JP3102848B2 - 印刷機において色をモニターするシステム及び方法 - Google Patents

印刷機において色をモニターするシステム及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【マイクロフィッシュの付録】本出願で参照されるコン
ピュータプログラムは、Ｊｏｈｎ Ｃ.Ｓｅｙｍｏｕｒ、
Ｊｅｆｆｒｅｙ Ｐ.Ｒａｐｐｅｔｔｅ、 Ｆｒａｎｋ
Ｎ.Ｖｒｏｍａｎ、Ｃｈｉａ−Ｌｉｎ Ｃｈｕ、Ｂｒａｄ
ｌｙ Ｓ.Ｍｏｅｒｓｆｅｌｄｅｒ、Ｍｉｃｈａｅｌ Ａ.
Ｇｉｌｌ 及び Ｋａｒｌ Ｒ.Ｖｏｓｓを発明者とし、
「印刷機において色をモニターするシステム及び方法」
と題したマイクロフィッシュの付録に含まれている。マ
イクロフィッシュの付録は３枚のマイクロフィッシュを
含み、合計１８９フレームである。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、印刷機において
色をモニターするシステム及び方法に関する。特に本発
明は、巻取紙（ウェブ）上に印刷されたカラーテスト片
の反射率及び／又は光学密度を測定し、散乱光の影響を
補正することに基づいて、色を正確にモニターするため
のシステムに関する。
【０００３】
【従来の技術】印刷産業において、カラー印刷プロセス
の品質制御は一般に、濃度計を用いてテスト像の光学密
度を測定したり、あるいは巻取紙印刷プロセスのオフラ
イン時に濃度計を走査することによって行われてきた。
光学密度の測定は、光源でテスト像を照明し、テスト像
から反射された光の強度を測定することによってなされ
る。光学密度は数１で定義される、
【数１】 但しＲは反射率、つまり反射光の強度対入射光の強度の
比である。
【０００４】印刷産業において、測定されるテスト像は
カラーテスト片（ストリップ）またはカラーバーの形を
していることが多い。これらは当該分野において周知
で、名称「印刷制御」の米国特許第３，３９３，６１８
号、及び名称「印刷制御片を正確なレベルで整合して取
り付ける装置」の米国特許第４，４６９，０２５号で論
じられている。こうしたカラーバーは、それぞれほぼ
０．２インチｘ０．２インチの寸法を有する、さまざま
なインク色と色調の各カラーパッチから構成され、カラ
ーパッチは相互に隣合った列状に並べられている。これ
らのカラーパッチは巻取紙の切り取り領域に印刷される
ことが多く、位置の整合及びカラーモニターの目的で使
われる。「ショートカットオフ」印刷機（例えば Ｈａ
ｒｒｉｓ−Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ社製のＭ−１０００Ｂ
ＥまたはＭ−３０００印刷機）を用いて紙コストを最小
限にしようとするときは、印刷紙上の切り取り領域が小
さくなり、それに応じてカラーパッチも小さくなる。現
在カラーパッチは、０．１０インチｘ０．０６２５イン
チほどにも小さくなっている。カラーテスト片の光学密
度を測定する一つの方法が、Ｊｅｓｃｈｋｅらに発行さ
れた米国特許第４，８８１，１８１号に開示されてい
る。
【０００５】光学密度をオンラインで測定するには、多
くの点を同時に測定でき、しかもテスト領域に対するカ
メラの正確な位置合わせが必要ないので、カラービデオ
カメラが最適である。しかしながら、カラーテスト片の
オンラインによる光学密度の測定は、グレア（ぎらぎら
の輝き）や散乱光などの悪影響のため不正確になること
が多い。このことは特に、より小さいカラーパッチを測
定するときにそうである。カメラ内での散乱光は測定さ
れているテスト片の信号レベルを上昇させ、この上昇分
は反射率の増加と光学密度の減少に対応する。的確な色
モニターは、光学密度が２．０（１％の反射率に対応）
までで黒インクが正確に測定されることを必要とする。
しかし、バックグランドの巻取紙が白の印刷プロセスで
は、像の白領域からの散乱光がもっと暗い領域における
光学密度の測定に影響を及ぼし、光学密度の測定値が低
下し１．５程度になってしまう。
【０００６】複写機などの光学系における散乱光の影響
を補正するための従来の方法が、数多くの特許に記載さ
れている。Ｂｉｒｇｍｅｉｒの米国特許第５，２１６，
５２１号には、記録像の平均の明るさから導かれた定数
を、全体の記録像信号から差し引くことを含む、散乱光
を補正する方法が記載されている。この方法は散乱光の
影響を補正する際における第１のステップであるが、精
度をさらにもっと向上させることも可能である。Ｊａｎ
ｓｓｏｎの米国特許第５，１５３，９２６号には、像ス
キャナーの各ピクセルに重み付けを行い、他のピクセル
への散乱を補正する方法が開示されている。この方法
は、経験的な方法によって重み付け因子を求めることを
含む。
【０００７】Ｏｍｕｒａの米国特許第５，２０８，８７
４号は、劣化した像によるフレア応答関数の空間的逆畳
み込み（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ) を行って、オリ
ジナル像を得ることを記載している。これは、実験的に
測定された線の広がり関数からフレア応答関数を得、フ
レア応答関数と劣化した像とをフーリエ変換（ＦＴ）を
用いて空間周波数のドメインに変換し、次いで劣化した
像のＦＴをフレア応答関数のＦＴで割り、最後にその結
果の逆フーリエ変換を取ってオリジナル像を求めること
によって達成される。しかしこの方法は、高速フーリエ
変換（ＦＦＴ）を用いても計算が膨大となり、さらにエ
ッジ効果をもたらす。同様にＨｉｎｏの米国特許第５，
２５１，２７２号は、像信号を処理して、副次的な光源
の影響を補正する方法と装置を記載している。この方法
と装置は、光学系に関する線の広がり関数を実験的に
得、実験的な応答を微分及び正規化して副次的な光源の
影響を得ることに基づいている。
【０００８】散乱光の影響を最小限とするための別の方
法は、「黒マスク」ＣＣＤ像形成装置を用いるものであ
る。このカメラでは、ＣＣＤの非像形成領域がすべて黒
である。この方式は例えば、日立製のＤＫ−７７００Ｕ
カラーカメラで用いられているが、標準的なカラービデ
オカメラと比べ高価である。ここで使われる黒マスクは
ＣＣＤ表面から反射される光を最小限とし、それによっ
て散乱光全体を減少させる。一方、レンズ内で散乱され
る光は影響を受けない。さらに、光学密度の正確な測定
を行うには、外部の反射またはグレアを最小としつつ、
像形成の視野全体にわたって一貫した一様な照明を必要
とする。また一般的な従来の設計では放物状の反射器で
光を集中させ、視野以外における光と照明領域の利用を
少なくしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、巻取
紙あるいは基材上に印刷されたカラーバーの反射率及び
／又は光学密度の正確な測定を行うシステムと方法を提
供することにある。本発明の別の目的は、そうした光学
密度の正確な測定に対する散乱光の影響、及びその他の
歪みを効率的且つ経済的に補正することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、巻取紙上のカ
ラーバーに印刷されたカラーパッチの光学密度を正確に
測定するシステムを提供する。本発明のシステムは、カ
メラアセンブリとコンピュータとから構成される。カメ
ラアセンブリは、巻取紙を照明する照明系と、ビデオカ
メラなどの像記録装置とを含む。コンピュータは、メモ
リと像取り込み回路とを含む。動作時には、カメラ位置
決めユニットがカメラアセンブリを巻取紙上の第１の位
置に移動する。カメラの視野内の像が光源によって照明
され、ビデオカメラが印刷像と類似の像信号を記録す
る。視野内の印刷像がカラーバーの一部を含むとき光源
が起動されるように、光源は巻取紙と同期されている。
次に、記録された像信号が像取り込み回路によってデジ
タル化され、取り込み像信号アレイとしてコンピュータ
のメモリ内に記憶される。この取り込み像信号アレイを
散乱光、像形成装置の画素（エレメント）によって一様
