JP2747722B2 - 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63−262334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
歪パターンの画像の少なくとも一部分を部分画像として
読取ることのできる部分画像読取装置と、 歪パターンを複数の部分画像ごとに分割し読取ること
ができるように、部分画像読取装置を、歪パターンに対
して所定平面に沿って移動させる第１の走査装置と、 部分画像読取装置と歪パターンとの距離を調節できる
ように、部分画像読取装置を所定平面に対して垂直な方
向に移動させる第２の走査装置と、 部分画像読取装置で読取った部分画像から、この部分
画像内の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、 このCAD装置内で生成された三次元データに基づい
て、第１の走査装置および第２の走査装置を制御する走
査制御装置と、 画像処理部で決定された各部分画像内の基準点の座標
値を、第１の走査装置による走査過程に基づいて統合
し、歪パターンの画像全体に共通した座標系における統
合基準点座標値を求める座標統合部と、 座標統合部で統合された統合基準点座標値と、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。

〔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。この歪パターンは、部分画像読取装置に
よって部分ごとに分割されて読取られた後、１つに統合
される。この読取動作は、走査制御装置によって行うこ
とができる。すなわち、CAD装置によって既に成形品の
三次元形状データが生成されているため、走査制御装置
はこの三次元形状データに基づいて走査装置を制御でき
るのである。続いて、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、その構成は後に詳述することにする。CAD装置12
は、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、座標統合部14a、および歪補正処理部15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。本発明では、歪パターンは一部分ご
とに読取られるため、画像処理部14が抽出した基準点
は、歪パターンの一部分についての基準点である。座標
統合部14aはこのような部分ごとの基準点を、共通した
１つの座標系で統合する。歪補正処理部15は、座標統合
部14a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。もっと
も、本発明ではこのような歪パターンが一度に入力され
るわけではなく、部分ごとに分割されて入力されること
になる。読み取られた部分画像データは、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。続いて
座標統合部14aにおいて、各部分画像についての交点が
１つに統合される。

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。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、成形品のイ
メージが形成されたことになる。

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
はスキャナなどの装置である。続いて、CAD装置12内
で、この平面画像を成形品のイメージに割り付ける。こ
れはたとえば、平面画像を成形品の三次元イメージに投
影するような演算を行えばよい。

この装置のひとつの利点は、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。すなわち、オペレータはCAD装置12
によって、第２図の印刷成形品９と同様のイメージを得
ることができる。このイメージを上方から投影した絵柄
が被補正絵柄ということになる。

歪補正処理部15は、座標統合部14aで統合されたデー
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。

歪パターン画像読取装置 それでは本発明の特徴となる歪パターン画像読取装置
11について詳述する。この装置の機能は、実際の成形品
に基準パターンを転写成形することによって得られる歪
パターン（第４図（ｂ）に示すようなパターン）の画像
を読取ることである。この発明の装置では、この画像を
分割入力している。これは画像の入力部として具体的に
用いるCCDカメラやITVなどには、一度に入力できる画像
の分解能と画素数に限界があるためである。

このような分割入力を行うために、この装置11は、カ
メラ11a、XYテーブル11b、Ｚ方向駆動装置11c、走査制
御装置11dという構成要素を有する。カメラ11aはCCDカ
メラあるいはITVカメラといった一般的なカメラでよ
い。XYテーブル11bは、成形品を載せてxy方向に移動さ
せる機能を有する。第６図は、このXYテーブル11bに載
せた成形品上の歪パターン画像を、部分ごとに読取る動
作を説明する図である。ここで、太線で示す読取領域Vw
は、カメラ11aが一度に読取ることのできる領域であ
り、カメラのファインダー領域ということになる。太線
で示す部分領域（１−１）の読取りが終了したら、XYテ
ーブル11bによって歪パターンがｘ方向にピッチx_pだけ
移動する。これによって次の部分領域（２−１）の読取
り可能になる。更に（３−１），（４−１），……とｘ
方向に順次移動し、今度はXYテーブル11bによって、ｙ
方向にピッチy_pだけ移動させれば、下の段の（１−
２），（２−２）の読取りも可能になる。なお、図のハ
ッチングを施した境界部分は、重複して読取られること
になる。これは後に座標統合部14aにおいて、部分画像
を統合する際に、滑らかな画面接続を可能にするためで
ある。なお、画面接続の方法については、特願昭63−26
2334号明細賞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。

