JP3710276B2 - Mtfを測定する方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙やプラスチック等の質感や特にその上に画像を形成した際の画質に影響を与える基材の反射のMTFを測定する方法および装置に関するものである。また、人間の皮膚のMTFの測定にも適用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】
ここでいう基材とは、紙、PET、RC紙(写真用支持体)、木、プラスチック、コンクリート、布、皮、等の反射画像を形成できる支持体を総称する。さらにこの技術は人間の皮膚の測定も可能である。ここでは基材として紙を例に説明する。
【0003】
また、ここでいうサイン波透過像とは、位置をXとするとその位置の透過率がサイン関数で表される分布となるテストチャート像をいう。ここで用いる透過チャートではサイン波透過像とは、位置をXとするとその位置の透過率がサイン関数で表される分布となるテストチャート像をいう。このとき位置X(mm)で表される波長の逆数、すなわち周波数を空間周波数(Cycles/mm)と呼ぶ。同様に矩形波透過像とはサイン波像に対してその分布が矩形となる透過チャート像をいう。
【0004】
紙に入射した光は内部で散乱され、反射され、また、入射光の一部は吸収される。このような光の内部散乱は半透明の媒質、ここでいう基材、に必ず発生する現象である。光の内部散乱特性は網点印刷では光学的ドットゲインと呼ばれる現象、すなわち反射濃度が高くなる現象、を引き起こすことが知られている。さらに、内部散乱特性は質感や見た目にも影響を与える。
【0005】
一方、光の伝達特性を評価する方法として光学や画像工学では、点拡がり関数、線拡がり関数、MTF(Modulation Transfer Function)、CTF(Contrast Transfer Function)が一般的に用いられる。これら光の伝達特性の測定方法および装置はレンズやフィルムといった透過物についてはよく知られている。
【0006】
例えば、(株)コロナ社出版の「画像工学の基礎−銀塩写真編−(日本写真学会編)」416頁には、MTFの定義や測定方法が詳しく述べられている。
【0007】
MTFとCTFは厳密には異なる定義であるが、MTFの代用にCTFが用いられることも多い。本発明でいうMTFの測定方法および装置もCTFの測定方法および装置を含むものである。
【0008】
印画紙や印刷用紙の様な反射で観察される画像の基材そのもののMTFの測定方法および装置に関しての報告は少ないが、以下いくつか報告されている。
【0009】
Yule らは「Tappi」誌、第50巻、1967年7号、337ページにおいて、紙サンプルにエッジ像を投影し、投影されたエッジ像の反射光量分布をマイクロフォトメータで測定し、紙の線拡がり関数を測定する方法を提案した。線拡がり関数は微分することで点拡がり関数を求めることが可能であり、さらに、求めた点拡がり関数をフーリエ変換することで、MTFを求めることが可能である。しかし、この方法はノイズが大きく精度の高い測定は難しいことが知られている。
【0010】
筆者らは「Imaging Science & Technology」誌、第41巻、1997年6号、657ページにおいて、基材サンプルにサイン波像を投影し、投影されたサイン波像の反射光量分布を測定し、基材のMTFを求める方法及び装置について報告した。この方法は精度良く基材のMTFを測定することができる。しかし、基材サンプルにサイン波像を投影するこの方法は、特殊な投影装置が必要であり、測定に際しては光軸の微妙な調整が必要であった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このように、基材の反射のMTFを直接求めるための実用的な測定方法および装置は簡易なものではなかった。
【0012】
本発明の目的は、基材の反射のMTFを求めるための簡易な測定方法および装置を提供することである。また、人間の皮膚のMTFを求めるための簡易な測定方法および装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、サイン波透過像を基材に密着する工程と、基材に密着した像の反射光量分布を測定する工程と、測定した反射光量分布からコントラストを求める工程と、空間周波数が0のときのコントラストとのコントラスト比を求める工程と、該コントラスト比の値を2倍して1を引くことによりMTFを求める工程と、を含むMTFを測定する方法が提供される。
【0014】
また、本発明は人間の皮膚のMTFを測定することが可能な方法が提供される。
【0015】
また本発明によれば、サイン波透過像を基材に密着する手段と、基材に密着した像の反射光量分布を測定する手段と、測定した反射光量分布からコントラストを求める手段と、空間周波数が0のときのコントラストとのコントラスト比を求める手段と、該コントラスト比の値を2倍して1を引くことによりMTFを求める手段と、を備えるMTFを測定する装置が提供される。
