JP2002544497A - 紙表面特性決定方法および紙表面特性を決定するための測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は紙片またはボール紙の粗さを決定するための方法および測定装置に関する。紙片またはボール紙（１１）の表面が該紙片またはボール紙（１１）の表面の垂線と実質上平行なコリメートされた光で照明される。画像は反射された光学的放射線によって紙片またはボール紙（１１）の表面から生成される。反射された光学的放射線は、カメラ（２２）の検出器表面のピクセル上に紙片またはボール紙表面の画像を生成するために用いられ、ピクセルの各々が、該紙片またはボール紙表面のマイクロメータのオーダーにおけるエリアを撮像する。カメラ（２２）の前に設けられた絞り（２０，３０）が、粗さの測定に影響を及ぼす画像の焦点深度を調整するために用いられる。紙片またはボール紙の粗さは、カメラ（２２）の検出器表面上のピクセルの強度に基づいて測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明による解決法は紙片またはボール紙の表面特性を測定するために用いら
れる。紙片またはボール紙の表面は照明され、かつ照明された紙片またはボール
紙表面は測定するためのカメラによって撮像される。

【０００２】 （発明の背景） 紙片およびボール紙の表面特性を説明するのに用いられる特性は、例えば紙の
印刷適性を評価するために用いられる粗さおよび光沢を含む。紙の粗さを測定す
る恐らく最も一般的な方法は、例えば、ベンドツェン（Ｂｅｎｄｔｓｅｎ）、パ
ーカー−プリット−サーフ−シェフィールド（Ｐａｒｋｅｒ−Ｐｒｉｔ−Ｓｕｒ
ｆ−Ｓｈｅｆｆｉｅｌｄ）、ベック（Ｂｅｋｋ）およびガーレイヒル（Ｇｕｒｌ
ｅｙ Ｈｉｌｌ）の装置において採用されている空気流測定方法に基づく。これ
らの解決法において、円筒形の要素が特定量の力で紙片またはボール紙表面に抗
して押し付けられる。周囲空気に対する圧力差が要素中に生じ、そして円筒形の
要素のエッジと紙片またはボール紙表面との間の開口を通って流れる空気が測定
される。これらの測定に関しては幾つかの問題がある。粗さを表すパラメータは
、また、紙の多孔性によって影響を及ぼされる。測定は、また、大きな表面エリ
アに完全に向けられ、そのため、紙面の詳細な構造に関する正確な情報が得られ
ることができない。これは、例えば、印刷適性の評価に不利である。更なる欠点
は、測定結果と紙片またはボール紙表面に抗して円筒形の要素を押し付けるため
に用いられる力との間の依存関係によって生じさせられるエラー要因である。

【０００３】 紙およびボール紙の表面特性は、また、光学的に測定されることができる。凹
凸粗さ測定において紙表面はＣＤを読み取るときと同一の方法において焦点合わ
せされた光線を用いて一次元的に検査される。問題は、多孔性、紙の透明性およ
び強力な反射率によって生じ、これらが存在する場合は輪郭を歪める。測定の一
次元性は、また、不利である。粗さは、また、光散乱（スキャッタリング）を利
用して測定され得る。従来技術の解決法において、紙表面はその表面の垂線に対
して斜めの角度（４５°ないし８５°）で通常照明され、そして正反射の方向か
らの放射線の強度分布が、粗さを決定するために測定される。この解決法は、例
えば、ここに参考として盛り込まれるフィンランド特許公開第５６４５３号によ
り詳細に記載されている。正反射は、光沢の測定に関連して一般に測定もされる
。従来技術による標準化された解決法において、紙片またはボール紙の光沢は表
面垂線に対して大きな角度（例えば、７５°）で紙片またはボール紙表面を照明
しかつ反射の角度で該表面から反射された光学的放射線を検出することによって
測定される。この解決法は、ここに参考として盛り込まれる、規格Ｔ４８０ｏｍ
−９２により詳しく記載されている。従来技術の測定装置は、大きさが通常数十
平方ミリメートルである大きなエリアから光沢および粗さを不可欠的に測定して
いる。大きなエリアから測定された平均は紙表面の構造に関する正確な情報を付
与せず、そのため、例えば、信頼のある印刷適性評価が得られない。大きな測定
角度は、更に測定精度を損なう。追加問題としては、表面粗さおよび表面光沢が
互いに混合され、そしてそれらが確実に別個に決定されることができないことで
ある。