第７図は、この歪パターン画像読取装置11の具体的な
構成図である。XYテーブル11bは、ｘ軸方向駆動モータ1
1b_xとｙ軸方向駆動モータ11b_yとによって、xy平面上を
移動する。この上に歪パターンをもった成形品が載せら
れることになる。この上方にはカメラ11aが設けられて
おり、このカメラ11aにはｚ方向駆動装置としてのモー
タ11c_zが取り付けられている。このモータ11c_zによっ
て、カメラ11aはｚ軸方向に移動可能になる。このよう
に、カメラ11aをｚ軸方向に移動させる必要がある理由
は次のとおりである。いま、成形品91が第８図（ａ）に
示すような形状をしていた場合を考える。第２図に示す
成形品９の上面がほぼ平坦であるのに対し、成形品91は
面S1と面S2という階段構造をもっている。ここで、この
ような成形品91の上面に形成された歪パターンの画像を
カメラ11aによって読取る動作を考える。第８図（ａ）
の成形品を同図の矢印Ｒで示した方から見た側面図を同
図（ｂ）に示す。これからわかるように、カメラ11aが
面S1上の部分画像をとらえているときのカメラと被写体
との距離は１であるのに対し、面S2上の部分画像をと
らえているときのカメラと被写体との距離l2である。こ
のように、歪パターン形成面が段差構造をもっている
と、カメラ11aを走査していったときに、カメラと被写
体との距離が変化することになる。この段差が非常に小
さければ大きな影響は現れないが、段差が大きくなって
くると、歪パターンの倍率が変化するために正確な歪パ
ターンを得ることができなくなる。これは後に行われる
歪補正工程の精度に影響を与えて好ましくない。そのた
め、本発明の装置では、ｚ方向駆動装置11cを設け、カ
メラと被写体との距離が常に一定になるように制御し、
歪パターンの倍率を一定に保つようにしているのであ
る。

このように、歪バターン画像読取装置11は、成形品を
xy方向に移動させるとともに、カメラ11aをｚ方向に移
動させながら走査を行って、部分画像の読取りを行って
いる。本発明の特徴は、この走査の制御を、CAD装置12
内のデータに基づいて行っている点にある。走査制御装
置11dは、CAD装置12内のデータに基づいて、XYテーブル
11bおよびｚ方向駆動装置11cを制御しているのである。
前述のように、CAD装置12内には、成形品の三次元デー
タが生成されている。すなわち、CAD装置12は、第８図
（ａ）に示すような成形品の三次元形状についてのデー
タを保持していることになる。そこで、この三次元デー
タを検討すれば、XYテーブルの必要移動範囲を把握する
こともできるし、ｚ方向の移動距離も求めることができ
る。このｚ方向の移動距離は、実際には、現在走査中の
部分領域内の成形品上面の高さ（第８図（ｂ）における
h1やh2）に基づいて決定する。同じ部分領域内で高さが
変化する場合には、高さの平均値を用いればよい。

以上、本願発明を実施例について説明したが、要する
に本願発明の要点は、歪パターンを部分画像ごとに読取
る際に、CAD装置内の成形品の三次元データを用いて走
査制御を行う点にあり、その他にも種々の実施の態様が
考えられる。たとえば、上述の実施例では、成形品をxy
平面上で動かし、カメラをｚ方向に動かしたが、逆にカ
メラをxy平面上で動かしたり、成形品をｚ方向に動かす
ような構成にしてもかまわない。

〔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
歪パターンをCAD装置内のデータを利用して走査するこ
とにより正確に読取り、この読取った歪パターンに被補
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
は本発明の装置による歪パターン画像を分割して読取る
方法を示す図、第７図は本発明の装置に用いる歪パター
ン画像読取装置の具体的構成を示す図、第８図は本発明
の装置において、カメラをｚ方向に走査する必要がある
ことを説明する図である。 11a…カメラ、11b…XYテーブル、11b_x，11b_y、11c_z…駆
動モータ、91…成形品、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。

Claims (1)

(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の少なくとも一部分を
   部分画像として読取ることのできる部分画像読取装置
   と、 前記歪パターンを複数の部分画像ごとに分割し読取るこ
   とができるように、前記部分画像読取装置を、前記歪パ
   ターンに対して所定平面に沿って移動させる第１の走査
   装置と、 前記部分画像読取装置と前記歪パターンとの距離を調節
   できるように、前記部分画像読取装置を前記所定平面に
   対して垂直な方向に移動させる第２の走査装置と、 前記部分画像読取装置で読取った部分画像から、この部
   分画像内の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、 このCAD装置内で生成された三次元データに基づいて、
   前記第１の走査装置および前記第２の走査装置を制御す
   る走査制御装置と、 前記画像処理部で決定された各部分画像内の基準点の座
   標値を、前記第１の走査装置による走査過程に基づいて
   統合し、前記歪パターンの画像全体に共通した座標系に
   おける統合基準点座標値を求める座標統合部と、 前記座標統合部で統合された統合基準点座標値と、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。