でないホワイト応答、ブラックバイアス、及びカメラの
非線形性を補正するために、さまざな信号処理技術が用
いられる。さらに、取り込み像信号アレイが処理されて
個々のカラーパッチの位置が突き止められる。そして、
各カラーパッチ毎の光学密度の値が求められる。
【００１１】また本発明は、新規の散乱補正方法を提供
する。本発明はさらに、視野の最適な照明用の照明系を
提供する。照明系はストロボと反射系とを含み、視野を
横切る照明の非一様性を改善する。この代りに、照明系
がストロボと、視野にだけ照明を与える開口を有するコ
リメータとを含むようにしてもよい。さらに本発明は、
個々のカラーパッチの位置を突き止める方法を提供す
る。このシステムは、信号処理手段によって視野内のカ
ラーバーの位置を求める処理回路を含む。
【００１２】
【実施例】図１を参照すれば、多色像を巻取紙１２上に
印刷する印刷システム１０が示してある。好ましい実施
例においては、４つの印刷ユニット１４、１６、１８及
び２０がそれぞれ像中の一色を巻取紙１２上に印刷す
る。この種の印刷は通常、巻取紙オフセット印刷と称さ
れている。印刷ユニット１４、１６、１８及び２０は上
方ブランケットシリンダ２２、上方印刷プレート（版
板）シリンダ２４、下方ブランケットシリンダ２６、及
び下方印刷プレートシリンダ２８を具備する。印刷シス
テム１０において、各印刷ユニット１４、１６、１８及
び２０の色１、２、３及び４はそれぞれブラック（黒、
Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー
（黄、Ｙ）である。印刷ユニット１４、１６、１８及び
２０の相対的な各位置は印刷機によって決まり、変わり
得る。好ましい実施例において、印刷機は巻取紙オフセ
ットプリンタである。しかし以下に説明するシステム
は、輪転グラビアやフレキソ印刷などその他の種類の印
刷機にも適用可能であることが意図されている。
【００１３】印刷システム１０は、巻取紙１２と光学的
に連通しているカメラアセンブリ３６も具備している。
カメラアセンブリ３６は、照明系３８と像記録装置４０
とを含む。さらに印刷システム１０は、カメラ位置決め
ユニット３４、コンピュータ３２、及び巻取紙スタビラ
イザ３９を具備する。一般の動作時、カメラ位置決めユ
ニット３４がカメラアセンブリ３６を、巻取紙１２上の
第１の位置に移動する。印刷された像が照明系３８によ
って照明され、像記録装置４０が視野５６内の印刷像を
表す像信号を記録する。記録される像信号がカラーバー
の一部を含むように、照明系３８は巻取紙１２の移動と
同期されている。
【００１４】コンピュータ３２は、４８０あるいはペン
チアム（Ｐｅｎｔｉｕｍ）マイクロプロセッサとＰＣア
ーキテキチャを具備した通常型のものとし得る。コンピ
ュータ３２はランダムアクセスメモリ３３（半導体メモ
リ及び／又はディスクドライブ記憶装置）と、カメラア
センブリ３６にインタフェースする像取り込み回路４８
とを含んでいる。コンピュータ３２はデータバス５４に
よってカメラ位置決めユニット３４に接続され、またコ
ンピュータ３２は制御信号をカメラ位置決めユニット３
４に送る。カメラ位置決めユニット３４はカメラアセン
ブリ３６と機械的に連結され、カメラアセンブリ３６を
ここでは横方向（Ｘ軸、図２参照）と称する、巻取紙の
移動に対して直角な方向に移動する。カメラアセンブリ
３６を巻取紙１２を横切って移動させる目的は、巻取紙
１２上の印刷像の横方向に沿った各部の選択的な像記録
を可能にすることにある。カメラアセンブリ３６は、巻
取紙１２を横切るカメラアセンブリ３６の各位置毎に、
視野５６内の印刷像を記録する。巻取紙１２はＹ方向に
移動しており、後述するように照明系３８内におけるス
トロボ光のタイミングが移動する巻取紙１２に対して周
方向の位置決めを効果的に与えるので、カメラ位置決め
ユニット３４によって周方向つまりＹ軸方向の位置決め
を行う必要はない。
【００１５】また、例えば、複数のカメラを組み合わせ
て巻取紙１２の必要なすべての領域をカバーする視野が
得られるようにすれば、カメラ位置決めユニットを用い
ないことも考えられる。カメラアセンブリ３６に対して
接近及び離反する巻取紙の動きを減少させるため、安定
化が必要なこともある。この接近及び離反する動きは、
巻取紙のフラッターと称されている。巻取紙のフラッタ
ーは像を焦点から外し、像の倍率を変化させてしまうこ
とがある。巻取紙スタビライザ３９は、インクをにじま
せることなく巻取紙１２のフラッターを、巻取紙１２上
の印刷像を記録するための被写界深度の許容可能な限界
内に減衰可能な機構なら、任意の機構とし得る。巻取紙
スタビライザ３９は、名称「ベルヌーイ効果巻取紙スタ
ビライザ」の米国特許第４，９１３，０４９号に開示さ
れているような非伸張性の巻取紙スタビライザであるの
が好ましい。非伸張性のスタビライザとは、巻取紙１２
と物理的な接触を生じないスタビライザである。
【００１６】安定化は、カメラの視野の寸法と比べて大
きい円周を有するローラの回りに、巻取紙１２を部分的
に巻き付けることによっても行える。しかしこの方法の
一つの欠点として、ローラの湾曲による像の幾何学的歪
みが生じる恐れがある。あるいはそのほか、巻取紙を２
つのローラの周囲に巻き、これらのローラ間で像形成す
ることによっても安定化を行える。巻取紙１２が透明ま
たは半透明なら、巻取紙１２を透過し反射して戻ってく
る光を最小にすることが、光学密度の正確な測定に必要
である。この点は、巻取紙１２を透過してほとんど光が
反射されないように、巻取紙１２の背後に黒の裏板を設
けたり、大きく開いたキャビティを設けたり、あるいは
巻取紙１２がローラ上で像形成することによって安定化
される場合には、黒のローラを用いることによって達成
できる。
【００１７】カメラアセンブリ３６とカメラ位置決めユ
ニット３４は、インクが巻取紙１２に施された後、印刷
機上のどこにでも取り付けできる。例えば熱硬化性の巻
取紙オフセット印刷機の場合、色測定系は最終段の印刷
ユニットと炉の間、炉の直後、冷却ロール上、あるいは
冷却ロールの後方いずれにも取り付けられる。光学密度
の測定を他のインクが存在しない状態で行う必要がある
場合、または印刷の直後に測定を行う必要がある場合に
は、色測定系を印刷ユニット間に取り付けるのが有利で
ある。好ましい実施例において、カメラアセンブリ３６
は図２に示すように、赤（Ｒ）６４、緑（Ｇ）６６、及
び青（Ｒ）６８の各チャンネルを有するＣＣＤカラーカ
メラからなる像記録装置を具備する。例えば、ソニー製
ＸＣ００３の３−チップＣＣＤカラービデオカメラが像
記録装置４０として使える。このカメラは、巻取紙１２
上の印刷像からの反射光を赤チャンネル６４、緑チャン
ネル６６及び青チャンネル６８へ分離するのに二色性プ
リズム４６を用いており、これらの各チャンネルはそれ
ぞれ別々のＣＣＤ像形成装置７０、７２及び７４を含ん
でいる。ビデオカメラの上記３つのチャンネルは各々信
号バス５２を介してコンピュータ３２に接続され、各チ
ャンネルは巻取紙１２上の視野５６内にある印刷像の記
録像信号を生じるように構成されている。
【００１８】カメラアセンブリ３６は、信号バス５２に
よってコンピュータ３２に接続された照明系３８も具備
している。照明系３８は、光源４２（１つだけが図示さ
れている）と集束機構４４とを含む。カラーバーが視野
５６内にあるときに対応して、コンピュータ３２からの
制御信号が信号バス５２を介して送られ、巻取紙１２が
光源４２によって照明されるべき時点を指示する。好ま
しい実施例では、パルス持続時間がほぼ１マイクロ秒で
あるパルス状のキセノンストロボ光が使われる。巻取紙
の送り速度が毎分３５００フィートで、視野がほぼ２イ
ンチｘ１．８インチの場合、像記録装置４０が巻取紙１
２から反射された入射光量を定量している時間中におけ
る印刷像の移動量を最小化するため、１マイクロ秒の照
明時間が好ましい。一例として、光源４２は電源ＰＳ−
３５０−１装備のＥＧ＆Ｇ社製ストロボＦＸ−１９９を
用いたストロボ光アセンブリを含むことができる。コン
