JP3789751B2 - 画像位置検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、コピー出力画像や、プリンタ出力画像の位置を検査する画像位置検査装置に関するものであり、カラープリンター等のカラー画像の濃度、むら、等の評価のための画像検査装置として有効なものである。
【０００２】
【従来技術】
上記画像検査装置に関する従来技術として、特開昭６３−１２４５号公報（特願昭６１−１４２９７９号）に記載されているもの、特開平６−１６８３１６号公報（特願平０４−３４１７２２号）に記載されたものがあるが、これらはいずれも専用の計測装置を用いるものであり、検査対象としているＰＰＣや、プリンタなどの画像出力装置において、各出力装置から出力される画像の位置が、各出力機器の何らかの不具合によって各出力装置に対して設定された原稿や画像信号における画像位置と異なる恐れがあることに対応するものであり、これを検出することをその課題とするものである。
【０００３】
製品検査部門で画像位置の検査は目視で行う（２５０〜３５０ｍｍの４隅のなす角度を０．０１度の精度で計測するなど）のが一般的であり、このために、作業者によるばらつきがあり、また作業時間が長いこと、要求精度を満足できないことなどの問題がある。
【０００４】
他方、上記従来技術は、画像位置計測精度を確保するために専用に設計されたシステムであるために高価で、供給も容易ではないという問題がある。
【０００５】
【解決しようとする課題】
そこでこの発明は、必要な計測精度を確保しながら、画像入力装置として一般に供給されているデジタルフラットベットスキャナを利用できる画像位置検査装置を提供することを目的とするが、通常のフラットベットスキャナは安価である反面、画像位置検査に必要な計測精度が以下に示す理由で得られないという欠点がある。
１．フラットベットスキャナ原稿台に対して被検査物である画像パターンが形成された用紙の保持が確実でなく、用紙端部位置を検出してその値から相対的に画像パターン位置を計測する必要がある。
２．フラットベットスキャナの画像取り込み範囲は、通常原稿台コンタクトガラス領域であるため、用紙をその隅に設置した場合、その端部の状態を画像取り込みすることが出来ず、用紙端部位置を検出することができない。
３．フラットベットスキャナ原稿台に対する用紙設置の自由度が大きいため、フラットベットスキャナ自身の持つ、画像座標軸（スキャン方向に準ずる）と用紙端部の成す辺が平行または垂直となるとは限らず、例えば「レジスト」計測などの場合、誤差を生じる原因となる。
【０００６】
また、通常のフラットベットスキャナを利用する場合は、フラットベットスキャナ自身の持つ機械要素、光学要素、電気要素による誤差、またこの誤差が、読み取り画像全域に対して均一であるとは限らないために、読み取られたデジタル画像データと、実際の位置との間に誤差を生じてしまうので、画像位置検査に必要な計測精度が得られないという問題もある。
【０００７】
従って、本発明はこれらの問題を解決して、画像位置検査装置にデジタルフラットベットスキャナを利用できるようにすることをその課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するために講じた手段】
【解決手段１】
（請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた手段は、位置が特定された画像パターンを有する原稿を対象に複写された、または、位置が特定された画像パターンの画像データを対象にプリントアウトされた、シート状の被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検査装置を前提として、次の（イ）〜（チ）によって構成されるものである。
（イ）被検査物を保持する保持手段を設けたこと、
（ロ）被検査物を上記保持手段にて保持する位置を制限する制限手段を設けたこと、
（ハ）上記保持手段上を対象に２次元画像データを得る画像入力手段を設けたこと、
（ニ）上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段を設けたこと、
（ホ）上記画像記録から上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段を設けたこと、