【０００４】 （発明の開示） 本発明の目的は、上述した問題を除去するための方法およびこの方法を実施す
るための装置を提供することにある。これは、紙片またはボール紙の表面特性を
決定する方法に関し、該方法が、紙片またはボール紙表面を照明しそして該照明
された紙片またはボール紙表面をカメラの検出器表面のピクセル上に撮像するこ
とを含む本発明による解決法によって達成される。微小表面特性として少なくと
も粗さを測定するために、本発明による該方法は、前記紙片またはボール紙の表
面を該紙片またはボール紙の表面の垂線と実質上平行なコリメートされた光で照
明し；反射された光学的放射線を前記カメラの前にある所望の大きさの絞りによ
り制御し；紙片またはボール紙の表面の画像を前記反射された光学的放射線によ
って前記カメラの検出器表面のピクセル上に生成し、ピクセルの各々が前記紙片
またはボール紙表面のマイクロメータのオーダーにおけるエリアを撮像し，そし
て前記カメラの検出器表面上のピクセルの強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に基づい
て前記紙片またはボール紙表面の少なくとも粗さを測定すること含む。

【０００５】 本発明は、また、紙片またはボール紙の表面特性を決定するための測定装置に
関し、該測定装置は、紙片またはボール紙表面を照明するための光学的パワーソ
ースと、該照明された紙片またはボール紙の表面をカメラの検出器表面のピクセ
ル上に撮像するためのカメラと、を備えている。本発明による該測定装置は、少
なくとも１つの微小表面特性を測定するために、前記光学的パワーソースから放
出された光学的放射線をコリメートするためのコリメート光学ブロックと；前記
光学的放射線を、前記紙片またはボール紙表面の垂線と実質上平行に、前記紙片
またはボール紙表面上に投射するための部分的に透過可能なミラーと；反射され
た光学的放射線により、前記カメラの検出器表面のピクセル上に、照明された紙
片またはボール紙表面の画像を生成するための撮像光学ブロックと；前記反射さ
れた光学的放射線を制御するための所望の大きさの絞りと；を備え、前記カメラ
の検出器表面上のピクセルの強度に基づいて前記紙片またはボール紙表面の少な
くとも粗さを測定するように配置されている。

【０００６】 従属請求項は本発明の好適な実施例を開示している。

【０００７】 本発明による解決法は、表面垂線の方向からコリメートされた光学的放射線に
より紙片またはボール紙表面を照明することに基づいている。絞りは、測定され
る微小表面特性の質を制御するために用いられる。粗さが測定されるとき、絞り
はカメラの検出器表面のピクセル上に形成された画像の焦点深度を調整するのに
用いられる。光沢が測定されるとき、絞りはカメラに入って来る光学的放射線の
方向を調整するために用いられる。両方の場合に、微小表面特性は、カメラの検
出器表面上のピクセルにより受けられた強度によって測定される。

【０００８】 本発明による測定装置および方法は幾つかの利点を提供する。本発明はマイク
ロメータのオーダーにおいて表面エリアから紙片またはボール紙の表面特性を測
定することを可能にし、その場合に表面特性は微小表面特性として決定され得る
。これは、粗さおよび光沢を、確実に互いから分離することを許容する。このお
かげで、紙片またはボール紙の印刷適性が正確に評価されることができ、紙片ま
たはボール紙処理が製造の間中制御され得るので種々の印刷物の製造コストのか
なりの節約を結果として生じる。実際に、このことは、例えば、印刷において使
用されるインクの消費が最適化され得ることを意味し、それは、文字および写真
の良好な品質を保証することを許容する。

【０００９】 本発明を、添付の図面を参照して、好適な実施例を用いて、より詳細に説明す
る。

【００１０】 （発明の詳細な説明） 本発明による測定装置および方法は、紙片またはボール紙の印刷適性の評価に
おいて利用され得る、紙片またはボール紙表面の微小表面特性を測定するために
用いられる。測定される微小表面特性は粗さである。同一の測定装置は、また、
光沢を測定するために用いられる。

【００１１】 粗さと光沢を互いに分離する最も簡単な方法は、粗さが、光沢に影響を及ぼす
凹凸よりも、測定される表面上のより大きな凹凸を意味すると考えることである
。光学的測定において、粗さは波長を（かなり）超える凹凸によって示され、こ
れに対して、光沢に影響を及ぼす凹凸は主として波長の範囲にある。これは、散
乱した光学的放射線が、表面輪郭に応じて異なる方向に反射された光線および表
面上の小さな凹凸から屈折された光線からなることを意味している。

