JP2747721B2 - 絵柄フィルム歪補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絵柄フィルム歪補正装置、特に、三次元曲面
を有する成形物に絵柄、文字等を付与する場合に用いる
絵柄フィルムの歪みを補正する装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、射出成形と同時に印刷フィルムを型の中に入れ
てインクだけを成形物に転写させる射出同時絵付法が普
及している。この方法では、あらかじめ絵柄を印刷した
絵柄フィルムを用意しておき、この絵柄フィルムを雄型
と雌型との間に介挿し、絵柄を位置合わせした上で、雄
型から樹脂を注入して成形物を生成するのである。熱に
よって絵柄フィルムは伸び、雌型に沿って変形し、成形
物の生成と同時にその表面に絵柄が転写されるのであ
る。

このような射出同時絵付法では、絵柄フィルムの歪補
正が必要になる。これは、前述のように、成形時に絵柄
フィルムが伸びて変形するために、絵柄フィルム上の絵
柄、文字などは成形物上では歪んで転写されるからであ
る。従来、このような歪補正は、試作品に基づいて手作
業で行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の手作業による歪補正では、手間
と時間がかかるためコストが高くなるとともに、高品質
の補正が不可能である。このような問題を解決するため
に、特願昭63−243545号明細書や特願昭63−290891号明
細書には、新規な歪補正装置が提案されている。本発明
はこれらの歪補正装置に更に改良を加え、短時間に高品
質な補正を行うことのできる絵柄フィルム歪補正装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本願第１の発明は、絵柄フィルム歪補正装置におい
て、 複数の基準点をもった基準パターンが形成された二次
元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元立体状に成
形したときに、基準パターンが歪むことにより得られる
歪パターンの画像を読取るための歪パターン画像読取装
置と、 この歪パターン画像読取装置で読取った画像から基準
点の座標値を決定する画像処理部と、 成形品に付与すべき絵柄を平面画像として入力する平
面画像入力装置と、 成形品の形状を表す三次元データを生成し、この三次
元データと平面画像のデータとに基づき、成形品に平面
画像を割り付けた状態を表す三次元データを生成し、更
に、平面画像が割り付けられた成形品を所定方向に投影
し、この投影画像に基づいて被補正絵柄を生成するCAD
装置と、 画像処理部から与えられた歪パターンについての基準
点の座標値と、CAD装置から与えられた被補正絵柄の座
標値と、を記録するための第１座標系と、 基準パターンについての基準点の座標値を記録するた
めの第２座標系と、 歪パターンにおける基準点と基準パターンにおける基
準点との対応関係に基づいて、第１座標系上の絵柄の写
像を第２座標系に求める写像演算装置と、 第２座標系上に求まった写像を補正済絵柄として出力
する補正済絵柄出力装置と、 を設けたものである。

本願第２の発明は、絵柄フィルム歪補正装置におい
て、 複数の基準点をもった基準パターンが形成された二次
元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元立体状に成
形したときに、基準パターンが歪むことにより得られる
歪パターンの画像を読取るための歪パターン画像読取装
置と、 歪パターン画像読取装置で読取った画像から基準点の
座標値を決定する画像処理部と、 成形品の表面に所定の絵柄を割り付けた状態を示す三
次元データを生成し、この絵柄が割り付けられた成形品
を所定方向に投影し、この投影画像に基づいて被補正絵
柄を生成するCAD装置と、 画像処理部から与えられた歪パターンについての基準
点の座標値と、CAD装置から与えられた被補正絵柄の座
標値と、を記録するための第１座標系と、 基準パターンについての基準点の座標値を記録するた
めの第２座標系と、 歪パターンにおける基準点と前記基準パターンにおけ
る基準点との対応関係に基づいて、第１座標系上の絵柄
の写像を第２座標系に求める写像演算装置と、 第２座標系上に求まった写像を補正済絵柄として出力
する補正済絵柄出力装置と、 を設けたものである。