（ヘ）上記画像記録から上記被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段を設けたこと、
（ト）上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物位置検出手段にて得られた被検査物位置データを用いて、上記被検査物上の絶対位置データに変換する変換手段を設けたこと、
（チ）上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記変換手段にて得られる変換データとの差を算出する検査手段とを設けたこと。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、被検査物の保持手段において保持する位置を制限する制限手段があるので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画像を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００１０】
【実施態様１】
（請求項２に対応）
実施態様１は、解決手段１の制限手段が、上記被検査物位置検出手段および画像位置検出手段にて画像計測を行う領域にないことである。
【実施態様２】
（請求項３に対応）
実施態様２は、解決手段１の制限手段が、上記画像入力手段にて画像入力される際に、上記被検査物画像に対して高いコントラストが得られる表面色である。
【実施態様３】
（請求項４に対応）
実施態様３は、解決手段１の上記画像入力手段の画像入力領域で、上記制限手段の領域に対応する画像入力領域が、上記画像入力手段にて画像入力される際に、上記被検査物画像に対して高いコントラストが得られる表面色である。
【００１１】
【解決手段２】
（請求項５に対応）
上記課題を解決するために講じた別の解決手段は、解決手段１と前提を同じくし、次の（イ）〜（ト）によって構成されるものである。
（イ）上記被検査物を一定の領域内で保持する保持手段を設けたこと、
（ロ）上記保持手段の領域を含む広い範囲を対象に２次元画像データを得る画像入力手段を設けたこと、
（ハ）上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段を設けたこと、
（ニ）上記画像記録から上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段を設けたこと、
（ホ）上記画像記録から上記被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段を設けたこと、
（ヘ）上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物位置検出手段にて得られた被検査物位置データを用いて、上記被検査物上の絶対位置データに変換する変換手段を設けたこと、
（ト）上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記変換手段にて得られる変換データとの差を算出する検査手段とを備えたこと。
【００１２】
【作用】
上記構成によれば、画像入力手段が被検査物の保持手段の領域を合む広い範囲を対象に画像入力するので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画像を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００１３】
【実施態様４】
（請求項６に対応）
実施態様４は、解決手段２の画像入力手段が、上記保持手段の領域以外の画像入力域において、上記被検査物画像に対して高いコントラストを得られる手段が施されたことである。
【実施態様５】
（請求項７に対応）
実施態様５は、解決手段１、解決手段２、実施態様１乃至実施態様４、いずれかの画像位置検査装置において、
上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段が、上記シート状の被検査物を形成する少なくとも１辺を確定する被検査物位置を検出し、
上記変換手段において、上記被検査物位置データが示す辺と、上記画像入力手段が持つ座標軸とが成す角度を用いて上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物上の絶対位置データに変換することである。