【００１２】 次に、我々は図１を参照してより詳しく本発明による解決法を説明する。測定
装置は、サンプル１１として紙片またはボール紙と、紙片またはボール紙１１の
表面１０上に光学的放射線１５を放出するための光学的パワーソース１４と、放
射線１５をコリメートするためのコリメート光学ブロック１６と、サンプル１１
の表面垂線と実質上平行なサンプル１１表面上に、コリメートされた放射線１５
を投射するためのミラー１８と、を備えている。本発明による解決法は、表面垂
線の方向に僅かな偏差、例えば１０°未満、を許容する。該発明的解決法に用い
られるミラーは、部分的に透過可能なミラー１８、例えば、半透過ミラーである
。紙片またはボール紙１１は、平ら且つ堅固なベース１２上に好ましくは配置さ
れる。測定装置は、所望の大きさの絞り２０を更に備える。反射された光学的放
射線１７は、正反射された光学的放射線および、散乱された光学的放射線の部分
からなっている。光沢が測定されるとき、絞り２０はカメラ２２への放射線の入
射角度を制限する（これは図６においてより詳しく説明される）、すなわち、カ
メラ２２の検出器の表面上への散乱された放射線の通路を制限する。粗さが測定
されるとき、絞り２０の大きさは、（図３に関連してより詳しく説明される）焦
点深度を決定する。測定装置は、また、好ましくは、コンピュータに基づく画像
解析用のコンピュータ５０を備える。コリメート光学ブロック１６および撮像光
学ブロック１３は少なくとも１つのレンズを備える。撮像光学ブロック１３は、
マイクロメータのオーダーにおける紙片またはボール紙１１の表面１０の細部が
、カメラ２２の検出器表面に形成される画像から識別され得るように寸法付けら
れ、それは表面１０からの微小表面特性の測定を許容する。撮像光学ブロック１
３、部分的に透過可能なミラー１８、反射された光学的放射線１７のルートにお
ける所望の大きさの絞り２０、の順序は本発明に関連性がなく、順序は図１に示
された順序から異とすることもできる。カメラ２２は、例えば、それ自体公知で
あり且つその検出器表面がピクセルからなるマトリクスであるＣＣＤ（Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラである。該カメラによって生成さ
れた画像は、コンピュータ５０においてグレーのシェード（Ｓｈａｄｅｓ）で好
ましくは処理され、そしてそれ故、カメラは白黒カメラであってもよい。

【００１３】 スペックル現象によって生じる如何なる問題も回避することを許容する、幅広
く十分な光学的帯域を、光学的パワーソース１４は好ましくは有している。スペ
ックル現象は、放射線の単色光学的ソースにおいて特に代表的である。光学的放
射線の帯域が広ければ広いほど、スペックル画像が本発明による測定と干渉する
ことはより少なくなる。本発明による解決法において適用され得る光学的パワー
ソースは、グローフィラメントランプおよびガス放電ランプならびに、キセノン
ランプまたはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のような半
導体構成要素を含む。この出願において、光学的放射線は、（４０ｎｍ〜１ｎｍ
の範囲にほぼ相当する）光学的帯域における紫外線から赤外線の範囲にある放射
線を参照する。カメラ２２により受光された光学的放射線１９は、その検出器表
面のピクセル上に画像を形成する。該画像に含まれる情報は紙片またはボール紙
１１の表面１０の微小表面特性を決定するのに用いられる。