ピュータ３２からの照明制御信号は、例えば、ブランケ
ットシリンダの一方（２２または２６）上に配置された
センサーから発生される回転位置情報、巻取紙１２の速
度に関する認識、及び像記録装置４０とブランケットシ
リンダ（２２または２６）との間の距離に関する認識を
利用した通常の手段によって生成される。
【００１９】集束機構４４は光源４２から発せられた光
を、視野５６内の像上に効率的に集中させる。ストロボ
光が発せられると、像形成装置４０が、カラーバーの一
部分を含む視野５６内の像を記録する。図３(ａ)に示す
ように、好ましい実施例では、カメラ４０が巻取紙１２
に対して直角に取り付けられ、視野５６はカメラの軸５
０から３９度の角度で傾斜して各々取り付けられた２つ
の光源４２によって照明されるのが好ましい。濃度測定
のための各種仕様（例えばＣＩＥまたはＡＮＳＩ仕様）
においては、光源がカメラの軸５０に対して４５度±８
度の角度で取り付けられる必要がある。２バルブ（電
球）系では反射器５８を用いて、光源４２から発せられ
視野５６内の印刷像に入射する光量を増大させる。
【００２０】視野５６外の光を最小限とするため、バッ
フル６０が光源４２の下方に位置され、光源４２の真下
の巻取紙１２が照明されないようになっている。また、
グレアシールド６２が視野５６の上方に付設され、測定
系内に入る望ましくない光をさらに減少させる。かかる
光の影響は、照明が視野５６よりはるかに大きい領域を
カバーする場合特に発生する。好ましい実施例におい
て、反射器５８は「円形状ブロマノイド（Ｖｒｏｍａｎ
ｏｉｄ）」 反射器で、これが光源４２の上方に配置さ
れ、光源４２からの光を効率的に利用し視野５６全体に
わたって一様な照明を行う。ブロマノイド反射器が図３
(ｂ)に示してあり、ストロボから発せられた光の等角度
（θ）を巻取紙１２上の等距離(ｄ)に変換する。この反
射器は、２インチｘ１．８インチの視野全体にわたり２
％以内で一様な照明を与える。こうした基準を満たすあ
る特定の反射器の壁の曲線は、図３(ｃ)に示すように数
２で与えられる、
【数２】 この曲線がストロボの軸を中心として回転され、３次元
の形状を完成する。
【００２１】別の実施例として、反射器５８はカメラの
軸５０に対して４５度の角度で取り付けられたコンデン
サレンズの構成で置き換えることもできる。図４(ａ)を
参照すれば、光源４２がストロボから２２ミリメートル
（ｍｍｆｓ）の距離で研磨ガラス製の拡散板７６を照明
する。拡散板７６は例えば、米国カリフォルニア州所在
のＲＯＬＹＮ Ｏｐｔｉｃｓ社製部品 No.５５．３００
０とし得る。拡散板７６からの光は、３６ｍｍｆｓで心
合わせされた第１のコンデンサレンズ７８と、５７ｍｍ
ｆｓで心合わせされた第２のコンデンサレンズ８０とに
よって集中される。これらのコンデンサレンズは例えば
それぞれ、Ｅｄｍｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製部
品 No.３１５６３及びＲＯＬＹＮ社製部品 No.１０．０
１７７とし得る。第１及び第２のコンデンサレンズから
の光は９０ｍｍｆｓで開口８２に集められ、１２５ｍｍ
ｆｓに配置された集束レンズ８４によって２４０ｍｍｆ
ｓの巻取紙１２上に像形成される。集束レンズ８４は例
えば、ＲＯＬＹＮ社製部品No.１０．００８５とし得
る。図４(ｂ)を参照すれば、開口８２は平行端辺の寸法
がそれぞれ０．５２５及び０．７２５インチで、端辺間
の距離が０．６００インチである台形状に形成されてい
る。台形状の開口は、その大きい方の端辺が巻取紙１２
に最も近くなるように配置されている。開口は視野５６
内での一様な照明を可能とする一方、視野外の照明を排
除する。
【００２２】コンデンサレンズ７８、８０は、光源４２
からの光を平行にする。好ましい実施例においては、ス
トロボ光４３がカメラ４０の周方向前方と後方に置か
れ、巻取紙がまず一方のストロボを通り過ぎ、次いでカ
メラを通り過ぎ、その後他方のストロボを通り過ぎるよ
うになされる。この配置は、巻取紙１２のエッジに沿っ
て平行に生じるしわである巻取紙１２の波状化で起こり
得る有害な影響を減少させる。ストロボ光をカメラから
横方向に配置する構成も、巻取紙の波状化が問題でな
く、しかもその配置がより便利であるなら考えられる。
さらに、照明を１つのストロボ光あるいは複数のストロ
ボ光を用いて行うことも考えられる。
【００２３】さらに、巻取紙の送り速度がもっと遅い及
び／又は視野がもっと大きい一部の場合には、パルス状
のキセノンストロブ照明を用いる必要がないことも考え
られる。カメラの電子シャッターあるいは機械的なシャ
ッター手段によって、ボケを適切に避けることができ
る。この場合、ハロゲン電球を用いて、よりコスト効率
の高い照明も行える。ストロボ閃光からストロボ閃光ま
での明るさの変化が、光学密度の計算における誤差の大
きな原因になることがある。かかる変化は、所定の光量
が出力されたときにストロボへの電流を遮断するフィー
ドバック機構を用いて減らすことも考えられる。このフ
ィードバック機構は光検出器、積分器、及びストロボへ
の電流を遮断する手段で構成し得る。このような機構は
よく知られており、ストロボ光に関連した市販の写真機
器で見つけることができる。
【００２４】印刷像に対する周囲光の影響を最小限とす
るため、カメラアセンブリ３６は光密封のハウジング内
に取り付けられるのが好ましい。一般に、周囲光は測定
される反射率を増加させ、それも制御不能な方法で増加
させる。周囲光をシールドする一つの方法は、図３(ａ)
に示したハウジング３０である。この装置において、巻
取紙１２に対するハウジングの接近度と、カメラの視野
５６に対するハウジングの寸法とは、周囲光の影響を著
しく減少させるのに充分なものである。あるいはこれに
代えて、巻取紙１２、カメラアセンブリ３６、及びカメ
ラ位置決めユニット３４を、巻取紙１２がそこを通って
出入り可能な狭いスリットを備えた光密封のハウジング
内に閉じ込めることもできる。いずれの場合にせよ、ハ
ウジング内における光の散乱を減らすため、ハウジング
の内部は暗くすべきである。光学密度が少なくとも１．
４の黒塗料を使ってハウジングの内部を塗装すれば、周
囲光の影響を減少するのに充分であることが立証されて
いる。
【００２５】再び図２に戻って参照すると、カメラアセ
ンブリ３６で使われるビデオカメラの好ましい実施例は
３つのＣＣＤ像形成装置７０、７２、７４を含み、その
各々は７６８ピクセルｘ４９４ピクセル（Ｘ方向ｘＹ方
向）の解像度を有する。一般的なＣＣＤ像形成装置はほ
ぼ４：５の画面アスペクト比を有し、像形成装置の視野
は２インチ（ｘ軸）ｘ１．８インチ（ｙ軸）となる。像
形成装置４０は、巻取紙１２に対して直角に取り付けら
れ、巻取紙１２までの作用距離としてほぼ６インチの作
用距離を与えるのが好ましい。好ましい実施例における
カメラレンズ８４は、ソニー製のＶＣＬ−１６ＷＭ１６
ｍｍレンズである。変形として、今後の開発や異なる用
途での要求に応じ、上記と異なるピクセルの解像度、視
野の寸法及び作用距離の方が好ましくなることもある。
上記した寸法の視野（２．０インチｘ１．８インチ）
は、非常にわずかなラインの像がカラーバーの情報を表
すことになるので、検出器のピクセルを効率的に使用す
るものでない。そのピクセル効率は、カラーバー８６の
アスペクト比ともっと接近したアスペクト比、例えば幅
７６８ピクセルｘ高さ２５６ピクセルを有する像形成装
置を用いることによって高められる。このような像形成
装置を使えば、コンピュータメモリや演算処理にかかる
経費をより少なくして、同じ量の情報を得ることができ
る。あるいは、アナモルフィック（歪み）レンズ（一方
向において他方向より大きい倍率を有するレンズ）をレ
ンズ８４の代わりに用いても、ピクセル効率は向上す
る。
【００２６】また上記の像形成装置４０に代わるものと
して、像の各ピクセル上に配置されたカラーフィルタを
有する１台のＣＣＤビデオカメラを用いてもよい。この
カメラは３−チップカメラより安価であるが、その空間