【００１４】
【解決手段３】
（請求項８に対応）
上記課題を解決するために講じた別の解決手段は、解決手段１、解決手段２と前提を同じくし、次の（イ）〜（ト）によって構成されるものである。
（イ）上記被検査物を保持する保持手段を設けたこと、
（ロ）上記保持手段上を対象に２次元画像データを得る画像入力手段を設けたこと、
（ハ）あらかじめ定められた位置に座標データが既知である画像パターンを有する校正手段を設けたこと、
（ニ）上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段を設けたこと、
（ホ）上記画像記録手段から上記被検査物の画像パターン、及び、上記校正手段の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段を設けたこと、
（ヘ）上記校正手段の画像パターン位置の検出データと既知の座標データとから、
上記被検査物の画像パターン位置の検出データを補正するデータ補正手段を設けたこと、
（ト）上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記補正手段にて得られる検出データとの差を算出する検査手段とを備えたこと。
【００１５】
【作用】
上記構成によれば、校正手段によってその画像位置計測位置を補正することで、フラットベットスキャナ等の画像入力装置に機械要素、光学要素、電気要素による誤差があったとしても画像位置検査に必要な計測精度を十分得ることができる。これにより安価に入手できる画像入力装置を用いて、画像位置検査装置を提供できる。
【００１６】
【実施態様６】
（請求項９に対応）
実施態様６は、解決手段３の校正手段が、上記保持手段上に設置できるように上記校正手段と上記保持手段上に位置決めを行える位置決め手段を備えたことである。
【実施態様７】
（請求項１０に対応）
実施態様７は、解決手段１、実施態様１、実施態様２における制限手段が、実施態様６の保持手段上の位置決め手段であることである。
【実施態様８】
（請求項１１に対応）
実施態様８は、被検査物を保持手段にて保持する位置を制限する手段として、実施態様７の保持手段上の位置決め手段を用いたことである。
【実施態様９】
（請求項１２に対応）
実施態様９は、解決手段３の校正手段が、複数の予め決められた定型サイズパターンからなる画像パターンを有することである。
【実施態様１０】
（請求項１３に対応）
実施態様１０は、解決手段３が、予め定型サイズ画像パターンを記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記憶されている定型サイズ画像パターンと上記画像位置検出手段により検出された上記校正手段の画像パターンとの位置を比較し、目的とする定型サイズ画像パターンであるかを判断するパターン判断手段とを備えていることである。
【実施態様１１】
（請求項１４に対応）
実施態様１１は、解決手段３の校正手段が、定型サイズパターンのシート形状の４頂点とそれぞれの辺の中間点に対し、予め設定された等距離位置に、また、当該シート形状の中心付近位置に、測定点を備えていることである。
【実施態様１２】
（請求項１５に対応）
実施態様１２は、解決手段３の校正手段が、校正パターンがどの定型サイズパターンであるかを表す識別情報を備え、上記画像位置検出手段が、当該識別情報に基づき校正パターン判断する判断手段とを備えていることである。
【実施態様１３】
（請求項１６に対応）
実施態様１３は、解決手段３の校正手段が、外部環境の変化による伸縮が小さい材質であることである。
【実施態様１４】
（請求項１７に対応）
実施態様１４は、解決手段３の校正手段上の画像パターンの位置が、上記被検査物の目標とする画像パターンの位置と一致することである。
【実施態様１５】
（請求項１８に対応）
実施態様１５は、解決手段１乃至請求項３、実施態様１乃至実施態様１４の画像入力手段が、線上に画像を取込み、これを１方向に走査することで２次元画像データを得ることである。
【００１７】
【実施例】
次いで、図面を参照しながら、実施例を説明する。
図１に画像位置検査装置の全体構成を示している。
