ｚ２）および（Ｘ２，Ｚ１）（位置、視角）を表示して いる。 Ｃの位置において、サンプル面は対応する仕方で更に別のステップを前進して おり、そのため像容量は先に前進した面部分Ａ１およびＡ２からの分に加えて新 しく前進してきた面部分Ａ３からある要素を取得している。３個の全てのサンプ ル面は像記録領域内に位置している。このように、像容量はこの位置において対 角線要素１１３、１２２、および１３１を取得済みである。 終了ステップＤおよびＥにおいて、要素１２３、１３２および１３３が先行の 像容量の可視ｘ−ｚ平面と同様に完了する。 前述したものと同様に像平面６６の全幅に亘って全ての“帯”６７（第１図） を記録することにより完全な像容量が編集される。これは、全てのｙ座標の強度 が各位置Ａ−Ｅにおいて前記ｚ−ｘ座標の各対に対して記録されるように実行さ れることが好ましい。 この点に関して、先の説明では面部分がステップ毎に前進するものとして説明 したが、ステップモータ２２は連続して駆動されるモータに代え、像記録領域は カメラの短い露出により瞬間的に、あるいは適当に選択した間隔でストロボによ り記録、あるいは走査しうるものと言える。 要求に応じて、像容量は光沢の変動に関して所定のサーチ基準を満足する像容 量要素のみを保存することにより編集の間にリアルタイムで分析するか、あるい は別途分析するために像処理装置のコンピュータ７２に完全に記憶させておくこ とが可能である。前者の場合、そのようなサーチ基準を満足しない大量の要素が 拒絶され、メモリ容量と、可能性としてプロセッサの容量を、例えばビデオ処理 し、適当な要領でサーチヒットを提供するために解放することが可能である。後 者の場合、評価のための創出した基準に基づく各々の所望のタイプの光沢品質検 出に像容量全体が利用できる。 各面部分に対する最大の記録された光線強度、すなわち各対のｘ−ｙ値を提供 するこれらの容量要素のｚ値を抽出することは像の値を編集する間に直接実行可 能な光沢品質検出の一タイプの一例である。理想的な鏡面状の滑らかなサンプル 面である場合、これらのｚ−値は一定（光線は一方向のみに反射）であり、従っ て、像容量において平面Ｍ（第３図）のような平面を形成する。抽出されたｚ− 値の定数Ｍからの偏差、すなわち当該面部分と理想的な面との間の反射角の差異 がこのタイプの光沢品質検出方法における光沢品質の測定値である。面部分を近 似化して１個の光沢小平面を構成するものと見なしうるものとすれば、前述の偏 差は理想的な平坦な面に対する小平面の傾斜、例えば第４図に示す“理想的な 面”の直角度Ｎに対する角度Ｖ３における面部分Ａ３の傾斜の測定値である。 第７図は湾曲面、例えば実験室における、あるいは生産中の、運動しているウ エッブ８２の形態のサンプルの方向変換ロール８４領域における湾曲面において 実行しうる本発明による光沢品質検出の別のタイプを示しており、後者の場合は 、例えば高速印刷機での急速に運動している紙の光沢品質を検出しうることを基 準としている。この場合、像容量における平面が測定結果を像容量全体を検討す る場合よりも迅速に評価しうるようにする統計的基準として使用しうる。詳しく は、サンプル面前面８０（第６Ｃ図参照）が、第７図に概略図示するように毎回 記録することが可能であり、サンプル面は新しく記録する前にサンプル８３の新 しいサンプル面８０と交換され、毎回像容量において、例えばｘ＋ｚ定数のよう な、対角面における強度の値を取得する。この場合、個別のサンプル面８０にお ける望ましくない強度分布とサンプル面８０の間の望ましくない強度分布の変動 との双方が記憶されうる。 別のタイプの光沢品質検出方法は鏡面光沢度から外れた視角における光沢強度 に関するものである。この場合、強度Ｉが特定の限界値を上回るＩｍａｘのｚ− 値の周りのｚ−間隔（視角の間隔）を各画素に対してサーチ出来る。 限界値は、例えば観察者が紙面の印刷された情報をはっきりと確認し難い場合 の強度において選択すればよい。 本発明により提供される像容量から光沢品質を測定するその他の方法としては 、人間の感覚メカニズムに関する既知の情報に基づいた種々タイプの光学的濾過 方法を含みうる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 例えば用紙のようなサンプルのサンプル面を照射し、それにより反射さ れた光線の強度を記録することによりサンプル面の光沢品質を検出しうる基準を 取得する方法において、像記録領域（４４）を通してサンプル面（８０）を制御 された回転運動をさせるか、あるいはサンプル面の上で、かつその周りで像記録 領域を制御された回転運動をさせることによりサンプル面（８０）を像記録領域 （４４）に露出し、前記の回転運動の間多数回サンプル面の複数の空間的に十分 画成された面部分（Ａ）によって反射された光線の強度を記録し、一方同時にサ ンプル面（８０）内の面部分（Ａ）の位置およびそれぞれの視角の関数として記 録された光線強度を表わす像容量を編集するために像記録領域（４４）の各面部 分の位置を検出することを特徴とするサンプル面の光沢品質を検出しうる基準を 取得する方法。 ２． サンプル面（８０）を該面を像記録領域（４４）において露出する前に 特定の凹凸形に持ってくることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３． サンプル面（８０）が円筒形であり、該円筒形の面の中心軸（３６）の 周りで回転運動させることにより像記録領域（４４）において露出されることを 特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４． 前記回転運動をステップ的に行い、前記ステップの間に前記記録を行な うことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方 法。 ５． 光沢品質に対して定義された基準に従って光沢品質を別途検出するため に像容量をデータベースに記憶させることを特徴とする請求の範囲第１項から第 ４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６． 前記の回転運動の間反射された光線の強度を、各面部分から数回記録 することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の 方法。 ７． 前記回転運動の間反射された光線を、サンプル（８２）の複数のサンプ ル面（８０）の各面部分から１回のみ記録することを特徴とする請求の範囲第１ 項から第５項までのいずれか１項に記載の方法。 ８． 例えば用紙のようなサンプルのサンプル面を照射し、それによって反射 した光線の強度を記録することによってサンプル面の光沢品質を検出しうる基準 を取得するために請求の範囲第１項から第７項までに記載の方法を実行する装置 において、像記録領域を通してサンプル面を制御された回転運動をさせるか、あ るいはサンプル面の上で、かつその周りで像記録領域を制御された回転運動をさ せるかによって像記録領域（４４）においてサンプル面（８０）を露出する手段 と、前記回転運動の間にサンプル面の空間的に十分画成された多数の面部分（Ａ ）から反射された光線の強度を記録し、一方同時に、サンプル面（８０）内の面 部分（Ａ）の位置および各視角の関数として記録された光線強度を提供する像容 量を編集するために像記録領域（４４）における各面部分の位置を検出する手段 とを含むことを特徴とするサンプル面の光沢品質を検出しうる基準を取得する装 置。 ９． サンプル面露出手段が固定した光源（５０）と、回転駆動されるサンプ ルホルダ（４０）とを含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の装置。 １０． サンプルホルダ（４０）が、像記録領域（４４）において凹凸のサン プル面を有するサンプルを露出するような構造にされていることを特徴とする請 求の範囲第９項に記載の装置。 １１． サンプル面（８０）が円筒形であり、その中心軸がサンプルホルダ（ ４０）の回転軸（３６）と一致することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載 の装置。 １２． サンプルホルダ（４０）がステップモータ（２２）によって駆動され ることを特徴とする請求の範囲第９項から第１１項までのいずれか１項に記載の 装置。 １３． 前記記録手段が検出した情報を像処理装置（７０）まで送るようにさ れているカメラ（６０）を含むことを特徴とする請求の範囲第８項から第１２項 までのいずれか１項に記載の装置。 １４． 像処理装置（７０）が前記回転運動を制御するようにされていること を特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。 １５． 前記サンプルが紙のウエッブ（８２）であり、前記サンプルホルダが 連続した紙ウエッブの分析を可能とする紙ウエッブ用デフレクタロールを含むこ とを特徴とする請求の範囲第８項から第１４項までのいずれか１項に記載の装置 。