解像度は満足できるものと言えない。さらに、ＣＣＤ以
外の像形成装置を有するカメラを使うことも考えられ
る。例えば、特定の用途での要求に応じ、ＭＯＳ像形成
装置を使ってもよい。
【００２７】再び図１に戻って参照すると、像取り込み
回路４８は、コンピュータ３２の拡張バスに接続された
像取り込みボードを具備している。像取り込み回路４８
は一例として、バスボード型で、３２ ＭＢ ＲＡＭを備
えると共にＡ／Ｄ変換器を含む英国所在のＳｙｎｏｐｔ
ｉｃｓ社製ＳＰＲ４０００ＳＣＩＢ、及び「シェードマ
スター（Ｓｈａｄｅｍａｓｔｅｒ）」 診断ディスプレ
イドライバとし得る。処理速度を最適化するのには、米
国イリノイ州ウルバナ所在のＫｕｃｋ ａｎｄＡｓｓｏ
ｃｉａｔｅｓ社から販売されているビデオ信号処理ライ
ブラリが使える。信号バス５２はカメラアセンブリ３６
からの記録像信号をコンピュータ３２に送り、また逆に
コンピュータ３２からのカメラ制御命令をカメラアセン
ブリ３６に送る。像取り込み回路４８は、記録像信号を
６４０ｘ４８０画素（ピクセル）の寸法を有するデジタ
ル信号のアレイに変換することによって、取り込み像信
号アレイを生成するように構成されている。
【００２８】図２に示した３つのカラーチャンネル６
４、６６及び６８の各々からの情報に対応して、３つの
アレイが発生される。取り込み像信号アレイの各画素
は、視野５６内の印刷像の対応する領域から対応するＣ
ＣＤ像形成装置へと反射された光量を表す８ビットの
「グレイ値」を含んでいる。カメラと像取り込みボード
は各チャンネル毎に、白標準像用の像変換回路の出力が
１０進法で２４０と２５０の間のグレイ値を有する一
方、レンズカバーを装着した状態における黒標準像が１
０進法で０と１０の間のグレイ値を有するように較正さ
れている。取り込み像信号アレイ１６０、１８６（図６
参照）は、コンピュータ３２のメモリ３３内に記憶され
る。カラーバー８６の代表的な実施例が、図５(ａ)に示
してある。カラーパッチは巻取紙１２を横切る方向に沿
って、カラーバー内に並べて配置されている。一般に、
このカラーパッチの列は巻取紙１２を横切って反復され
ている。カラーバー８６はシアン(ｃ)８８、マゼンタ
（ｍ）９０、イエロー（ｙ）９２、及びブラック（ｋ）
９４の各成分からなる。例示として、カラーバー８６は
以下のカラーパッチを含み得る：ブラック（黒）１００
％９６、ブラック７５％９８、ブラック５０％１００、
シアン１００％１０２、シアン７５％１０４、シアン５
０％１０６、マゼンタ１００％１０８、マゼンタ７５％
１１０、マゼンタ５０％１１８、ホワイト（白）１２
０、ブルー（青）１２２、レッド（赤）１２４、グリー
ン（緑）１２６、ホワイト１２８、ブラック１００％１
３０、ブラックぶれ１３２、ブラック２５％１３４、シ
アン１００％１３６、シアンぶれ１３８、シアン２５％
１４０、マゼンタ１００％１４２、マゼンタぶれ１４
４、マゼンタ２５％１４６、イエロー（黄）１００％１
４８、イエローぶれ１５０、イエロー２５％１５２；但
し１００％はインクの全色調を表す、５０％は半色調を
表す、等々である。
【００２９】一例として図５(ｂ)に示すように、視野５
６はカラーバーの軸と一致させ、取り込み像信号アレイ
内のカラーバーを表すデータが取り込み像信号アレイの
隣合う列として位置するようにし得る。この配置では、
巻取紙の横方向がカメラのＸ方向と一致し、巻取紙の周
方向がカメラのＹ方向と一致する。図示のように、視野
５６はカラーバーの一部だけを含んでもよい。コンピュ
ータ３２は図６に示すように、各色チャンネル毎に取り
込み像信号アレイを処理して、測光系のゼロ、システム
の非線形性、散乱光、及び一様でない白応答を補正する
ための処理回路として作用する。またコンピュータ３２
は、取り込み像信号アレイ内におけるカラーパッチの境
界位置を求め、視野内の各カラーパッチの光学密度を計
算する光学密度変換回路としても作用する。
【００３０】測光系のゼロバイアスを除去するため、ブ
ラックバイアス標準データ１５６を取り込み像信号デー
タ１６０から差し引かなければならない。ブラックバイ
アス標準アレイ１５６は、３つのカラーチャンネルの各
々毎にブラック標準像から取り込み像アレイ１５４を発
生させることによって得られる。ブラック標準像はカメ
ラレンズをかぶせたまま像形成するか、あるいは光源を
点灯せずに２．０より上の光学密度を有するブラック像
を形成することによって得られる。測光系のゼロバイア
ス除去は、緑チャンネルの取り込み像信号アレイから緑
チャンネルのブラックバイアス標準アレイを差し引き、
赤及び青の各チャンネルについても同様のプロセス１６
２を繰り返すことによって行われる。好ましい実施例に
おいて、この補正はアレイ内の各画素毎に行われるが、
ブラックバイアス標準アレイ１５６を記憶するのに必要
なメモリが少なくて済むように、１０個毎に１個を選ぶ
などブラックバイアス標準アレイ１５６を複数の画素に
わたって間引くことも考えられる。またブラックバイア
ス標準アレイを１５８で示すように、時間が異なるいく
つかのフレームを平均して発生することも考えられる。
【００３１】非線形性は、像形成エレクトロニクス及び
Ａ／Ｄ変換に基づく歪みを含め、多くのソースから取り
込み像信号データ内に持ち込まれる。非線形性の補正を
行うため、コンピュータ３２は非線形性補正回路として
動作するようにプログラム設定されている。この点は、
既知のグレイ値を有する像に対する系の応答を測定する
ことによって達成される。例えば、既知のグレイ値を有
するテスト片１８８を系によって像形成し、測定された
グレイ値が実際のグレイ値と関連付けられるように、得
られた取り込み像信号アレイが分析される。非線形性補
正回路１６４は探索テーブルとして実施でき、そこで実
際のグレイ値対測定グレイ値の経験的に求められた伝達
関数に対応して、取り込み像信号データが補正される。
また散乱光の補正を行うため、コンピュータ３２は散乱
光補正回路１６６としても動作するようにプログラム設
定されている。この場合も、３つの色チャンネル各々か
らのデータの補正が別々に行われる。
【００３２】技術背景を説明すれば、（ｘ１、ｙ１）に
おける理想的な点光源である入力に対する光学系の応答
は、点広がり関数（ＰＳＦ）あるいはボケ（ｂｌｕｒｒ
ｉｎｇ）関数ｈ（ｘ、ｙ；ｘ１、ｙ１）と呼ばれる。Ｐ
ＳＦが既知であれば、形状ｆ（ｘ、ｙ）の入力に対する
出力応答ｇ（ｘ、ｙ）はイメージ・サイエンス、Ｄａｉ
ｎｔｙ及びＳｈａｗ、（１９７４）アカデミック・プレ
ス、２０４−２１５頁に記されているように数３で表さ
れる、
【数３】 実質上、入力関数ｆ（ｘ、ｙ）とＰＳＦとの間の２次元
たたき込みで、出力応答ｇ（ｘ、ｙ）が得られる。この
場合、測光系のゼロバイアス除去１６２と非線形性の補
正１６４後における取り込み像信号アレイ１６０のデー
タが、ｇ（ｘ、ｙ）つまりボケ像２０４（図８）に対応
する。一つのモデルによれば、光学系用のＰＳＦは変形
ベセル関数Ｋ0で回転される。
【００３３】従来技術では、ボケ像を「解く」ための手
法として逆たたき込み（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ)
が使われている。逆たたき込みのプロセスにおいては、
既知の出力応答ｇ（ｘ、ｙ）（ボケ像）と既知のＰＳＦ
ｈ（ｘ、ｙ）とから、ｆ（ｘ、ｙ）（散乱光を含まない
像の推定）を確かめる。２つの関数の逆たたき込みを計
算する従来の方法は、フーリエ変換を含む。このことは
実質的に、ボケ像と点広がり関数の両方を空間周波数の
ドメインにフーリエ変換し、ボケ像のフーリエ変換をＰ
ＳＦのフーリエ変換で割り、その商の逆フーリエ変換を
とって散乱光を含まない像を得る。しかし、こうした従
来の手法は計算が膨大となる。本発明では、これらの計
算を最小限とするため、単純化のための仮定がいくつか
なされている。第１に、ｘ及びｙ方向両側に広がり、ｘ
及びｙ両変数で分離可能な指数関数で近似する。このＰ
ＳＦが図７(ａ)に示してあり、その式は数４のように与
えられる、