画像入力手段（フラットベットスキャナ）１１上の原稿保持手段１２の設置面に被検査物１３、または校正手段１６が載せられる。上記画像入力手段１１は被検査物１３の画像を読み取り、画像信号伝達手段１４を介して画像位置検出手段１５（例えばパーソナルコンピュータ、ワークステーション）の画像記録手段（ハードディスクメモリ）１７に伝送する。その画像信号を画像位置検出手段１５に格納してから、その画像位置を計測、検査する。
【００１８】
被検査物検出手段にて画像記録手段１７に格納された画像記録から被検査物の位置を得て、これを基準に画像記録から得た被検査物の画像パターン位置のデータを変換する。例えば画像位置検査原点を被検査物左上隅とした場合、この点の被検査物位置データを全画像位置検出データに対して差し引くことで、被検査物左上隅を画像位置検査原点とした絶対画像位置データとすることができる。
【００１９】
上記画像入力手段の構成の概要は図２に示すとおりであり、この画像入力手段は、原稿保持手段１２上の原稿を照明する照明２２と、原稿保持手段１２を走査する走行体２３と、上記走行体と垂直方向に列を成すラインＣＣＤ（１ラインセンサ）２５と、上記原稿保持手段１２を上記ラインＣＣＤ２５上に像を結合するレンズ２４とで構成されており、上記走行体２３が上記原稿保持手段１２を走行することで、上記原稿保持手段１２に設置された被検査物１３の画像を２次元で読み取る装置である。センサは１次元だが、１画素ずつ線上に並列に取り込み、走査することにより２次元画像データをすべて取り込める。また、例えば、上記ラインＣＣＤ２５の代わりに２次元センサ（走査方向に対して２画素以上画素を有しているもの）を用いてもよい。さらに被検査物１３と等倍な等倍センサを使用することも可能であり、この場合走査部は不要となる。
【００２０】
図３に制限手段を設置した場合の例を示す。
原稿保持手段１２上に被検査物を設置する範囲を制限する制限手段３１が設けられている。原稿保持手段１２は、画像入力手段１１の画像入力領域３４と領域が一致しており、制限手段３１があることで、被検査物１３が原稿保持手段１２の端部に接することなく設置できるため、被検査物１３の端部の位置計測が安定して行える。
【００２１】
特に制限手段１２が、被検査物画像計測領域３３内に無い場合、画像入力手段１１にて取り込まれた被検査物画像計測領域３３において制限手段１２の裏面画像が入らないので被検査物画像１３と、その背景を認識するのが容易となる。
【００２２】
制限手段１２の裏面あるいは当該裏面に対応する画像入力領域が、被検査物画像に対して高いコントラストを有するようにすれば、さらにその色が背景と近似している場合、被検査物画像計測領域３３内に制限手段１２があっても、被検査物画像と、その背景を認識するのが容易となる。
【００２３】
図４に別の画像入力手段の例を示す。
画像入力手段１１上の原稿保持手段４２が、画像入力手段１１の画像入力領域４４に含まれている。そのため、被検査物１３が原稿保持手段４２のどこに設置されても被検査物端部を背景とともに画像入力手段１１にて画像入力することができる。
【００２４】
原稿保持手段４２と重ならない、画像入力領域４４にあたる部分において、被検査物画像に対して高いコントラストを有する色となるようになっており、さらにその色が背景と近似している場合、被検査物画像と、その背景を認識するのが容易となる。
【００２５】
画像位置検出手段は、一般的に行われている画像位置計測手法によるものであり、この画像位置計測手法の具体例としてはパターンマッチングや、２値化面積重心手法などである。
【００２６】
そして、データ補正手段の作用は次のとおりである。
本発明の画像位置検査装置による校正手段の画像パターン位置の検出データと、別な計測手段で、十分な計測精度を有する装置によって計測された校正手段の画像パターン高精度計測位置データから、その校正手段の画像パターン位置における補正値が以下の計算式によって算出される。
補正値＝高精度計測位置データ−検出データ
そして、本補正値を、被検査物画像位置検出データに対して加算することで、補正が実施される。
【００２７】
また、検査手段の作用は次のとおりである。
検査対象機器がコピー機の場合、被検査物に対する原稿画像の画像位置、検査対象機器がプリンタの場合、被検査物を形成する画像信号上の画像位置をそれぞれの場合の目標画像位置データとし、補正手段にて算出された画像位置データとの差分を検査データとして算出する。
【００２８】
本画像位置検査装置の検査対象について、レジストと、スキューについて図５を参照しつつ具体例を以下に説明する。
【００２９】
