JP2004053534A

JP2004053534A - 光沢測定装置及び方法

Info

Publication number: JP2004053534A
Application number: JP2002214572A
Authority: JP
Inventors: Koji Fukuda; 福田　浩司
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】測定結果が直感的に分かりやすく、しかも、複雑な演算処理を行うことなく、被測定体の鮮明度光沢を測定する。
【解決手段】光沢測定装置１０は、投影部１２から被測定体１１の表面に明暗パターン２１を投影する。投影部２１には、幅が異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順に配列されたスリット板と、このスリット板の背後から被測定体１１へ向けて光を照射する光源とが設けられている。明暗パターン２１のコントラストは、各スリットの幅に応じて空間周波数が変化している。受像部１４は、この明暗パターン２１を撮像してそのデータを演算部１８に送る。演算部１８は、空間周波数が変化する方向における明暗パターン２１の光強度分布を抽出し、この光強度分布に基づいて、各空間周波数領域におけるコントラスト伝達率を表すコントラスト伝達関数を求める。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の表面の鮮明度光沢を測定する光沢測定装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記録紙に画像をプリントする場合、そのプリント品質を決める重要な要素として、光沢がある。光沢は、記録紙表面の材料や発色材料の種類によって決まる。この光沢を評価する尺度には、特定角度から被測定体に向けて照射された光の被測定体表面における反射強度を表す光沢度と、被測定体の表面に投影された像が写る程度、すなわち、像の形状がどの程度鮮明に写るかを表す鮮明度光沢とがあることが知られている。光沢度は、定量的な測定が容易である反面、その測定結果が必ずしも人間の主観評価と一致しないという欠点がある。例えば、光沢度が異なる２つのプリント写真を比較したときに、光沢度が高い方よりも、光沢度が低い方を光沢があると認識する場合がある。これは、人間の視覚が、光沢度よりも像の鮮明度が高い方を光沢があると認識することに起因する。
【０００３】
他方、鮮明度光沢は、より人間の主観評価にマッチする尺度である反面、定量的な把握が難しいという欠点がある。特開昭５８−９７６０８号公報には、この鮮明度光沢を測定する装置が記載されている。この光沢測定装置は、１つのスリットが形成されたスリット板とその背後に配置された光源とからなる投光部と、この投光部から発光された光を、被測定体の表面における反射を介して受光する受光部とからなり、この受光部に結像したスリット像の光強度分布をフーリエ変換し、得られた特定空間周波数における光強度の大小により、鮮明度光沢を測定する。つまり、この光沢測定装置では、１つのスリット像のうち、コントラストが急激に変化するエッジ部分の光強度を微細に調べることで、スリット像が鮮明に写っているかどうかを定量的に測定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の光沢測定装置では、鮮明度光沢を定量的に測定することはできるものの、１つのスリット像のエッジ部分の光強度分布を調べているため、測定結果が直感的に分かりにくく、測定結果を評価しづらいという問題があった。
【０００５】
また、複雑な計算が必要なフーリエ変換を行っているため、演算時のＣＰＵ負荷が大きい。そのため、演算を高速に行うためには処理能力の高い高価なＣＰＵが必要になり、光沢測定装置のコストが増加するという問題がある。特に、プリンタのプリント品質レベルを一定のレベルに保つために、光沢測定定装置をプリンタに内蔵するような場合には、光沢測定装置のコスト増加は非常に問題となる。
【０００６】