〔作用〕

本発明によれば、まずCAD装置によって成形品の三次
元形状データが生成され、この成形品に絵柄を割り付け
た状態の三次元データが生成され、更に、この三次元デ
ータに基づいて被補正絵柄が生成される。続いて、基準
パターンの印刷された絵柄フィルムが成形品に合わせて
成形される。この結果、絵柄フィルム上のパターンは歪
むことになる。そこで第１座標系上において、この歪ん
だパターンに歪みのない被補正絵柄が重ね合わされる。
この被補正絵柄は本発明の場合、CAD装置から与えられ
ることになる。一方、正規の基準パターンが第２座標系
上に作成される。そして両座標系に作成された両パター
ンのそれぞれ対応する基準点の位置関係に基づいて、第
１座標系上の絵柄の写像だ第２座標系上に求められる。
こうして得られた写像が、絵柄フィルムに印刷される。
絵柄フィルム上の絵柄はそのままでは歪んでいるが、絵
柄フィルムを成形品に合わせて成形すれば、絵柄フィル
ムが歪むかわりに付与された絵柄は歪みのない正規のも
のとなる。

〔実施例〕

装置の基本構成 以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第
１図は本願第１の発明の一実施例に係る絵柄フィルム歪
補正装置の構成を示すブロック図である。歪パターン画
像読取装置11は、歪パターンを画像として入力するため
の装置であり、CCDカメラやITVカメラなどで構成され
る。CAD装置12は、後に詳述するように、平面画像入力
装置12aから絵柄となる平面画像を入力し、これに基づ
いて被補正絵柄を生成する装置である。演算処理装置13
は、これらの装置から入力したデータに基づいて、絵柄
の補正を行う装置であり、画像処理部14と歪補正処理部
15とを有する。画像処理部14は、歪パターン画像読取装
置11から入力したパターンに基づいて、各基準点の位置
座標を抽出する機能を有する。歪補正処理部15は、画像
処理部14から与えられるデータに基づいて、CAD装置12
から入力した絵柄を補正する機能を有する。歪補正処理
部15には、外部に磁気ディスクや磁気テープなどの記憶
装置16が接続されており、一度入力したデータや演算し
たデータなどを蓄積することができる。記憶装置16は演
算処理装置13の内部に組み込んでもよい。歪補正処理部
15で補正された補正済絵柄は、補正済絵柄出力装置17に
よって出力される。この補正済絵柄出力装置17として
は、プロッタ、ドットインパクトプリンタ、インクジェ
ットプリンタ、熱転写プリンタ、フィルムレコーダなど
の装置を用いることができる。また、フロッピディスク
や磁気テープなどの記憶媒体にデータを一旦出力してお
き、これをオフラインで他の出力装置に伝送することも
できる。この場合、補正済絵柄出力装置17は、各記憶媒
体のドライブ装置となる。

装置の基本原理 続いて、この装置の基本原理について説明する。第２
図に示すように、転写フィルム２を成形物８に合わせて
成形すると、絵柄には第３図に示すような歪みが生じ
る。したがって、第４図（ａ）に示すように、転写フィ
ルム２に正方格子パターンを印刷しておき、成形物８に
合わせてこれを実際に成形すると、転写フィルム２が伸
びるため、同図（ｂ）に示すようにこのパターンは歪む
ことになる。実際に成形物を作成せずに、雌型に吸引し
て転写フィルム２のみを成形しても同様である。ここで
は、正方格子パターンを用いた例を示すが、このパター
ンは要するに複数の基準点をもった基準パターンであれ
ば、どのようなものを用いてもかまわない。正方格子パ
ターンの場合には、格子の各交点、すなわち各正方形の
四頂点が基準点となる。

オペレータは歪パターン画像読取装置11によって、第
４図（ｂ）に示すような歪パターンを入力する。読み取
られた画像データは、画像処理部14において、二値化処
理、細線化処理などの画像処理が施されて、各交点（格
子点）の位置が検出される。一方、オペレータはCAD装
置12によって、成形品に付与すべき絵柄（被補正絵柄）
のデータを生成する。

歪補正処理部15は、画像処理部14で処理されたデー
タ、CAD装置12から与えられる被補正絵柄のデータ、お
よび予め記憶していた歪みのない正方格子パターンに基
づいて、補正済絵柄を生成する。この原理を第５図に示
す。歪補正処理部15には、２つの座標系が用意される。
第１座標系には、第５図（ａ）に示すように、画像処理
部14から与えられる歪パターンＰが与えられる。実際に
は、この歪パターンＰは、交点（たとえばP₁）の座標値
の集合からなるデータとして与えられる。一方、第２座
標系には、第５図（ｂ）に示すように、予め記憶してい
た歪みのない正規の正方格子パターンＱが与えられる。
この正方格子パターンＱも、やはり交点（たとえばQ₁）
の座標値の集合からなるデータとして与えられる。続い
て、第１座標系には、第５図（ａ）に示すように、被補
正絵柄PP（この例では文字「Ａ」が歪パターンＰに重ね
られる。この被補正絵柄PPはCAD装置12から与えられた
ものである。ここで、この被補正絵柄PPの第２座標系上
の写像QQを求める写像演算が行われる。この写像演算
は、歪パターンＰと正方格子パターンＱとの基準点の対
応関係に基づいて行うことができる。たとえば、第５図
（ａ）の基準点Ａ〜Ｄは、同図（ｂ）の基準点Ｅ〜Ｇに
対応する。このような対応関係を使えば、第５図（ａ）
の点P₂のような基準点でない任意の点についても、同図
（ｂ）の点Q₂のように対応する点を求めることができ
る。このように、第１座標系上の任意の点について、そ
の対応点を第２座標系上に求めることができるのである
から、点の集合である絵柄PPについて、対応する絵柄QQ
（歪んだ文字「Ａ」）を求めることができる。