用紙端部から画像パターンまでの位置を示すパラメータとして「レジスト」（図５の５１）や、用紙に対して画像パターンの傾きを現わす「スキュー」（図５の５２）などが知られているが、具体的には以下の通りである。
【００３０】
「レジスト」とは、プリント用紙の各辺を基本軸（Ｘ，Ｙ）とし、目標位置が既知である画像パターンの特定位置において、被検査対象であるＰＰＣまたはプリンタから出力された出力画像で、前記基本軸上での用紙端部から前記特定位置までの長さと目標長さとの差で現わされる。
【００３１】
「スキュー」とは、ＰＰＣにおける原稿、もしくはプリンタにおける画像信号が、プリント用紙に対して平行もしくは垂直な画像パターンである場合、実際に出力された出力画像パターンとの差で表される。単位としては例えば両者が成す角度などで表現される。
【００３２】
被検査物１３上に形成された画像パターン１３−１において、被検査物１３の各辺が成す線分を基準として画像パターン１３−１と、被検査物端部の１辺との間の距離をレジスト５１と定義する。本距離は検査対象である画像出力機器がＰＰＣの場合は原稿における距離や、プリンタにおける画像信号に基づいて基準距離（目標距離）が算出され、両者の差に対して規格を設けることで検査評価される。
【００３３】
被検査物１３上に形成された画像パターン１３−１において、被検査物１３の各辺が成す線分を基準として、画像パターン１３−１と被検査物端部の１辺とで成す角度をスキュー５２と定義する。本角度は検査対象である画像出力機器がＰＰＣの場合は原稿における角度や、プリンタにおける画像信号に基づいて基準角度（目標角度）が算出され、両者の差に対して規格を設けることで検査評価される。
【００３４】
次に変換手段について具体的な作用を以下に説明する。
被検査物１３が画像入力領域５４（範囲）内において、被検査画像任意の１辺が、画像入力手段１１が形成する画像入力手段Ｙ軸１１−１、および、画像入力手段Ｘ軸１１−２に対して平行、垂直な関係でない状態に設置された場合、画像パターン１３−１から検出されるレジストやスキュー計測においてその計測軸と、画像入力手段Ｙ軸１１−１、または、画像入力手段Ｘ軸１１−２が一致しないという現象が発生する。その場合、計測軸を上記画像入力手段Ｙ軸１１−１、または、画像入力手段Ｘ軸１１−２を用いたまま計測すると、計測誤差を生じてしまう。
【００３５】
図６でレジスト検査を具体例として説明する。被検査物１３の左上隅を中心に画像入力領域５４（範囲）内の画像を示している。被検査物１３が画像入力手段Ｘ軸１１−２に対して傾いて設置されている状態において、上記画像パターン１３−１左上角を基準にＸ軸方向のレジストを計測する場合、何かしら被検査物の傾いた設置に対して補正がなされなければ、レジストＡ５１−１が計測値となる。このため変換手段にて、例えば被検査物端部の任意の１辺１３−２と、画像入力手段Ｘ軸１１−２とが成す角度を算出し、その角度データを用いてアフィン変換を被検査物位置検出データと、画像位置検出データに対して行うことで、被検査物端部の任意の１辺１３−２と画像入力手段Ｘ軸１１−２が垂直である関係の状態にデータを変換できる。この変換後の被検査物位置検出データと、画像位置検出データを用いることでレジストＢ５１−２の計測値を得ることが可能となる。
【００３６】
図７に画像位置検査工程のフローチャートを示す。
まず、保持工程にて、被検査物を保持手段に設置する。画像入力手段の原稿保持手段上に制限手段がある場合は、制限手段に制限された状態で被検査物を保持する。次に画像入力工程により、被検査物画像を読み取る。画像記録工程により、読み取られた画像データを記録する。画像位置検出工程により、画像データから被検査物画像位置を検出する。次に被検査物位置検出工程により、画像データから被検査物位置を検出する。画像位置検出工程と、被検査物位置検出工程は両者の実施順番に指定はなく、本フローの逆でも良い。その後変換工程により、被検査物位置データから被検査物画像位置データを変換し、最後に検査工程で被検査物目標画像位置と被検査物画像位置の差を算出し、被検査物画像パターンの評価を行う。
【００３７】
次に校正手段について図８乃至図１０を参照しつつ説明する。