本発明は、測定データが直感的に分かりやすい光沢測定装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明の別の目的は、低コストな光沢測定装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光沢測定装置は、被測定体の表面の鮮明度光沢を測定する光沢測定装置において、幅の異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順番に配列されたスリット板と、このスリット板の背後に配置され光を照射する光源とからなり、各スリットの幅に対応して空間周波数が変化する明暗パターンを前記被測定体の表面に投影する投影部と、前記被測定体の表面で反射した反射光を受光して、前記明暗パターンを受像する受像部と、この明暗パターンの空間周波数が変化する方向における光強度分布に基づいて、その最低周波数領域の光強度値で規格化され空間周波数の変化に対するコントラスト伝達率の変化を表す伝達関数を求める演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光沢測定方法は、被測定体の表面の鮮明度光沢を測定する光沢測定装置において、幅の異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順番に配列されたスリット板の背後から、被測定体の表面に向けて光を照射することにより、前記被測定体の表面に、前記各スリットの幅に対応して空間周波数が変化する明暗パターンを投影し、前記表面からの反射光を受光することにより、前記空間周波数が変化する方向における明暗パターンの光強度分布を調べ、その光強度分布に基づいて、最低周波数領域の光強度値で規格化され空間周波数の変化に対するコントラスト伝達率の変化を表す伝達関数を求めることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の別の光沢測定方法は、被測定体の表面の鮮明度光沢を測定する光沢測定方法において、幅の異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順番に配列されたスリット板の背後から前記被測定体に向けて光を投光することにより、前記被測定体の表面に、各スリットの幅に対応して空間周波数が変化する明暗パターンを投影し、この明暗パターンのコントラストが、どの程度の空間周波数域まで映し出されているかを調べることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示す光沢測定装置１０は、被測定体１１の表面の鮮明度光沢を測定する。被測定体１１としては、例えば、記録紙や、この記録紙に画像をプリントしたプリント写真が使用される。光沢測定装置１０は、投影部１２，受像部１４，設置台１６，演算部１８とからなる。
【００１２】
投影部１２は、被測定体１１の表面に、空間周波数を変化させた明暗パターン２１を投影する。図２（Ａ）に示すように、投影部１２は、角筒形状の本体２２に、スリット板２３と光源２４とを設けたものである。光源２４は、スリット板２３の背後に配置されており、光源２４が発光する光は、スリット板２３を通って、被測定体１１の表面に照射される。
【００１３】
スリット板２３には、幅の異なる複数のスリット２３ａ〜２３ｈが形成されており、これら各スリット２３ａ〜２３ｈは、幅の広さに応じて順番に配列されている。スリット２３ａの幅Ｗ０が最も広く、スリット２３ｈの幅が最も狭い。そして、幅が最も広いスリット２３ａとその隣のスリット２３ｂとの間隔ｄ０が最も広くなっており、スリットの幅が狭くなっていくにつれて、それらの間隔も徐々に狭くなっている。光源２４が発光する光が各スリット２３ａ〜２３ｈを透過することにより、被測定体１１の表面に複数のスリット像からなる明暗パターン２１が投影される。各スリット２３ａ〜２３ｈの間隔は下方に向かうにつれて徐々に狭くなっているので、明暗パターン２１のコントラストも、その空間周波数が変化する。
【００１４】
明暗パターン２１を構成する複数のスリット像は、同程度の光強度を持つことが好ましい。そのため、各スリット２３ａ〜２３ｈから同程度の光強度の光が出力されるように、光源２４としては、発光面がフラットな平面光源が使用される。この平面光源としては、例えば、ＬＥＤアレイ、プラズマディスプレイ光源、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｄｉｓｐｌａｙ）光源などが使用される。もちろん、平面光源でなくてもよく蛍光ランプなどを使用してもよい。