【数４】 ｘ及びｙ両変数で分離可能な関数とする利点は、たたき
込みがｘ核とｙ核に分離可能であれば、関数ｇ（ｘ、
ｙ）による２次元のたたき込みを、まずｇ（ｘ、ｙ）で
ｘ核をたたき込み、次いでその結果によってｙ核をたた
き込むことによって行えることにある。これは、必要な
計算の顕著な減少をもたらす。
【００３４】ｘ方向に沿った階段状のホワイトからブラ
ックまでの像１７０に対するエッジ広がり応答は、上記
で定義したＰＳＦをｘとｙで積分することによって数５
のように得られる、
【数５】 これは、ｘ方向のエッジに対する応答が指数関数的であ
ることを示している。同様の計算で、ｙ方向１７１のエ
ッジ応答も指数関数的であることを示している。第２の
仮定として、非ボケ像１６８を、ボケ像２０４から近似
ＰＳＦ２０８によるボケ像のたたき込みを差し引くこと
によって近似する。
【００３５】次に、２つの関数のたたき込みを計算する
効率的な方法は、近似ＰＳＦを指数関数的な無限インパ
ルス応答（ＩＩＲ）フィルタ２０６によって実施し、こ
のＩＩＲフィルタをボケ像アレイ２０４に適用すること
である。このプロセスのフローチャートが図８に示して
ある。片側の指数関数（つまりｘ＞０についてｅｘｐ
（−ａｘ））は、単純なＩＩＲフィルタで実現できる。
図７(ｂ)は両側の指数関数を示し、これは図７(ｃ)と図
７(ｄ)にそれぞれ示すように、左側の指数関数と右側の
指数関数に分けられる。１つの変数とした両側の指数関
数の興味深い特性は、そのアレイとのたたき込みを、ま
ずアレイの各行を左側の指数関数でたたき込み、次いで
その結果を右側の指数関数でたたき込むことによって実
施できることである。あるいは、同じ結果（但し基準化
係数（スケーリングファクタ）を除く）を得るのに、ま
ずアレイの各行を左側の指数関数でたたき込み、次に右
側の指数関数でたたき込んだ後、両方の結果を加算して
もよい。いずれの場合にせよ、たたき込みを行う順序は
重要でない。
【００３６】図７(ｃ)における左側の指数関数の式は数
６の通り、
【数６】 右側の指数関数の式は数７の通り、
【数７】
【００３７】片側の指数関数は、次のように簡単なＩＩ
Ｒフィルタで実現できる、
【数８】 なので、インパルスに対する応答は指数関数である。こ
のフィルタは、その係数の和が１より小さいかまたは等
しいので安定である。また、フィルタ出力は追加のメモ
リを必要とせずその場で処理できる。従って、以下で表
されるフィルタを、
【数９】 を取り込み像信号アレイの各行に適用すると、これは片
側の指数関数をアレイでたたき込むのと実質上等価とな
る。（但し結果は基準化係数によってずれる）。
【００３８】両側の指数関数は、アレイの各行に対し上
記で定義された１回目の通過を行った後、数１０で定義
される２回目の通過を行うことによって実施できる、
【数１０】 ２回目の通過は、フィルタの適用方向が逆になる点を除
けば、１回目の通過と等しい。つまり、１回目の通過に
よるフィルタ出力がアレイを横切ってフィルタを左から
右へ（前進方向に）順次移動させることによって求めら
れるなら、フィルタの２回目の通過はアレイの各行を横
切ってフィルタを右から左へ（逆方向に）順次移動させ
ることによって行われる。フィルタを右方向及び左方向
へ通過させる際の係数、それぞれｋrとｋlは、後でさら
に説明するように実験による測定をフィルタの各式と関
連付けることによって求められる。
【００３９】両側の指数関数フィルタの実施は、以下の
インパルス応答をもたらす、
【数１１】 この式はｋlとｋrに関して対称的なので、１回目の通過
と２回目の通過の順序は重要でない。分離可能な両側の
指数関数フィルタ（図７(ａ)参照）は、まずアレイの各
行に対して両側の指数関数フィルタを適用し、次いで第
１のステップ後に得られたアレイの各列に対して両側の
指数関数フィルタを適用することによって実施される。
この場合も、両ステップの順序は重要でないが、新たな
各通過の入力は前のフィルタ通過に基づく出力によって
決まる。つまり、前進、逆、上及び下各方向の通過毎
に、前の出力に基づいてフィルタ出力が形成される。
【００４０】分離可能な両側の指数関数フィルタの実施
は、以下のインパルス応答をもたらす、
【数１２】 及びｋr、ｋl、ｋu及びｋdはそれぞれ右、左、上及び下
方向のフィルタ通過に関するフィルタ定数である。ｋl=
ｋr=ｋh及びｋu=ｋd=ｋvであれば、インパルス応答は次
のように簡単化される、
【数１３】 従って、分離可能な両側の指数関数フィルタは、上記の
手順によって実施可能である。４回のフィルタ通過は各
々３つの演算（加算または乗算）を必要とするので、得
られるアレイ（ＰＳＦでたたき込まれたＩｂ）は、各画
素毎に１２回の演算によって計算できる。実際のＰＳＦ
に対するフィルタの近似を向上させるため、このフィル
タを複数回（それぞれフィルタ係数を異ならせることも
可能）行うことも考えられる。
【００４１】フィルタ係数ｋhとｋvを求めなければなら
ない。これらの係数は、エッジ広がり応答に基づく実験
データをフィルタ係数と関連付けることによって計算さ
れる。すなわち、各色チャンネルのエッジ広がり応答
が、階段状のホワイトからブラックまでのテスト像１７
０の測定されたグレイ値を、像を横切る位置の関数とし
てプロットすることにより２１０（図８）で求められ
る。図９(ａ)中のｘ−ｘ’線に沿ったグレイ値応答が、
画素（ピクセル）位置の関数として図９(ｂ)にプロット
されている。さらに、図９(ｂ)中円で囲んだ領域が図９
(ｃ)に拡大して示してあり、図９(ｃ)ではｘ＝０がホワ
イトからブラックへの階段のエッジとして定義し直され
ている。次式、
【数１４】 で表される形の曲線が、実験的に測定されたデータ点に
最もよく適合するものとして求められる。このプロセス
が、図８に標準像１７１で示したような、垂直方向に配
された半分ホワイト、半分ブラックの像の実験的応答を
測定することによって繰り返され、数１５の曲線を得
る、
【数１５】
【００４２】好ましい実施例において、曲線の適合は３
つの色チャンネルの各々毎に、水平及び垂直両方向につ
いて行われる。尚先に計算したように、次の形状のＰＳ
Ｆ、
【数１６】 に対するエッジ応答は数１７の通りである、
【数１７】 実験による曲線適合の結果を計算された式に等しいとし
て、Ｋ2＝ａとＫ4＝ｂを得る。ＣはＫ1とＫ3を関数とし
て解くことができる（但し２つの方程式を１つの変数に
ついて解くには、例えば２つの結果の平均を取るなど、
なんらか追加の近似を必要とする）。
【００４３】最後に、方程式の定数ａ、ｂ及びｃがフィ
ルタの定数と関連付けられる。前述のごとく２次元のＩ
ＩＲフィルタに関する式は、
【数１８】 で与えられるので、
【数１９】 となり、ｋhとｋvが得られる。行わなければならない最
後の演算は、たたき込みの結果（ＩＢ*ｇ（ｉ、ｊ））
を比例縮小し、ボケデータの基準化と合致させるもので
ある。この基準化定数を計算するための一つの方法は、
フィルタの値を原点合致させるのに必要な基準化係数、
ｃgと呼ぶ、を捜すことである。ＰＳＦの（０、０）に
おける値をｇ（ｉ、ｊ）の（０、０）における値と等し
くするには、
【数２０】 これをｃgについて解いて、適切な基準化係数が得られ
る。
【００４４】取り込み像信号アレイの各画素は、カメラ
アセンブリの視野内における像の色情報を表している。
しかし、個々のカラーパッチのサイズは視野と比べて小
さいので、個々の各カラーパッチに係わる色情報を抽出
するためには、各カラーパッチの位置をアレイ内で突き
止める必要がある。好ましい実施例において、取り込み
像信号アレイのサイズは６４０ｘ４８０画素である一
方、カラーパッチのサイズはほぼ２０ｘ１５画素に対応
する。前述したように、カメラアセンブリ４０の視野５
６はカラーバー８６の軸と位置合わせされ、取り込み像
信号アレイ１６０内のカラーバーを表すデータが取り込
み像信号アレイ１６０の隣合う行に配置されるようにな
される。取り込み像信号アレイ１６０は、巻取紙１２を
横切って横方向に延びるカラーバー８６の一部を含む。