図８．１にＡ３サイズの被検査物の例を、図８．２にＡ３サイズの校正手段の例を示す。図８．２に示した校正手段は、Ａ３、Ａ４複合の校正手段であり、Ａ３サイズ規格のパターンであるＡ３測定パターン８１とＡ４サイズ規格のパターンであるＡ４測定パターン８２とを同一の校正手段上に組み込んでいる。校正する画像パターンは、取込み時に一意に決まるので他の画像パターンに影響されることはない。この構成によると、一度校正手段を設置すれば、複数の校正パターンを測定することができる。なお、図８の例では、被検査物目標画像パターンと、校正手段の画像パターン両者の画像パターン位置を一致させているため、それぞれの校正手段パターンで算出される補正値を、これに対応する被検査物画像パターンごとに１対１に割り当てることができる。
【００３８】
図１の画像入力手段１１で校正画像パターンを取得するための校正手段１６は、図１の原稿保持手段１２上に高精度に設置されなければならない。当該設置精度を保証するため図９．１に示す校正手段のように位置決め用の切り欠き部９１を、例えば、定型サイズがＡ３の場合、２辺にそれぞれ３個所設けている。一方、校正手段を設置する原稿保持手段１２上には校正手段の切り欠きに対応する位置決め用ブロック９２がそれぞれ設けられている。例えば、位置決め用ブロックは、金属製で厚さ２ｍｍ、幅２０ｍｍ、高さ５ｍｍで、接着剤等で原稿保持手段上に固定されている。この切り欠き部９１とブロック９２により校正手段の設置時に高精度な繰り返し位置決めができる。
【００３９】
また位置決め用ブロック９２として図３の制限手段３１を用いることもできる。その場合、校正時に制限手段３１を位置決め用ブロック９２として機能させ校正手段を高精度に保持し、校正後、被検査物を制限手段３１により保持位置を制限しつつ保持手段上に保持し検査を行うようにする。
【００４０】
Ａ４規格の定型サイズの場合、２１０×２９７ｍｍであるので、座標系としては（０，０）、（２１０，０）、（０，２９７）、（２１０，２９７）の基本座標が決まる。校正手段の測定点がそれぞれ１０ｍｍ内側にあるという規格の時は、Ａ４校正手段の標準座標は、（１０，１０）、（２００，１０）、（１０，２８７）、（２００，２８７）である。これを図１の画像位置検出手段１５に記憶させる。また、中間点は適宜標準座標の中点といったように決定する。実際の単位はｍｍではなく使用するＣＣＤの１画素分解能に依存した単位、例えばμｍ単位としてもよい。校正手段としての測定点は４隅近傍とその中間点に設ければ十分である。当該シート形状の中心付近位置としては、当該中間点と中間点を結ぶ直線の交点であればよい。精度保証と計測負荷のトレードオフから合計９点の測定点で経験的に必要にして十分である。
【００４１】
図１０に示すような正方形の黒塗り（ビット１の意味）あるいは黒枠（ビット０の意味）画像パターンを、例えば３つ置くことにより、当該校正画像パターンを特定するための識別情報とする。この３パターンをビットと換算し、黒塗りは１、黒枠は０と判断する。例えば、左側から１ビット目をＡ３パターン、２ビット目をＡ４パターンとすると図１０の校正パターンは１、２ビットが黒塗りなのでＡ３，Ａ４校正パターンを有する校正手段であると認識できる。当該ビットは、上記画像入力手段１１にてデータの取込みを行い、画像位置検出手段１５の画像処理機能から当該パターンが１（黒塗り）なのか０なのか判断する。
【００４２】
図１１に校正工程と検査工程のフローチャートを示す。校正工程は、検査工程を実施するたびに行う必要はなく、任意のタイミングで行えば良い。ただし、「検査工程」を実行する前に少なくとも１回は実行しておく必要がある。
【００４３】
校正工程では、まず校正手段を原稿設置場所（原稿保持手段）に設置し、画像入力手段によって校正手段画像を読み取る。そして読み込まれた画像データを記録し、この画像データから校正手段画像位置を検出する。ここで例えば、Ａ４校正手段の標準座標、（１０，１０）、（２００，１０）、（１０，２８７）、（２００，２８７）に対し、検出した校正手段画像位置の測定座標と比較し、１ｍｍ以上ずれていればＡ４の校正手段ではないと判断するようにしてもよい。
【００４４】
一方検査工程では、まず被検査物を原稿設置場所（原稿保持手段）に設置し、画像入力手段によって被検査物画像を読み取る。そして画像入力手段によって読み取られた画像データを記録し、この画像データから被検査物画像位置を検出する。校正工程により得られた校正手段画像位置データから、被検査物画像位置データを補正し、被検査物目標画像位置と被検査物画像位置の差を算出し、画像評価を行う。
【００４５】