【００１４】 図２は紙片またはボール紙１１の表面１０の粗さを決定するための本発明によ
る測定装置を示している。この測定装置は、図１に示された装置と同一のパーツ
を備えている。しかしながら、カメラ２２の検出器表面上に画像を形成する光学
ブロック１３の焦点は、深度を移動することができるが、それは最も簡単にはカ
メラ２２を上下に動かすことによって実施される。更なる違いとしては、光学的
放射線ソース１４によって放出された放射線がミラー３５を用いて紙片またはボ
ール紙１１の表面上に投射されることである。このために、コリメート光学ブロ
ックは図２において２つのレンズ１６に分割されている。紙片またはボール紙１
１は、好ましくは、平らなかつ堅固なベース１２上に置かれている。本方法によ
れば、紙片またはボール紙１１の表面１０が、コリメート光学ブロック１６を介
して且つ、部分的に透過可能なミラー１８を介して、光学的パワーソース１４に
よって照明される。コリメート光学ブロック１６は放射線１５をコリメートし、
そして半透過可能なミラー１８が紙片１１またはボール紙１１の表面垂線と実質
上平行な紙片１１またはボール紙１１の表面１０上に放射線１５を投射する。放
射線１５のため紙片またはボール紙１１の表面１０から反射（正反射および散乱
反射）された光学的放射線１７は、半透過可能なミラー１８および撮像光学ブロ
ック１３を介して、表面１０からカメラ２２へ反射された光学的放射線１７の少
なくとも１部分を通す所望の大きさの絞り２０を、通過する。このように、表面
の画像は、微小光沢の測定におけるものと同一の方法でカメラ２２の検出器表面
上に形成される。粗さが測定されるとき、大きな絞りは正確な深度分離を提供す
る。絞りの大きさは、制御ブロック２３によって必要に応じて調整されることが
可能である。この測定においては、撮像光学系が、表面１０の画像からマイクロ
メータ範囲の細部（例えば、１ピクセルが３μｍ×３μｍのエリアに対応する）
を識別することを許容することも重要である。

【００１５】 深度分離が微小粗さの測定方法に重要であるため、本方法はできるだけ大きい
絞りを使用する。大きな絞りは低い焦点深度を有し、そのために大きな絞りは粗
さの測定において有利である。平均の焦点深度は、例えば、次式（式の因子は図
３に示されている）によって決定される。 すなわち、

【式１】

【００１６】 式の因子は、λ＝光学的放射線の波長、ＮＡ＝絞り数、ｎ＝媒体の屈折率、θ
＝光学的放射線が対物レンズに入る角度、φ＝絞りの直径、そしてｆ＝レンズの
焦点距離、である。式から理解されるように、焦点深度は直径の逆数の二乗の関
数であり、そして、このように、大きな絞りは粗さの正確な測定を可能にする。

【００１７】 図２に示される本発明の解決法において、カメラ２２と紙片またはボール紙１
１の表面１０との間の光学的距離は、カメラ２２を移動せずに変更され、そして
画像は異なる光学的距離で生成される。このように、カメラ２２の検出器表面は
、粗さの高さ変化に応じて焦点合わせされることができる。異なる厚さの部分６
１〜６３からなる図４Ａおよび図４Ｂの回転可能なディスク６０によって例えば
実施できる、表面１０から反射された光学的放射線１７のルートにおいて異なる
厚さの透過可能なシートを、例えば使用することにより、カメラ２２と紙片また
はボール紙１１の表面１０との間の焦点距離は変更させられる。もちろん、ディ
スク６０は光学的放射線の良好な透過性を有し且つ光学的に欠点のない材料から
造られねばならない。その材料は、例えば、ガラスまたはプラスチツクにするこ
ともできるが、他の光学的材料でも適する。図４Ａはディスク６０の天面図、そ
して図４Ｂはディスク６０の垂直側面図である。異なる焦点深度により形成され
た画像のピクセルの強度における変化が比較される、例えば、コンピュータに基
づく画像解析を用いて、画像は分析され、該コンピュータに基づく画像解析は紙
片１１またはボール紙１１の表面１０の高さマップを形成することを許容する。
測定は、ピクセル上にある画像が焦点合わせされるとき各ピクセルの強度が最大
となるという事実に基づいている。焦点合わせされないピクセルの強度は、該焦
点合わせがより低い精度になるので、減少する。画像解析において、強度最大ま
たは画像縁が、画像処理プログラムを使用するために検索される。本発明の第２
の好適な実施例によるこの方法は、紙片１１またはボール紙１１の表面１０の粗
さをマイクロメータの精度でも決定することを許容する。しかしながら、該精度
は絞りの大きさに依存する。