このようにして、補正済絵柄QQが求まると、補正済絵
柄出力装置17によってこれを版下として出力する。この
版下に基づいて、転写フィルム２に歪んだ文字「Ａ」を
印刷し、第２図に示すように、前回と同じ条件で成形、
転写を行えば、転写フィルム２が前回と同じ条件で伸び
るため、結局、印刷成形品９の表面には、歪みのない文
字「Ａ」が転写されることになる。

なお、以上の処理については、特願昭63−243545号明
細書に詳述されているため、詳しい内容については、該
明細書を参照されたい。

CAD装置の機能 本願発明の特徴は、被補正絵柄をCAD装置12で生成す
るようにした点にある。これは、成形品がより三次元的
な形状をしており、この表面に絵柄を三次元的に割り付
けるような場合に非常に有効である。CAD装置12として
は、ごく一般的な装置を用いればよい。オペレータはこ
のCAD装置12を用いて、次のような処理を行う。いま、
三次元形状が定まっている成形品に、ロゴなどの平面画
像を割り付ける場合を例にとって説明する。まず、オペ
レータは、CAD装置12に対して、成形品の三次元形状を
定義する。すなわち、CAD装置内で、成形品の形状を表
す三次元データが生成されることになり、たとえば第６
図に示すように、成形品のイメージ21がCAD装置内に形
成されることになる。

続いて、オペレータはロゴなどの平面画像を、平面画
像入力装置12aから入力する。この平面画像入力装置12a
は、CAD装置12に対する画像入力装置であり、具体的に
はスキャナ,CCDカメラ,ITVカメラなどの装置であり、歪
パターン画像読取装置11を用いることもできる。続い
て、CAD装置12内で、この平面画像を成形品のイメージ2
1に割り付ける。これはたとえば次のようにすればよ
い。まず、成形品のイメージ21に対して所定の方向に視
線ベクトル22を定義する。この視線ベクトル22は、成形
品を最も普通に見る方向、すなわち成形品の正面といえ
る方向に決めればよい。そして、この視線ベクトル22に
対して垂直な平面内に、入力した平面画像23をもってき
て、この平面画像23上の絵柄を視線ベクトル22の方向に
沿って、成形品のイメージ21の表面に投影するのであ
る。こうして、表面に絵柄が付された成形品のイメージ
ができる。また、視線ベクトル22と平面画像23は、必ず
しも垂直である必要はなく、任意の角度に変化させても
よい。もちろん、これはCAD装置12内の演算として行わ
れることであり、実際には、成形品に平面画像を割り付
けた状態を表す三次元データが生成されるわけである。

この装置の利点は、このように絵柄を割り付けた状態
の成形品イメージを、ディスプレイに表示したり、CAD
装置12からハードコピーによる出力をさせたりすること
ができる点である。オペレータはディスプレイまたはハ
ードコピーを見て、絵柄の割り付け状態を確認すること
ができる。更に、あらかじめ用意された絵柄（平面画像
23）が非常に複雑な形状である場合、CADで線を１本１
本入力するよりも、絵柄全体をラスター画像として入力
し、これを割り付ける方がオペレーションは容易にな
る。