しかし、視野５６内におけるカラーバー８６の正確な位
置は、巻取紙のゆれ（巻取紙のＸ軸に沿った移動）、巻
取紙の周方向（Ｙ軸方向）の動き、及びカラー間の不整
合のため既知でない。すなわち、取り込み像信号アレイ
１６０の行のうちどの行でカラーバーデータが見つかる
のかは分かっていない。同様に、取り込み像信号アレイ
の列のうちどの列で個々のカラーパッチ（９６−１５
２）が見つかるのかも分かっていない。このためコンピ
ュータ３２は、取り込み像信号アレイ内のカラーパッチ
境界１７２（図１０）に関する情報を与えるカラーパッ
チロケーション回路として動作するようにプログラム設
定されている。
【００４５】図１０を参照すれば、カラーバー判定回路
は次の３つの主ステップを有する、 １．（１７４）カラーバー８６に対応するアレイ１６０
内の行１８１の識別。 ２．（１７６）カラーバー８６のトップ行１８１とボト
ム行１８２の識別。 ３．（１７８）各カラーパッチエッジ１７２の識別。 カラーバー８６の一部を含むアレイ内の行の識別は、取
り込み像信号アレイ１６０内の行と既知のカラーバーテ
ンプレート行との相関係数を計算することによって行え
る。取り込み像信号アレイ内におけるカラーバーの横方
向位置は未知なので、カラーバーテンプレートデータに
対する像アレイデータの相関は、カラーバーテンプレー
ト行と像信号アレイからの行との間のオフセット（Δ）
を変えながら行わなければならない。尚これらの計算に
は、像信号アレイの緑チャンネルからの情報が使われ
る。そのほか、カラーバーパターンを充分に表す任意の
チャンネルあるいは複数チャンネルの組合せを使うこと
も考えられる。
【００４６】相関係数は数２１で定義される、
【数２１】 ここでｒは−１＜ｒ＜１となるように正規化されてお
り、ｒ＝１はｘとｙの間での完全な相関を意味する。ま
た、＞０．５５の相関係数は、像アレイの行とカラーバ
ーテンプレート行との間の比較的良好な一致を示す。
尚、視野５６内におけるカラーバー８６の物理的なサイ
ズの関係から、カラーバー情報はアレイ１６０内の１よ
り多い行に含まれているので、アレイの各行毎に相関係
数を計算する必要はない。カラーバー情報を含むアレイ
内の行数が既知（本実施例ではほぼ１５行）であれば、
スキップしてもよい行数を計算することができる。つま
り、計算は各行毎でなく、サンプリングした行について
だけ行えばよい。例えば、アレイ内の１５行に対応する
高さを有するカラーバーの場合、アレイ内の少なくとも
２行が＞０．５５の相関係数を持つことを保証するため
には、６行づつをスキップしてサンプリングした行とカ
ラーバーテンプレート行との相関計算を行える。
【００４７】また、カラーバーテンプレート行と取り込
み像信号行との間の位置決めで起こり得る各オフセット
毎に相関係数を計算するための効率的な方法は、ＦＥＴ
である。この点の技術的背景として、関数ｘとｙの相互
相関は数２２で定義される、
【数２２】 相関理論では、相互相関とフーリエ変換が次のように関
連付けられる、 ｚ＝ｘ★ｙ が Ｚ＝ＸＹ* に対応 （但し★は相互相関を意味し、* は複素共役行列を示
し、Ｚ＝ＦＴ（ｚ）、Ｘ＝ＦＴ（ｘ）、Ｙ＝ＦＴ（ｙ）
である）
【００４８】空間的なドメインにおける相互相関は、フ
ーリエドメインにおける共役乗算である。言い替えれ
ば、相互相関はカラーバーテンプレート行のフーリエ変
換と像信号アレイの行のフーリエ変換を計算し、後者の
複素共役行列を計算し、周波数空間における点毎の積を
計算し、そして逆フーリエ変換を行うことによって求め
ることができる。フーリエ変換を使って相関係数ｒを計
算するには、カラーバーテンプレート行と像信号アレイ
の行両方のＦＦＴがまず計算される。ＦＦＴは、ｎを２
のべき数（例えば２５６、５１２、１０２４など）とし
た場合、ｎ個の要素を有する行に対して最も施し易い。
カラーバーテンプレート行のサイズは１０２４画素であ
るから、像信号アレイの行も１０２４画素に拡張しなけ
ればならない。拡張部分の画素は、同じ行内の他の６４
０画素の平均値で埋める。
【００４９】次に、テンプレートＦＦＴに像ＦＦＴの複
素共役行列を掛け合わせる。周波数空間におけるＤＣオ
フセットをＦＦＴ（ｘ）とＦＦＴ* （ｙ）どちらについ
てもゼロに設定して、得られた積を空間ドメインに逆フ
ーリエ変換するが、これは相関係数の式の分子を計算す
ることに等しい。相関係数ｒを計算するためには、こう
して得られたアレイを相関係数の式の分母で割ってｒ情
報 (ｒ−ｉｎｆｏ）アレイを生成しなければならない。
尚ここで、分母のｘの標準偏差はオフセットに依存して
おり、異なる各オフセット毎に計算し直さなければなら
ない。
【００５０】ｒ情報アレイは相互相関と割り算の結果で
あり、サイズ１０２４の行となる。前述したように、こ
の１０２４のｒ情報アレイは像信号アレイのサンプリン
グした行について計算される。生成された各ｒ情報アレ
イにおいて、そのアレイ内でｒが最も大きい値となる位
置が、カラーバーテンプレート行と選ばれた像信号行と
の間における最良の合致を与えるオフセットに対応す
る。こうして、各サンプリング行について、最大の相関
係数ｒとその相関係数に対応したオフセットΔが求めら
れる。次に、これらサンプリング行の中から、カラーバ
ー内にあって、カラーバーのエッジ上にはない１つの行
が選ばれる。この最後のステップは、各サンプリング行
毎にスコアを計算することによって行われる。スコアは
数２３から求められる、
【数２３】 但しｒaとΔaはある特定の行に関する相関係数とオフセ
ットをそれぞれ表し、ｒbとΔbはそれに続く行に関する
相関係数とオフセットをそれぞれ表す。そして選ばれる
行は、最も高いスコアによって決まる。
【００５１】その後、選ばれた行が実際にカラーバーの
一部であることを確かめるため、いくつかの検証が行わ
れる。まず、その行に関するｒ情報アレイにおける最大
のｒが０．５５より大きくなければならない。次の検証
ステップとして、選ばれた行を各々１２８画素を含む５
つの部片に分割し、それらをカラーバーテンプレート行
の各１２８画素の部分に対して相関させる。ここで、計
算される各ｒ値は０．５５より大となるべきである。選
定行が決まったら、取り込み像信号アレイのその行内の
全画素の値を平均して平均グレイ値を求める。この計算
は、取り込み像信号アレイ内の選定行に隣接する各行に
ついても行われる。カラーバーのトップ及びボトム両行
を求めることは、平均グレイ値の行位置対選定行の上下
の行の行位置に関する微分係数を取ることによって行え
る。大きい値（正または負）の微分係数が、トップまた
はボトムを示す。この方法を採用できるのは、カラーバ
ー内のすべての行は小さい範囲内に納まる平均グレイ値
を有するはずだからである。
【００５２】上記の方法は非常に速い計算法であるが、
状況によってはその手法で境界が誤って求められてしま
うこともある。トップ及びボトム両行を求めるもっと堅
実な手法として、選んだ行とそれに隣接する行との間の
相関係数の計算を含めることも考えられる。最後に、カ
ラーバー内におけるカラーパッチの位置を求める必要が
ある。プロセスのこの部分では、３つの色チャンネルす
べてからの情報を用いなければならない。取り込み像信
号アレイの各列の関連各行に関する平均グレイ値を求め
る。ここで関連行とは、前述のごとくカラーバーの行で
あるとすでに判定された行のことである。
【００５３】ノイズを減らすため、上記の列平均値に関
するグレイ値の継続平均を取る。この結果、カラーバー
全体に延びる水平線にそれぞれ沿った平均値の赤、緑及
び青アレイが得られる。パッチエッジは、すべてのチャ
ンネルで明確に定まるとは限らない。また１つのチャン
ネルでは、すべてのパッチエッジが明確に定まらないこ
ともある。特に、１００％イエローパッチと７５％イエ
ローパッチとの間のエッジはおそらく青チャンネルにお
いてだけ明かとなり、一方シアンについての同様の変化
は青チャンネルではほとんど見分けられない。従って各
エッジ毎に、どのチャンネルがそのエッジについて最良
の情報を与えるのか決める必要がある。これを決めるた