【００１８】 次に、我々は、撮られた画像に基づく粗さの決定をより詳細に説明する。所望
の数の画像が、例えば、焦点深度の標準差異を用いて撮られる。品質を改善し且
つ干渉を減少するために、幾つかの画像は、同一の焦点深度を用い且つコンピュ
ータによりデジタル化された画像の平均を算出することによって撮られることが
できる。次いで、ピクセルまたはピクセルの１グループの強度における差異が、
異なる焦点深度を用いて撮られた連続する画像間で決定される。この後、表面粗
さマップまたは粗さを説明する他の結果が、ピクセルまたはピクセル集合の強度
が焦点において最も高い情報を利用するコンピュータによって形成される。この
方法において、カメラの検出器表面上に形成された、撮像されたエリア全体を処
理する必要はなく、該撮像されたエリアの代表的なサンプルで十分である。かか
る画像処理アルゴリズムは、参考として本書に盛り込まれる、ベルリン（Ｂｅｒ
ｌｉｎ），スプリンガー（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ），ジー・ハルトマン（Ｇ．Ｈａｒ
ｔｍａｎｎ）により編集された、シュトイエル ジェイ（Ｓｔｅｕｒｅｒ，Ｊ．
），ギーベル エッチ（Ｇｉｅｂｅｌ，Ｈ．），およびアルトナー ダブリュー（
Ａｌｔｎｅｒ，Ｗ．）著：“表面の２．５次元的評価のための光顕微鏡的方法（
Ｅｉｎ ｌｉｃｈｔｍｉｋｒｏｓｋｏｐｉｓｃｈｅｓ Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ ｚｕ
ｒ ｚｗｅｉｅｉｎｈａｌｂｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｎ Ａｕｓｗｅｒｔｕｎｇ
ｖｏｎ Ｏｂｅｒｆｌaｃｈｅｎ）”，Ｉｎ Ｐｒｏｃ．８．ＤＡＧＭ−Ｓｙｍｐ
．ムスターエルケヌンク（Ｍｕｓｔｅｒｅｒｋｅｎｎｕｎｇ），１９８６，イン
フォマティーク ファッハベリヒテ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｋ Ｆａｃｈｂｅｒｉｃ
ｈｔｅ）１２５、の６６〜７０ページにおいて、金属表面の粗さ測定に適用され
ている。

【００１９】 図５は紙片１１またはボール紙１１の表面１０の微小光沢を決定するための本
発明による測定装置を示している。この測定装置は、図１に示された測定装置と
同一のパーツを備えるが、絞り３０の大きさが制御ブロック２３によって調整さ
れ得る。さらに他の差異は、光学的パワーソース１４により放出された放射線が
ミラー３５を用いて紙片またはボール紙１１の表面上に投射されることである。
このためにコリメート光学ブロックは、図５において２つのレンズ１６に分割さ
れる。絞り３０の大きさを変化することにより、カメラの検出器の表面への放射
線の入射角度が調整されることが可能である。これは、各測定に含まれる散乱さ
れた放射線の量を制御することを許容する。

【００２０】 光沢のある紙片１１またはボール紙１１の表面１０は、高い正反射を有する。
紙片１１またはボール紙１１の表面１０の光沢が少なければ少ないほど、表面１
０は光学的放射線を益々散乱させる。図６に示されるように、表面１０から散乱
された光学的放射線３１は、表面の垂線３３に対して斜めの角度で通過し、且つ
絞り３０に命中せず、これに対して表面１０から正反射された光学的放射線３２
はほぼ垂直に絞り３０に入り、且つ絞り３０を通ってカメラ２２に入る。より大
きな絞り３０が使用されるとき、光線３１も、カメラの検出器表面に達すること
ができる。非常に小さい絞り３は、実質上、カメラ２２の検出器表面へ正反射の
放射線３２のみを許容する。かくして、紙片１１またはボール紙１１の表面１０
に光沢が有れば有るほど、カメラ２２の検出器表面に許容される光学的放射線の
量は益々大きくなる。紙に光沢が有れば有るほど、正反射された光線を受光して
いるピクセルの数は益々多くなる。散乱された放射線（暗いピクセルまたは低い
強度のピクセル）対正反射された放射線（明るいピクセルまたは高い強度のピク
セル）の比は光沢の測定に必須である。光沢測定において、絞り３０は、好まし
くは、光学的ブロック１３の焦点に置かれ、その場合に絞りは非常に小さくする
ことができる。その場合に、カメラ２２はカメラ２２の検出器表面上に紙片また
はボール紙１１の表面の画像を形成するための対物レンズを設ける必要がある。