さて、次に第１座標系に入力される被補正絵柄の作成
方法について説明する。まず、第２図に示す成形品９の
ように、比較的厚みがなく、側面に絵柄のないものであ
れば、上面から見た絵柄だけを考えていればよいが、第
６図に示すような成形品のイメージ21では、より三次元
的な形状をしているため、側面にも絵柄が割り付けら
れ、上面から見た絵柄を考えるだけでは側面の絵柄が一
方向に縮小されて正確な表示ができず不十分である。そ
こで、この成形品のイメージ21の表面に割り付けられた
絵柄をいくつかの面に投影する。この実施例では、第７
図（ａ）に示すような成形品のイメージ21を、５つの方
向AA,BB,CC,DD,EEに投影する。たとえば、方向BBに投影
すれば、投影平面T_Bへの投影像が得られ、この投影像は
面Ｂの絵柄を最もよく表しているものになる。結局、５
つの投影平面T_A〜T_E（図ではT_Bのみ示す）を用いて５つ
の投影像が得られることになる。なお、各投影平面は必
ずしも直交する関係にある必要はなく、たとえば第７図
（ｂ）の投影平面T_B2のように、面Ｂに平行な投影平面
をとって、方向BB2に投影することも可能である。。こ
のようにして得られた５つの投影像は、それぞれ別個に
被補正絵柄として歪補正処理部15に与えられる。一方、
歪パターン画像読取装置11は、実際の成形品について同
様の５つの投影面に歪パターンを投影し、５つの歪パタ
ーンを入力する。こうして、歪補正処理部15では、５組
の歪パターンおよび被補正絵柄について別個に歪補正を
行い、５つの補正済絵柄を得る。最後にこの５つの補正
済絵柄を合成することによって、最終的な補正済絵柄が
得られる。この合成処理については、特願昭63−290891
号明細書に詳述されているので、詳しくは該明細書を参
照されたい。

本願第２の発明 以上、本願第１の発明を一実施例について説明した。
続いて、本願第２の発明を説明する。本願第２の発明
は、第１図に示す構成から、平面画像入力装置12aを取
り去ったものである。本願第１の発明では、ロゴなどの
絵柄を平面画像入力装置12aによって取り込み、これをC
AD装置12で処理していたが、本願第２の発明では、CAD
装置12によって絵柄自体を作成することになる。このよ
うにして作成した絵柄は、前述のように、ディスプレイ
またはハードコピーで確認することができる。以下、効
果的な絵柄の作成方法の具体例を２つ説明する。

（１）２平面の交線を利用する方法 一般に、CAD装置には、２つの平面が定義されていた
場合、この２平面の交線を求める機能が設けられてい
る。この機能を利用して絵柄の生成を行うと、非常に簡
単に絵柄の生成ができる。いま、第８図に示すように、
成形品のイメージ24がCAD装置12の内部で定義されてお
り、オペレータがこの表面にCAD装置を使って絵柄デザ
インする場合を考える。この場合、面A₁と面A₂とにおい
て、それぞれ別個に絵柄のデザインを行ったのでは、面
の接続線ｍにおいて絵柄がうまくつながらず、不自然な
デザインになりやすい。そこで面Ｂを定義し、この面Ｂ
と各面A_n（ｎ＝1,2,…）との交線m_nを利用してデザイン
をすると、容易に自然なデザインをすることができる。
特に、面Ｂとして平面をとり、この面Ｂ上の任意の点に
視点を置き、成形品のイメージ24をこの視点から観察す
れば、交線m₁，m₂は必ず直線上にのり、両方の接続点Ｒ
において折れ線にならずに自然に見えるという効果があ
る。第８図の例では、平面A₁と平面A₂とが接続線ｍにお
いて接しているが、面A1から面A2へとなだらかな曲面で
つながっているような場合には、この効果はより顕著に
なる。商品の表面に施される絵柄としては、ストライプ
模様などのような線をモチーフとしたものが多く、交線
m₁，m₂，…を基本にデザインを行えば、自然な絵柄が容
易に作成できるのである。面Ｂを平行移動させてゆけば
ストライプ模様などが簡単に作成できることが理解でき
るであろう。面Ｂはどのような向きに定義してもよい
が、できれば、その商品（成形品）が最も普通に観察さ
れるであろう視線の向きに沿って、面Ｂを定義するのが
好ましい。そうすれば、最も普通に観察されるであろう
向きから観察したときに、そのデザインが最も自然に見
えるようになるからである。

（２）成形品の形状を利用する方法 成形品に溝やエッジなど特徴的な形状がある場合に
は、その形状を利用して絵柄の生成を行うと、非常に簡
単な自然なデザインを行うことができる。たとえば、第
９図に示すように、成形品のイメージ25に円形の溝26が
形成されている場合、この円形の溝26に合わせて模様27
を施すようにすると、デザインもしやすく、また、見た
目も非常に自然なデザインになる。