【0016】
また、基材に密着した像の反射光量分布を測定する手段は、CCDセンサまたは撮像管を用いた手段であるMTFを測定する装置が提供される。
【0017】
また本発明によれば、人間の皮膚のMTFを測定することが可能なMTFを測定する装置が提供される。
【0018】
【発明の実施の形態】
図面を使って、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の基材の反射のMTFを測定する装置は、例えば、図1の様に構成される。測定する基材2の面に対して垂直に反射光量測定装置3を設置し、図2に示す様なサイン波の透過率分布を持つ透過チャート4を基材2に重ねて密着し、斜め方向から照明装置1により照明するものである。基材2の面に対する垂線を0度、従って基材面を90度と表すと、これら照明装置1と、基材2と、反射光量測定装置3の位置関係は、図1では照明装置1は45度、基材2は90度、反射光量測定装置3は0度である。これらの位置関係は任意に設定できるが、反射濃度測定方法に準拠するためには、照明装置1は45度、基材2は90度、反射光量測定装置3は0度の位置関係が好ましい。または、照明装置1が0度、基材2が90度、反射光量測定装置3が45度の位置関係も可能である。
【0019】
基材2は、図1に示すようにサンプルベッド31上にセットされる。サイン波透過像を持つ透過チャート4が基材2に密着して固定される。用いる透過チャート4のサイン波透過像の透過率の最大値、最小値は各空間周波数において各々等しいものを用いる。もし、用いる透過チャート4のサイン波透過像の透過率の最大値、最小値が空間周波数によって異なる場合は別途補正が必要である。
【0020】
反射光量分布の測定にはマイクロフォトメータ(マイクロデンシトメータとも呼ばれる)が用いられる。マイクロフォトメータは光電管を用いた微少面積の点のデータを測定する装置で、反射光量分布を測定するために密着像を移動し、測定位置を変えながら測定する。
【0021】
密着した像の異なる位置を測定する方法としては、反射光量測定装置3を密着像に対して移動させる方法もある。
【0022】
また、反射光量測定装置3として、CCDセンサや撮像管の様なアレイ型のセンサを用いて密着像の反射光量分布を線または面のデータとして1度に測定する方法がある。
【0023】
このように、透過チャート4のサイン波透過像を基材2の上に密着した密着像の反射光量分布が測定される。測定される反射光量分布の模式図を図3に示す。
【0024】
測定された反射光量分布から各空間周波数のコントラストを求める。ここではコントラストを次の様に定義する。コントラストC(u)とは空間周波数(cycles/mm)uの光量の最大値、Imax(u) 、と最小値、Imin(u)、との差とする。これは(数式1)で表すことができる。
【0025】
【数1】
C(u)=Imax(u)−Imin(u) (数式1)
【0026】
次に、コントラストからコントラスト比を求める。ここではコントラスト比を次の様に定義する。コントラスト比、CR(u)とは空間周波数uのコントラストの空間周波数0のコントラストの比とする。これは(数式2)で表すことができる。
【0027】
【数2】
CR(u)=C(u)/C(0) (数式2)
【0028】
我々はMTFとコントラスト比に(数式3)の関係があることを見出した。(数式3)において*は掛け算を表す。
【0029】
【数3】
MTF(u)=2*CR(u)−1 (数式3)
【0030】
(数式3)の関係を用いれば、MTFはコントラスト比の値を2倍して1を引くことにより求まる。
【0031】
測定結果の例を図4に示す。横軸が空間周波数、縦軸がMTFである。
【0032】
測定された反射光量分布からCTFを得るまでの処理や補正については従来の方法を利用することができる。例えば、測定系のMTFで補正することがある。
【0033】
ここまで基材として紙を例に発明の実施の形態を示したが、この他に、本発明の方法と装置は人間の皮膚の反射のMTFの測定に適用することが可能である。人間の皮膚の反射のMTFを測定することで、人間の皮膚の内部散乱を評価することができる。
【0034】
上記した本発明の方法と装置は全て人間の皮膚の測定にも適用可能であるが、例えば図7に示すような装置が人間の皮膚の測定用に用いられる。これは図6に示す構成においてサンプルベッドの測定部に穴が開いたものに相当する。穴、すなわち測定窓52に測定したい人間の皮膚をあてて測定する。
【0035】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。
【0036】
実施例1
ユニオン光学(株)のマイクロフォトメータ、MPM型、のサンプルベッドに図2に示すサイン波透過チャート4を基材2に密着して取り付けた。図5に構成図を示す。サンプルベッド31は等速度で左右方向に移動可能である。この機構により、セットした紙サンプル、基材2はサンプルベッド31とともに移動する。サンプルをセットし、透過チャート4を密着し、サンプルベッド31を等速度で移動しながら周期的に反射光量測定を繰り返すことで、密着像の各位置の反射光量を測定でき、反射光量分布が得られる。