【００２１】 １つのピクセルが、表面１０から、例えば、３マイクロメータ × ３マイクロ
メータの表面エリア単位を識別するとき、微小表面エリアは本発明の解決法によ
って１つづつ検出されることができ、そして各表面エリア単位の光沢は微小光沢
として決定される。１つのピクセルに代えて、表面１０の画像はピクセル集合を
用いて検査されることができる。微小光沢の合計測定エリアは、例えば、２．６
ｍｍ × ２ｍｍ且つ解像度３マイクロメータとしてもよい。この解像度は、１つ
のピクセルまたは既知のピクセル集合により識別／分離された表面１０の微小エ
リアである。代表的なピクセル集合は、例えば、５×５ピクセルマトリクスまた
は、５または９個のピクセルを含んでいる十字形状のピクセル集合、を含む。

【００２２】 画像は、調整可能な絞り３０を用いて、異なる絞りの大きさによって、紙片ま
たはボール紙１１の表面１０の同一の表面１０のエリアから好ましくは撮られる
。該画像は、例えば、コンピュータに基づく画像解析により分析され、その画像
解析では、異なる大きさの絞りを用いて同一の表面１０のエリアから撮られた画
像の強度差が比較され、且つ紙片１１またはボール紙１１の表面１０の光沢がこ
の比較に基づいて決定される。強度差の比較は、ピクセルごとに実施、すなわち
、一定の大きさの絞りによって撮られた画像の、１つのピクセルまたはピクセル
集合によって得られた強度が、異なる大きさにされた絞りによって生成された画
像の、同一のピクセルまたは既知のピクセル集合によって得られた強度の値と比
較される。これは、撮像される表面１０の、ドットサイズ化された各表面エリア
が、光学的放射線１５をどのように反射したかをピクセルまたはピクセル集合の
精度で決定することを許容する。言い換えれば、マイクロメータのエリアの光沢
、すなわち、微小光沢、はコンピュータに基づく画像解析プログラムによって決
定されることができる。

【００２３】 光沢は、１つの絞りの大きさのみで、精度を犠牲にして、生成された画像に基
づいてもまた評価され得る。その場合に、光沢は１つの絞りの大きさを用いて生
成された少なくとも１つの画像の１つのピクセルまたは既知のピクセル集合の強
度から決定される。これは、マイクロメータの精度で撮像されたエリア全体の光
沢に関する情報を生じる撮像されたエリア全体について好ましくは実施される。
例えば、紙面が非常に均一でかつ光沢があるとき、良好な精度が光沢の測定にお
いて必要とされ、かかる紙面の光沢は、１つよりも多い絞りの大きさで生成され
た画像を用いて、決定されなければならない。

【００２４】 図７は、撮像光学ブロック１３および所望の大きさの絞り２０がカメラ４０に
一体にされることを除いて、図１に示された測定装置に対応する本発明による測
定装置を示している。

【００２５】 本発明による解決法において、粗さおよび光沢の双方は、同一の測定装置によ
り連続して測定されるか、または同一の画像から決定されることができる。粗さ
および光沢の測定は、製造される紙／ボール紙の所望の品質を維持するように製
紙機の製紙工程を制御するために用いられることができる。表面特性測定のため
の表面特性または制御補正についての情報は、製紙機の制御装置に自動的または
手動的に送給されることができる。本発明による解決法は、また、紙片１１また
はボール紙１１の連続するオンライン測定に同様に適用し得る。

【００２６】 添付図面に応じて実施例を参照して本発明が説明されているが、本発明はそれ
らに限定されず、添付の請求の範囲に開示される本発明の概念の範囲内で幾つか
の方法に変更されてもよいことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 紙片またはボール紙表面の微小表面特性を測定するための測定装置を説明する
図である。

【図２】 紙片またはボール紙表面の粗さを測定するための測定装置を説明する図である
。

【図３】 焦点深度の決定を説明する図である。

【図４Ａ】 回転可能なディスクの天面図である。

【図４Ｂ】 回転可能なディスクの垂直側面図である。

【図５】 紙片またはボール紙表面の光沢を測定するための測定装置を説明する図である
。

【図６】 光学的絞りと表面から反射された光学的放射線との従属関係を説明する図であ
る。

【図７】 紙片またはボール紙表面の微小表面特性を決定するための測定装置を説明する
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ハカライネン，ヤーナ フィンランド国、エフ・アイ・エヌ− 33880 レンペーラ、ハカティエ ７ ア ー (72)発明者 レーミカンガス，ケイヨー フィンランド国、エフ・アイ・エヌ− 89200 プーランカ、カリヤーティエ ２ ツェー ７ Ｆターム(参考） 2F065 AA50 AA61 BB01 BB13 CC02 DD11 FF04 FF41 GG02 GG03 GG07 GG24 HH13 HH18 JJ03 JJ26 LL30 LL46 NN03 PP02 QQ25 QQ29 QQ31 QQ42 TT08 2G059 AA02 BB10 CC20 EE02 FF01 GG02 GG10 JJ11 JJ13 KK04