以上、本願発明をいくつかの実施例について説明した
が、要するに本願発明の要点は、被補正絵柄をCAD装置
によって生成し、これを歪補正処理部に与えて補正済絵
柄を得る点にあり、その他にも種々の実施の態様が考え
られる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、CAD装置によって被補
正絵柄を生成し、基準パターンの印刷された絵柄フィル
ムを成形品に合わせて成形して歪パターンを得て、この
歪パターンに被補正絵柄を第１座標系上で重ね合わせ、
基準パターンが作成された第２座標系上に第１座標系上
の絵柄の写像を求め、この写像を補正済絵柄として用い
るようにしたため、絵柄フィルムの補正、特に被補正絵
柄の作成を容易に、かつ、正確に行うことができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る絵柄フィルム歪補正装
置の基本構成を示すブロック図、第２図は射出同時絵付
法の説明図、第３図は射出同時絵付法を行った結果歪ん
だ転写フィルムを示す図である。第４図は射出同時絵付
法によって基準パターンが歪む様子を示す図、第５図は
本発明の装置による歪補正処理の原理を示す図、第６図
は本発明の装置に用いるCAD装置内において行われる成
形品の三次元データの生成法を示す図、第７図は本発明
の装置に用いるCAD装置内において行われる被補正絵柄
の生成法を示す図、第８図は本発明の装置に用いるCAD
装置内において行われる交線を利用したデザイン方法を
示す図、第９図は本発明の装置に用いるCAD装置内にお
いて行われる成形品形状を利用したデザイン方法を示す
図である。 21…成形品のイメージ、22…視線ベクトル、23…平面画
像、24…成形品のイメージ、25…成形品のイメージ、26
…溝、27…模様、Ｐ…歪パターン、Ｑ…基準パターン、
PP…被補正絵柄、QQ…補正済絵柄。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−136979（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−134281（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−242481（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−90275（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−61740（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の基準点をもった基準パターンが形成
   された二次元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元
   立体状に成形したときに、前記基準パターンが歪むこと
   により得られる歪パターンの画像を読取るための歪パタ
   ーン画像読取装置と、 前記歪パターン画像読取装置で読取った画像から基準点
   の座標値を決定する画像処理部と、 前記成形品に付与すべき絵柄を平面画像として入力する
   平面画像入力装置と、 前記成形品の形状を表す三次元データを生成し、この三
   次元データと前記平面画像のデータとに基づき、前記成
   形品に前記平面画像を割り付けた状態を表す三次元デー
   タを生成し、更に、前記平面画像が割り付けられた前記
   成形品を所定方向に投影し、この投影画像に基づいて被
   補正絵柄を生成するCAD装置と、 前記画像処理部から与えられた歪パターンについての基
   準点の座標値と、前記CAD装置から与えられた被補正絵
   柄の座標値と、を記録するための第１座標系と、 前記基準パターンについての基準点の座標値を記録する
   ための第２座標系と、 前記歪パターンにおける基準点と前記基準パターンにお
   ける基準点との対応関係に基づいて、前記第１座標系上
   の絵柄の写像を前記第２座標系に求める写像演算装置
   と、 前記第２座標系上に求まった写像を補正済絵柄として出
   力する補正済絵柄出力装置と、 を備えることを特徴とする絵柄フィルム歪補正装置。
2. 【請求項２】複数の基準点をもった基準パターンが形成
   された二次元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元
   立体状に成形したときに、前記基準パターンが歪むこと
   により得られる歪パターンの画像を読取るための歪パタ
   ーン画像読取装置と、 前記歪パターン画像読取装置で読取った画像から基準点
   の座標値を決定する画像処理部と、 前記成形品の表面に所定の絵柄を割り付けた状態を表す
   三次元データを生成し、この絵柄が割り付けられた成形
   品を所定方向に投影し、この投影画像に基づいて被補正
   絵柄を生成するCAD装置と、 前記画像処理部から与えられた歪パターンについての基
   準点の座標値と、前記CAD装置から与えられた被補正絵
   柄の座標値と、を記録するための第１座標系と、 前記基準パターンについての基準点の座標値を記録する
   ための第２座標系と、 前記歪パターンにおける基準点と前記基準パターンにお
   ける基準点との対応関係に基づいて、前記第１座標系上
   の絵柄の写像を前記第２座標系に求める写像演算装置
   と、 前記第２座標系上に求まった写像を補正済絵柄として出
   力する補正済絵柄出力装置と、 を備えることを特徴とする絵柄フィルム歪補正装置。