【0037】
照明装置1にはハロゲンランプを用いた。光源は安定化電源に接続され、その明るさは調整可能である。ここではサイン波透過像(透過チャート4)として米国のSinePatterns社のM−5−80を用いた。これは写真フィルム上にサイン波透過像を精密に作成したテストチャートである。
【0038】
マイクロフォトメータ35の検出信号は、事前に求めてあるマイクロフォトメータの検出信号と反射濃度の関係から濃度に換算した。濃度を光量に換算した。
【0039】
測定された密着像の反射光量分布は図3に示す様に得られた。最大値、Imax、と最小値、Imin、を求めコントラストを上記(数式1)に従って求めた。
【0040】
同様に各空間周波数のサイン波についてコントラストを求めた。これら求めた各コントラストを空間周波数0の時のコントラストで割り、コントラスト比を得た。MTFは(数式3)に示す様に、コントラスト比を2倍して1をひいて求めた。図4に測定された紙の反射のMTFの例を示す。
【0041】
実施例2
図6に示す様に密着像を光学顕微鏡36を経て撮像管で取り込む装置を作製した。ニレコ(株)製画像解析装置「LUZEX5000」を用いた。画像解析装置に含まれる日本光学工業(株)製光学顕微鏡、「Nikon METAPHOT Microphot V Series」のサンプルベッドが45度方向から照明されるように照明装置1を固定した。また、光学顕微鏡36には撮像管33、モノクロTVカメラ、CTC2600、が接続されており、光学顕微鏡の像を電気信号として画像入力することができる。サンプルである基材2とサイン波透過チャート4を密着させてセットし、この密着像を画像入力することで、紙サンプルに密着した像の各位置の反射光量分布が得られる。
【0042】
この反射光量分布から実施例1の方法および処理を同様に行いMTFを得た。
【0043】
実施例3
実施例2において、サンプルベッドの代わりに図7に示す様な当て板51を用いた。当て板の裏側から測定したい人間の部位、皮膚、を透過チャート4のある測定窓52に押し当てる。これにより、サイン波像の面に測定する人間の皮膚がおかれ、以後は紙等の基材と同様に実施例1、2に示す様に人間の皮膚のMTFが得られる。
【0044】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明はこの実施例には限定されず、種々変形可能である。
【0045】
【発明の効果】
本発明により、基材の反射のMTFを簡易に求めるための測定方法および装置が提供される。また、この測定方法および装置により、人間の皮膚の反射のMTFを簡易に測定することが可能となり、医療や化粧品の開発において有用な情報を得ることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】反射のMTFの測定装置の構成図。
【図2】透過チャート4の模式図。
【図3】反射光量分布の測定結果の例。
【図4】MTFの測定結果の例。
【図5】マイクロフォトメータを用いた測定装置の構成図。
【図6】顕微鏡と撮像管を用いた測定装置の構成図。
【図7】人間の皮膚の反射のMTFの測定装置の構成図。
【符号の説明】
1 照明装置
2 基材
3 反射光量測定装置
4 透過チャート
31 サンプルベッド
32 フォトマルチプライヤ
33 撮像管
34 測定スリット
35 マイクロフォトメータ
36 光学顕微鏡
51 当て板
52 測定窓
Claims (5)
- サイン波透過像を基材に密着する工程と;
基材に密着した像の反射光量分布を測定する工程と;
測定した反射光量分布からコントラストを求める工程と;
空間周波数が0のときのコントラストとのコントラスト比を求める工程と;
該コントラスト比の値を2倍して1を引くことによりMTFを求める工程と;
を含むMTFを測定する方法。 - 人間の皮膚のMTFを測定することを特徴とする請求項1に記載したMTFを測定する方法。
- サイン波透過像を基材に密着する手段と;
基材に密着した像の反射光量分布を測定する手段と;
測定した反射光量分布からコントラストを求める手段と;
空間周波数が0のときのコントラストとのコントラスト比を求める手段と;
該コントラスト比の値を2倍して1を引くことによりMTFを求める手段と;
を備えるMTFを測定する装置。 - 前記基材に密着した像の反射光量分布を測定する手段が、CCDセンサまたは撮像管を用いた手段である請求項3に記載したMTFを測定する装置。
- 人間の皮膚のMTFを測定することを特徴とする請求項3に記載したMTFを測定する装置。
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JPH11237309A JPH11237309A (ja) | 1999-08-31 |
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