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙片またはボール紙（１１）の表面（１０）を照明し、そし
   て該照明された紙片またはボール紙（１１）の表面をカメラ（２２）の検出器表
   面のピクセル上に撮像することを含む、紙片またはボール紙（１１）の表面特性
   を決定する方法において、微小表面特性として少なくとも粗さを測定するために
   、前記方法が、 前記紙片またはボール紙（１１）の表面を該紙片またはボール紙（１１）の表
   面の垂線と実質上平行なコリメートされた光で照明し； 反射された光学的放射線（１７）を前記カメラ（２２）の前にある所望の大き
   さの絞り（２０，３０）により制御し； 紙片またはボール紙（１１）の表面の画像を前記反射された光学的放射線（１
   ７）によって前記カメラ（２２）の検出器表面のピクセル上に生成し、ピクセル
   の各々が前記紙片またはボール紙（１１）のマイクロメータのオーダーにおける
   表面エリアを撮像し，そして 前記カメラ（２２）の検出器表面上のピクセルの強度に基づいて前記紙片また
   はボール紙（１１）表面の少なくとも粗さを測定することを含むことを特徴とす
   る紙片またはボール紙の表面特性決定方法。
2. 【請求項２】 紙片またはボール紙（１１）の光沢も、前記カメラ（２２）
   の検出器表面上のピクセルの強度に基づいて微小表面特性として測定されること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記絞り（２０，３０）が、光沢を測定するための前記カメ
   ラ（２２）の検出器表面に対して前記反射された光学的放射線の入射角度を制限
   するのに使用されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記絞り（２０，３０）が、粗さの測定における撮像の焦点
   深度を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 正反射の光線を受光したピクセルの、その他のピクセルに対
   する比率を決定することにより、正反射および散乱放射線によって前記紙片また
   はボール紙（１１）表面から光沢が測定され、前記正反射の放射線の強度が前記
   散乱放射線の強度より高くなっていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記粗さの測定が以下の工程、すなわち、 異なる焦点深度を用いて前記カメラ（２２）により画像を生成し； 異なる焦点深度を用いて生成された連続する画像間の強度におけるピクセル特
   定差異またはピクセル集合特定差異を決定し； ピクセルまたはピクセル集合の強度が焦点において最も高い情報を利用して表
   面高さ変化を決定し，そして 前記表面高さ変化から紙片またはボール紙（１１）の粗さを決定する、 工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 幾つかの画像が同一の焦点深度を用いて生成され、そしてデ
   ジタル化された画像の平均が干渉を減少するように算出されることを特徴とする
   請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記絞り（２０，３０）が調整可能であることを特徴とする
   請求項１に記載の方法。
9. 【請求項９】 照明が、部分的に透過可能なミラー（１８）を通して前記紙
   片またはボール紙（１１）の表面上に投射されることを特徴とする請求項１に記
   載の方法。
10. 【請求項１０】 生成された画像が、コンピュータに基づく画像解析におい
    て互いに比較されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記紙片またはボール紙（１１）表面の画像が、前記カメ
    ラ（２２）と前記紙片またはボール紙（１１）表面との間の光学的距離を変化さ
    せることにより異なる距離で深度において焦点合わせされることを特徴とする請
    求項６に記載の方法。
12. 【請求項１２】 粗さを明らかにする高さマップが、生成された画像によっ
    て紙片またはボール紙（１１）の表面上に形成されることを特徴とする請求項６
    に記載の方法。
13. 【請求項１３】 紙片またはボール紙（１１）の印刷適性が、少なくとも粗
    さ測定を使用して決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 【請求項１４】 紙片またはボール紙（１１）がオンラインで測定されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 【請求項１５】 紙片またはボール紙表面を照明するための光学的パワーソ