めに、上記の継続平均アレイに対して微分が施される。
これらの微分アレイのピークがカラーパッチ間のエッジ
に対応し、そしてピークの相対振幅が、当該エッジを突
き止めるのに当該チャンネルを使えるかどうかの相対的
信頼度に対応する。
【００５４】本アルゴリズムの第１の部分における相関
から求められたオフセットと、カラーバーの記述とに基
づいて、各カラーパッチエッジのおおよその概略位置は
計算できる。ここで、カラーパッチはすべて同じサイズ
であり、インクはすべて相互に整合しているものと仮定
する。次いで、計算されたカラーパッチエッジの各領域
内において、赤、緑及び青の微分アレイをサーチする。
最も大きい絶対ピークを有するチャンネルが、当該エッ
ジの位置を正確に決めるのに使われるチャンネルであ
る。この時点で、エッジの概略位置と使用すべきチャン
ネルは既知である。このチャンネルに関する行の継続平
均したものを用いて、エッジの正確な位置を定める。エ
ッジの正確な位置は、そのデータアレイをエッジの領域
内で微分することによって見い出される。微分は、ほぼ
１パッチの幅だけ相互に離れた点を差し引きすることに
よって行われる。そして、概略ピーク位置の領域におけ
る最大絶対差の位置が正確なエッジ位置として取られ
る。
【００５５】エッジ近くのピクセルが残留散乱光によっ
て汚染されているかもしれない点を補償するため、さら
にもう一つの画質向上策が付加されている。つまり、カ
ラーパッチのエッジが以下の方法で選択的に狭められ
る。どのピクセルが除外されればよいかを決めるため、
各強度レベルから次の強度レベルへの変化に対して±２
０％の制限が定められる。そして、２０％の制限内に入
るピクセルがカラーパッチの測定に使われる。上記の計
算が、カラーバー８６のエッジ１７２の各々について繰
り返される。その結果、各カラーパッチの左右エッジの
水平方向位置が得られる。垂直方向における境界１８
０、１８２はすべてのカラーパッチについて同じであ
り、前記ステップ１７６の結果として求められている。
好ましい実施例では、カラーバー内の各カラーパッチの
境界を定めるのに補正してない取り込み像信号アレイ１
６０を用いるが、その代わりにフィルタ処理後の像信号
アレイ１６８を使うことも考えられる。
【００５６】色モニター用のシステムをはじめて印刷機
に設置するとき、印刷機からの信号とカメラに現れるカ
ラーバーの像との間の正確な関係は未知であるか、ある
いは少なくともそれを求めるのが面倒である。このモニ
ターシステムの較正を行うための一つの手段は、コンピ
ュータ３２がカラーバーサーチ回路として作用するよう
にプログラム設定することである。カラーバーサーチア
ルゴリズムは、ある１つの候補位置で像を収集すること
から始まり、この位置が印刷機の信号とストロボ閃光と
の間の特定のタイミングを標準付けるものとなる。この
像を前記のアルゴリズムに従って分析し、像が有効なカ
ラーバーを含んでいるかどうかを判定する。
【００５７】カラーバーが見つかれば、像内におけるそ
の垂直位置に注目し、カラーバー８６が像２０４の中心
にくるように位置を補正する。これが、以後の像収集に
際して用いられる較正位置である。像内にカラーバーが
見つからなければ、位置を幾分ずらして、最初の像と部
分的に重複する像を収集する。カラーバーが見つかる
か、あるいは版板シリンダ２４上のすべての位置をカバ
ーする像が収集されるまで、上記プロセスが繰り返され
る。
【００５８】図６に戻って再び参照すれば、コンピュー
タ３２は非一様なホワイト応答補正回路１９０として動
作するようにもプログラム設定されている。この補正は
フィルタ処理後の像信号アレイを、フィルタ処理後のホ
ワイト応答アレイ１６７で画素毎に割ることを含む。フ
ィルタ処理後のホワイト標準アレイは取り込みホワイト
標準アレイ１６８に基づき、測光系のゼロ補正１６２、
非線形性の補正１６４、及び散乱光補正回路１６６を取
り込みホワイト標準アレイ１６８に適用することによっ
て発生される。ホワイト標準アレイは、一様なホワイト
標準タイルの像、一様に白くしたローラの一部の像、あ
るいは印刷されていない巻取紙の一部とし得る。非一様
なホワイト応答の補正はレンズにおけるぼかし（ビネッ
ト）、視野５６を横切る照明の非一様性、及び非一様な
カメラピクセル感度を補正する。巻取紙の一部を像形成
してホワイト標準アレイ１６７を生成する場合には、計
算された密度が絶対的な密度でなく、「紙標準」密度に
なるという副次的利点がある。紙標準密度はインクの膜
厚により直接関連しているので、印刷産業においてより
有用である。
【００５９】ストロボ強度の変動による誤差を減少する
ため、ホワイトパッチ（１２０、１２８）をさらにホワ
イト標準として用いることも考えられる。尚この時点
で、取り込み像信号アレイ内における各カラーパッチ
（９６−１５２）の位置はすでに求められている。計算
を最小限とするため、フィルタ処理後の補正像信号アレ
イのうち関連あるカラーパッチ画素についてだけ、非一
様なホワイト応答補正を行ってもよい。各補正を行った
後、個々のカラーパッチに対応する画素が空間平均回路
１９４によって平均される。オプションとして、カメラ
からいくつかのフレームを得、対応するパッチについて
計算された反射率を平均することによって、時間平均１
９６を取ることもできる。
【００６０】好ましい実施例において、視野５６のサイ
ズは２．０インチｘ１．８インチである。以下、視野サ
イズの選択についていくつか考慮すべき点を述べる。第
１の考慮点は、カラーパッチのサイズである。個々の各
カラーパッチが取り込み像信号アレイの複数の画素から
構成されるように、視野は充分小さくなければならな
い。そうすることで、複数の画素を平均できると共に、
カラーパッチの境界近くの画素を除外可能となる。第２
の考慮点は、カメラのピクセル解像度である。カメラの
解像度が高いほど、同じ視野内に含まれるピクセル数は
増える。第３の考慮点は、ＣＣＤピクセルと印刷された
カラーバーにおけるハーフトーンドットとの間で生じる
モアレパターンの回避である。ピクセル解像度とハーフ
トーンドットの間隔とのどんな組合せの条件について
も、避けるべき視野範囲が存在する。最後に、各々のカ
ラーパッチ毎に、光学密度Ｄ２０２が−ｌｏｇ［Ｒ］２
００として計算される。こうして得られた光学密度が、
その後従来通りの計算においてさらに用いられる。例え
ば、１００％のインク密度とこれに対応する５０％パッ
チの密度（例えば黒インクの９６と１００）を一緒に用
いてドットゲインを計算したり；１００％のインク密度
とこれに対応する７５％パッチの密度（例えば黒インク
の９６と９８）を一緒に用いて印刷コントラストを計算
したり；重ね刷りの１００％のインク密度（例えばシア
ンの１２２）とこれに対応する１００％のインク密度１
０２を用いてトラップ (ｔｒａｐ) を計算したりする。
１００％のインク密度と共に、ドットゲイン、印刷コン
トラスト及びトラップは印刷作業の品質制御、印刷条件
の診断あるいはインク供給レベルの制御に使える。
【００６１】以上好ましい実施例を説明したが、補正の
順序を上記と異ならせることが考えられる。アレイ内の
個々のカラーパッチを捜すプロセスを、補正していない
取り込み像信号アレイの代わりにフィルタ処理後の像信
号アレイに対して行うことも考えられる。また、ブラッ
クバイアス標準アレイ及び／又はホワイト標準アレイ
を、記憶するデータ点がより少なくて済むように、複数
の画素にわたって間引くことも考えられる。さらに、ブ
ラックバイアス標準アレイ及び／又はホワイト標準アレ
イを、時間を追って順次取り込まれたいくつかのブラッ
ク標準アレイをフレーム平均することによって発生させ
ることも考えられる。また、必要な精度のレベルに応
じ、一部の補正を省くことも考えられる。以上説明した
システムは、巻取紙の片面上の色の測定に適している。
多くの用途では、巻取紙の両面に対して色測定を行わな
ければならない。上述の本発明は、システム全体を同様
に設けるか、あるいはカメラアセンブリを巻取紙の上下