【００１５】
受像部１４は、被測定体１１で反射した反射光を受光して、明暗パターン２１を撮像する。受像部１４は、撮影レンズ２６と、この撮影レンズ２６によって結像された明暗パターン２１の像を撮像するＣＣＤ２７とを備えており、ＣＣＤ２７が出力したアナログの撮像信号をデジタルデータに変換した後、その撮像データを演算部１８に出力する。
【００１６】
演算部１８は、前記撮像データから、明暗パターン２１の空間周波数が変化する方向における光強度分布データを抽出し、抽出した光強度分布のＭＴＦ（振幅伝達関数）を算出する。光強度分布の抽出位置は、スリットの長手方向のいずれかの位置から適宜選択される。もちろん、所定間隔で複数の光強度分布を抽出し、それらの平均を求めてもよい。
【００１７】
図３（Ａ）に示すように、投影部１２から出力された出力光の光強度分布は、空間周波数が変化する方向において、各スリット２３ａ〜２３ｈの幅に対応した矩形波のスリット像の列を形成する。出力光は被測定体１１の表面で拡散するため、被測定体１１の表面に投影された各スリット像の輪郭にはボケが発生する。そのため、図３（Ｂ）に示すように、受像部１４によって撮像される明暗パターン２１の光強度分布は、各矩形波の輪郭が崩れるとともに、空間周波数が高いほど、明暗の差、すなわち、コントラストが減衰していく。
【００１８】
演算部１８は、受像部１４によって得られた明暗パターン２１の光強度分布から、図３（Ｃ）に示すＭＴＦ（振幅伝達関数）を算出する。ＭＴＦは、空間周波数が変化する方向における明暗パターン２１のコントラストΔＨの減衰状況を表す。コントラストΔＨは、空間周波数が最も低い領域のΔＨ１が最も高く、空間周波数が高くなるにつれて減衰していき、空間周波数が最も高い領域のΔＨ７が最低となる。ＭＴＦは、空間周波数が最低の領域の光強度Ｉ０で規格化されており、ΔＨ／Ｉ０（ｆ）で表される。
【００１９】
演算部１８は、受像部１４で得られた光強度分布データから、それぞれの空間周波数領域における各々のコントラストΔＨ１〜ΔＨ７を求め、これらをＩ０で除してＭＴＦを求める。この演算には、フーリエ変換のような複雑な計算がないので、演算処理を実行するために高価な（処理能力の高い）ＣＰＵを用いる必要がない。また、簡単な演算で測定結果が得られるので、測定時間を短縮することができる。
【００２０】
検査者は、この測定結果として得られたＭＴＦに基づいて、被測定体の鮮明度光沢を評価する。ＭＴＦは各空間周波数領域におけるコントラスト伝達率を示すものであるから、低周波領域から高周波領域までコントラスト伝達率が高いほど、スリット像の幅が広い領域（空間周波数が低い）から幅が狭い領域（空間周波数が高い）まで、鮮明に写っていることを意味する。したがって、異なる２つのＭＴＦ曲線Ｃ１，Ｃ２を比較した場合、ＭＴＦ曲線Ｃ２の方が、鮮明度光沢が高いと評価できる。
【００２１】
また、ＭＴＦを、最低周波数領域における光強度Ｉ０で規格化して求めているので、光の反射率が異なる複数の被測定体の鮮明度光沢を比較する場合でも、絶対的な光強度の違いが測定結果に与える影響を取り除くことができるので、正確な比較を行うことができる。例えば、表面材料が異なる複数の記録紙を用いた複数のプリント写真を比較するような場合には、それぞれの光強度Ｉ０で規格化することで、測定結果に両者の光強度の違いが現れることがなくなり、鮮明度光沢を正確に比較することができる。
【００２２】
設置台１６は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在であり、かつ、Ｚ軸を中心に回転自在に設けられている。これにより、設置台１６を移動させたり、回転させたりすることで、被測定体１１の表面の所望の領域の鮮明度光沢を測定が可能である。
【００２３】
図４に示すフローチャートに従って光沢測定手順を示す。まず、投影部１２から被測定体１１の表面に明暗パターン２１を投影し、受像部１４により、この明暗パターン２１を受像する。演算部１８は、受像部１４から出力された撮像データに基づいて、空間周波数が変化する方向における明暗パターン２１の光強度分布をサンプリングし、その光強度分布に基づいて、最低周波数領域の光強度Ｉ０で規格化したＭＴＦを求める。
【００２４】