    ース（１４）と、該照明された紙片またはボール紙（１１）の表面（１０）の画
    像をカメラ（２２）の検出器表面のピクセル上に生成するためのカメラと、を備
    える、紙片またはボール紙（１１）の表面特性を決定するための測定装置におい
    て、本発明による前記測定装置が、少なくとも１つの表面特性を測定するために
    、 前記光学的パワーソース（１４）により放出された光学的放射線をコリメート
    するためのコリメート光学ブロック（１６）と； 前記光学的放射線を、前記紙片またはボール紙（１１）表面の垂線と実質上平
    行に、前記紙片またはボール紙（１１）の表面上に、投射するための部分的に透
    過可能なミラー（１８）と； 反射された光学的放射線により、前記カメラ（２２）の検出器表面のピクセル
    上に、該照明された紙片またはボール紙（１１）表面の画像を生成するための撮
    像光学ブロック（１３）と； 前記反射された光学的放射線を制御するための所望の大きさの絞り（２０，３
    ０）と； を備え、 前記カメラ（２２）の検出器表面上のピクセルの強度に基づいて前記紙片また
    はボール紙（１１）表面の少なくとも粗さを測定するように配置されていること
    を特徴とする測定装置。
16. 【請求項１６】 前記測定装置が、前記カメラ（２２）の検出器表面上のピ
    クセルの強度に基づいて紙片またはボール紙（１１）の光沢を測定するように、
    配置もされることを特徴とする請求項１５に記載の測定装置。
17. 【請求項１７】 前記絞り（２０，３０）が、前記光沢測定を改善するため
    に前記カメラ（２２）の検出器表面に対する前記反射された光学的放射線の入射
    角度を制限することにより前記反射された光学的放射線を制御するように配置さ
    れていることを特徴とする請求項１６に記載の測定装置。
18. 【請求項１８】 前記絞り（２０，３０）が、粗さが測定される際に所望の
    方法で撮像する焦点深度を制限することにより前記反射された光学的放射線を制
    御するように配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の測定装置。
19. 【請求項１９】 前記測定装置が、前記絞りを調整するための制御ブロック
    （２３）を備えることを特徴とする請求項１５に記載の測定装置。
20. 【請求項２０】 前記測定装置が、正反射の光線を受光しているピクセルの
    数をその他のピクセルの数に関連して決定することにより正反射の放射線対散乱
    放射線の比から光沢を測定するように配置されており、正反射の放射線の強度が
    散乱放射線の強度より高いことを特徴とする請求項１６に記載の測定装置。
21. 【請求項２１】 前記測定装置が、 異なる焦点深度により画像を生成し； 異なる焦点深度によって生成された連続する画像間の強度におけるピクセル特
    定差異またはピクセル集合特定差異を決定し； ピクセルまたはピクセル集合の強度が焦点において最も高い情報を利用して表
    面高さ変化を決定し，そして 表面高さ変化から紙片またはボール紙の粗さを決定するように配置されている
    ことを特徴とする請求項１５に記載の測定装置。
22. 【請求項２２】 前記測定装置が、同一の焦点深度により幾つかの画像を生
    成しかつデジタル化された画像の平均を干渉が減少するよう算出するように配置
    されていることを特徴とする請求項２１に記載の測定装置。
23. 【請求項２３】 前記カメラ（２２）がＣＣＤカメラであることを特徴とす
    る請求項１５に記載の測定装置。
24. 【請求項２４】 前記測定装置が、表面特性を決定するための画像解析プロ
    グラムを用いるよう配置される画像処理装置（５０）を備えることを特徴とする
    請求項１５に記載の測定装置。
25. 【請求項２５】 前記測定装置が、前記カメラ（２２）と前記紙片またはボ
    ール紙（１１）表面との間の光学的距離を変化して前記紙片またはボール紙（１
    １）表面上の焦点を変化させるように配置されていることを特徴とする請求項２
    ４に記載の測定装置。
26. 【請求項２６】 コンピュータ（５０）が画像上に高さマップを設けるよう
    に配置されていることを特徴とする請求項２５に記載の測定装置。
27. 【請求項２７】 前記測定装置が、少なくとも粗さ測定によって紙片または
    ボール紙（１１）の印刷適性を決定するように配置されていることを特徴とする
    請求項１５に記載の測定装置。
28. 【請求項２８】 前記測定装置が、紙片（１１）またはボール紙（１１）を
    オンラインで測定するように配置されていることを特徴とする請求項１５に記載
    の測定装置。