に配設し、像取り込み回路の前にビデオマルチプレクサ
を追加するか、あるいはカメラアセンブリ３６を巻取紙
の上下どちら側にも位置決め可能なカメラ位置決めユニ
ットを設けることによって、巻取紙の両面上の色を測定
するのにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく印刷システムのブロック図。
【図２】カメラアセンブリと視野内の印刷像を示す。
【図３】(ａ)は反射器、フード及びバッフルの配置を示
す。(ｂ)はブロマノイド（Ｖｒｏｍａｎｏｉｄ）反射器
を示す。(ｃ)はブロマノイドの式をプロットしたグラ
フ。
【図４】(ａ)はコンデンサレンズの配置を示す。(ｂ)は
開口の断面を示す。
【図５(ａ)】典型的なカラーバーを示す。
【図５(ｂ)】取り込み像信号アレイを示す。
【図６】取り込み像信号アレイに対して行われ、カラー
パッチの光学密度を得るための補正及び計算のフローチ
ャート。
【図７】(ａ)は指数関数的な点の広がり関数を示す。
(ｂ)は両側の指数関数を示す。(ｃ)は左側の指数関数を
示す。(ｄ)は右側の指数関数を示す。
【図８】散乱光の補正のフローチャート。
【図９】(ａ)は階段状のホワイトからブラックまでのテ
スト像を示す。(ｂ)は階段状のホワイトからブラックま
でのテスト像のｘ−ｘ’線に沿ったグレー値の分布図。
(ｃ)は図９(ｂ)中の円で囲んだ領域の拡大図を示す。
【図１０】カラーパッチ信号処理のフローチャート。
【符号の説明】
１０ 印刷システム １２ 基材（巻取紙） １４、１６、１８、２０ 印刷ユニット ３２ コンピュータ ３４ カメラ位置決めユニット ３６ カメラアセンブリ ３８ 照明系 ５２ 円形状ブロマノイド反射器 ８６ カラーバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー ピー ラッペット アメリカ合衆国 53186 ウィスコンシ ン ウォークシャ サイケモア ドライ ブ 1804 (72)発明者 マイケル エー ギル アメリカ合衆国 53066 ウィスコンシ ン オコノモウォック サウス ラファ ン ストリート 525 (72)発明者 フランク エヌ ブロマン アメリカ合衆国 53012 ウィスコンシ ン セバーバーグ ワシントン アベニ ュー エヌ851 ダブリュー67 (72)発明者 カール アール ボス アメリカ合衆国 53225 ウィスコンシ ン ウォウワトーサ ノース 109番 ストリート 4651 (72)発明者 シア リン シュウ アメリカ合衆国 53005 ウィスコンシ ン ブルックフィールド サンタ ロー ザ ドライブ 14615 (56)参考文献 特開 平４−216269（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41F 31/02 B41F 33/14 G01J 3/46 G06T 1/00 H04N 1/46

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材上に印刷された印刷像の色をモニタ
    ーする方法において、 基材上の印刷像から反射された
    光を受け取るように、信号をに発生する手段を含むカメ
    ラアセンブリを位置決めするステップ、 カメラアセンブリからの信号をコンピュータに伝送する
    ステップ、及び信号をコンピュータ内で処理するステッ
    プで、信号をデジタル化してデジタル化アレイを生成す
    るステップとデジタル化アレイについて印刷像から反射
    された散乱光の影響を補正するステップとを含み、デジ
    タル化アレイを補正するステップがデジタル化アレイを
    デジタル的にフィルタ処理するステップを含むステップ
    を備えた方法。
  2. 【請求項２】 前記信号をコンピュータ内で処理するス
    テップがデジタル化アレイについて測光系のゼロを補正
    することを更に含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記デジタル化アレイについて散乱を補
    正するステップが、 指数関数の無限インパルス応答フィルタを用いてデジタ
    ル化アレイをフィルタ処理し、フィルタ通過アレイを生
    成するステップを含む請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記デジタル化アレイについて散乱を補
    正するステップが、 フィルタ通過アレイをデジタル化アレイから差し引くス
    テップを更に含む請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記信号をコンピュータ内で処理するス
    テップが、印刷像のカラーパッチ部分を見つけ出すステ
    ップを更に含む請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記印刷像のカラーパッチ部分を見つけ
    出すステップが、 (ａ)印刷像からカラーバーの一部である少なくとも１つ
    の行を識別するステップ、 (ｂ)カラーバーのトップ及びボトム両行を識別するステ
    ップ、及び (ｃ)各カラーパッチ部分のエッジを定めるステップ、 を含む請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 基材上に印刷された印刷像の色をモニタ
    ーする装置において、 基材に対して基材から反射され
    た光を受け取るように位置され、信号を発生する手段を
    含むカメラアセンブリ、及びカメラアセンブリからの信
    号を受け取り処理するコンピュータで、信号をデジタル
    化してデジタル化アレイを生成する手段と、デジタル化
    アレイをデジタル的にフィルタ処理することによる、デ
    ジタル化アレイについて基材から反射された散乱光の影
    響を補正する手段とを含むコンピュータを備えた装置。
  8. 【請求項８】 前記デジタル化アレイについて散乱光の
    影響を補正する手段が、デジタル化アレイについて測光
    系のゼロを補正する手段を含む請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記デジタル化アレイについて散乱を補
    正する手段がデジタル化アレイをフィルタ処理する手段
    を更に含み、このデジタル化アレイをフィルタ処理する
    手段が指数関数の無限インパルス応答フィルタを含み、
    フィルタ通過アレイを生成する請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記デジタル化アレイについて散乱を
    補正する手段が、フィルタ通過アレイをデジタル化アレ
    イから差し引く手段を更に含む請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記信号をコンピュータ内で処理する
    手段が、印刷像のカラーパッチ部分を見つけ出す手段を
    更に含む請求項８記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記印刷像のカラーパッチ部分を見つ
    け出す手段が、印刷像からカラーバーの一部である少な
    くとも１つの行を識別する手段、カラーバーのトップ及
    びボトム両行を識別する手段、及び各カラーパッチ部分
    のエッジを定める手段を含む請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 印刷像を照明する手段を更に含み、こ
    の照明手段が円形状のブロマノイド反射器を含む請求項
    ７記載の装置。
  14. 【請求項１４】 印刷像を照明する手段を更に含み、こ
    の照明手段が開口されたコリメータを含む請求項７記載
    の装置。
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