検査者は、このＭＴＦに基づいて、被測定体１１の光沢を評価する。ＭＴＦ曲線は、空間周波数ｆが、明暗パターン２１の複数のスリット像の幅及び間隔に対応しているので、従来のように１つのスリット像のエッジ部分を微細に調べた測定結果と比較して、直感的に分かりやすい。
【００２５】
上記実施形態では、１つの明暗パターンを投影し、その明暗パターンからＭＴＦを求める例で説明したが、図５（Ａ）に示すように、配列順序が異なる２つの明暗パターン４１，４２を投影し、これら２つの明暗パターン４１，４２を撮像してもよい。このような２つの明暗パターン４１，４２を投影する場合には、例えば、図５（Ｂ）に示すようなスリット板４４が使用される。図５（Ｂ）は、光源側から見たスリット板４４の正面図である。スリット板４４には、明暗パターン４１に対応するスリット列４６と、明暗パターン４２に対応するスリット列４７とが形成されている。一方のスリット列４６は、各スリット４６ａ〜４６ｈが上から幅の広い順に並べられており、他方のスリット列４７は、各スリット４７ａ〜４７ｈが上から幅の狭い順に並べられている。
【００２６】
測定する際には、２つの明暗パターン４１，４２の光強度分布に基づいて、各々のＭＴＦを求め、それらのＭＴＦを平均化する。この平均値が測定結果として評価される。投影部１２の光軸は、被測定体１１の表面と垂直ではないので、各スリット列４６，４７の上下方向において光源と被測定体１１との間で距離の差が生じる。配列順序が異なる２つの明暗パターン４１，４２を撮像して、それらのＭＴＦの平均を求めることで、上下方向における距離の差を補正することができる。
【００２７】
もちろん、投影部１２を光軸を中心に回動自在に設け、スリット列の配列が上下逆になるような２つの位置でＭＴＦを求め、それらを平均化することにより、前記スリット板４４を使用した場合と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、各スリットから出力される光のパターンが矩形波の例で説明したが、図６に示すように、山形でもよい。この場合には、スリット板５１の各スリット５２に、幅方向に透過率が変化する透明板５３がはめ込まれる。
【００２９】
また、明暗パターンの光強度分布を得るために、明暗パターンを撮像するＣＣＤを用いた例で説明したが、多数のフォトセンサを配列したラインセンサを用い、このラインセンサにより明暗パターンを走査して光強度分布を得るようにしてもよい。
【００３０】
また、図７に示すように、明暗パターン６１の光強度分布を、スリットの長手方向に沿って細かく解析することで、被測定体１１表面のキズ６２を検出することもできる。図７（Ｂ）は、キズ６２が無い部分のＭＴＦ曲線Ｃ３と、キズ６２がある部分のＭＴＦ曲線Ｃ３’とを示す。キズ６２の部分では、それが無い部分と比較して、光の乱反射が多く発生するので、コントラストの伝達率が低下する。このように、本発明の光沢測定装置を用いれば、鮮明度光沢の測定だけでなく、キズの検出も簡単に行うことができる。
【００３１】
上記実施形態では、鮮明度光沢測定装置を単体で使用する例で説明したが、この光沢装置をプリンタ内に内蔵してもよい。こうすれば、プリント写真の鮮明度光沢が所定レベルに達しているかどうかを調べることができるので、プリント品質の管理がしやすい。上述したように、本発明の測定方法によれば、複雑な計算が不要であるため、演算に要するＣＰＵ負荷が少ない。したがって、プリンタの製造コストを著しく増加させることなく、光沢測定装置を組み込むことができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、受像部を使用して明暗パターンの光強度分布を調べ、そのＭＴＦを算出することにより、明暗パターンのコントラストが、どの程度の空間周波数領域まで映し出されているかを調べる例で説明しているが、被測定体に投影した明暗パターンを検査者が目視して、そのコントラストがどの程度の空間周波数領域まで映し出されているかを調べるようにしてもよい。この場合には、例えば、検査者は、投影された明暗パターンを見て、幅の広いスリット像から順番に、コントラストが確認できるスリット像の数を数えていく。この数が多いほど鮮明度光沢が高いと評価することができる。
【００３３】
一般に検査者の目視による評価は、検査者の主観的な要素が含まれるため、客観性に欠ける傾向が強い。しかし、上記明暗パターンを用い、そのコントラストが確認できるスリット像の数を数えるという方法によれば、１つのスリット像のエッジ部分を目視して、そのエッジ部分がどれだけ鮮明に映し出されているかを調べることに比べて、客観性の高い評価を得ることができる。このように、検査者が明暗パターンを目視によって評価する方法の場合には、測定器具としては、投影部のみがあれば済む。
【００３４】
なお、被測定体としてプリント写真を例に説明したが、これに限られず、記録紙自体の表面の鮮明度光沢を調べてもよいし、また、それ以外のあらゆる物体の表面の鮮明度光沢を調べる場合に、本発明を適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、幅の異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順番に配列されたスリット板の背後から、被測定体の表面に向けて光を照射することにより、前記被測定体の表面に、前記各スリットの幅に対応して空間周波数が変化する明暗パターンを投影し、前記表面からの反射光を受光することにより、前記空間周波数が変化する方向における明暗パターンの光強度分布を調べ、その光強度分布に基づいて、最低周波数領域の光強度値で規格化され空間周波数の変化に対するコントラストの伝達率の変化を表す伝達関数を求めることにより、被測定体の鮮明度光沢を測定するようにしたから、複雑な計算をすることなく測定結果が得られるので、光沢測定装置を低コスト化することができる。
【００３６】
また、測定結果は、明暗パターンのコントラスト伝達関数の形で得られるので、測定データが直感的に分かりやすく、測定結果の評価がしやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】光沢測定装置の全体斜視図である。
【図２】光沢測定装置の構成及びスリット板の説明図である。
【図３】撮像した明暗パターンに基づく演算方法と、その測定結果とを示す説明図である。
【図４】測定手順を示すフローチャートである。
【図５】配列順序が異なる２つの明暗パターンを投影する例の説明図である。
【図６】出力光のパターンを山形にする例の説明図である。
【図７】光沢測定装置をキズ検出に用いる場合の説明図である。
【符号の説明】
１０　光沢測定装置
１１　被測定体
１２　投影部
１４　受像部
１６　設置台
１８　演算部
２１，４１，４２，６１　明暗パターン
２３，４４，５１　スリット板

Claims

被測定体の表面の鮮明度光沢を測定する光沢測定装置において、
幅の異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順番に配列されたスリット板と、このスリット板の背後に配置され光を照射する光源とからなり、各スリットの幅に対応して空間周波数が変化する明暗パターンを前記被測定体の表面に投影する投影部と、
前記被測定体の表面で反射した反射光を受光して、前記明暗パターンを受像する受像部と、
この明暗パターンの空間周波数が変化する方向における光強度分布に基づいて、その最低周波数領域の光強度値で規格化され空間周波数の変化に対するコントラスト伝達率の変化を表す伝達関数を求める演算手段とを備えたことを特徴とする光沢測定装置。
被測定体の表面の鮮明度光沢を測定する光沢測定装置において、
幅の異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順番に配列されたスリット板の背後から、被測定体の表面に向けて光を照射することにより、前記被測定体の表面に、前記各スリットの幅に対応して空間周波数が変化する明暗パターンを投影し、
前記表面からの反射光を受光することにより、前記空間周波数が変化する方向における明暗パターンの光強度分布を調べ、
その光強度分布に基づいて、最低周波数領域の光強度値で規格化され空間周波数の変化に対するコントラスト伝達率の変化を表す伝達関数を求めることを特徴とする光沢測定方法。
被測定体の表面の鮮明度光沢を測定する光沢測定方法において、
幅の異なる複数のスリットが幅の広さに応じて順番に配列されたスリット板の背後から前記被測定体に向けて光を投光することにより、前記被測定体の表面に、各スリットの幅に対応して空間周波数が変化する明暗パターンを投影し、
この明暗パターンのコントラストが、どの程度の空間周波数域まで映し出されているかを調べることを特徴とする光沢測定方法。