校正手段を構成する物質が、通常被検査物として用いられる紙などと比べ、外部環境（温度、湿度など）に影響されること無く、その画像パターン位置を維持できる材質であると非常に高精度な校正を行うことができる。好適には、例えば金属類やガラスなどである。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、被検査物の保持手段において保持する位置を制限する制限手段があるので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画像を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００４７】
請求項２に係る発明は、制限手段が画像位置検出及び、被検査物位置検出において対象とする画像域に無いので、前記画像位置検出及び被検査物位置検出において制限手段の影響を受けること無く、高精度に画像位置検査ができる。
【００４８】
請求項３に係る発明は、制限手段が画像位置検出及び、被検査物位置検出において対象とする画像域にあったとしても、前記制限手段の色が被検査物画像に対して高いコントラストを有することにより、前記画像位置検出及び被検査物位置検出において特に制限手段の影響を受けること無く位置検出が出来るので、前記制限手段を自由に保持手段上にレイアウトできる。
【００４９】
請求項４に係る発明は、制限手段が画像位置検出及び、被検査物位置検出において対象とする画像域にあったとしても、前記制限手段に対応する画像入力領域の色が被検査物画像に対して高いコントラストを有することにより、前記画像位置検出及び被検査物位置検出において特に制限手段の影響を受けること無く位置検出が出来るので、高精度な画像位置検査を行うことができる。
【００５０】
請求項５に係る発明は、画像入力手段が被検査物の保持手段の領域を含む広い範囲を対象に画像入力するので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画縁を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００５１】
請求項６に係る発明は、画像入力手段において保持手段領域以外の画像入力範囲で被検査物画像に対して高いコントラストを有した画像入力ができるので、前記保持手段のどこに前記被検査物が設置されても、特に被検査物位置検出において、被検査物と背景の高いコントラストが期待でき、高精度な画縁位置検査を行うことができる。
【００５２】
請求項７に係る発明は、被検査物が画像入力手段の基準方向に対して斜めに保持手段に設置されても、被検査物を形成する少なくとも１辺を計測してその辺と前記基準方向とが成す角度を算出してこれを用いて被検査物画像データを変換するので、被検査物が画像入力手段の基準方向に対して斜めに保持手段に設置されても高精度な画像位置検査を行うことができる。
【００５３】
請求項８に係る発明は、校正手段によってその画像位置計測位置を補正することで、安価に入手できる画像入力装置を用いて、画像位置検査装置を提供できる。
【００５４】
請求項９に係る発明は、校正手段が上記設置手段に設置できるように上記校正手段と上記設置手段に位置決めを行える位置決め手段によって、校正の繰り返し精度を保証することにより、当該画像入力装置を用いて、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００５５】
請求項１０に係る発明、請求項１１に係る発明によれば、被検査物を制限する制限手段と、校正手段を位置決めする位置決め手段とを兼用するようにしたので、制限手段と校正手段を別個に設置する必要がなくなり、少ない構成部品で高精度な画像位置検査が行える。
【００５６】
請求項１２に係る発明は、複数の予め決められた定型サイズパターンからなる画像パターンである手段によって、一度に複数の校正パターンを処理でき、高速に校正を行うことができ、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００５７】
請求項１３に係る発明は、予め定められた位置に既知の座標データである定型サイズ画像パターンを記憶する記憶手段と、当該記憶されている画像パターンと上記校正手段の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段によって、期待する校正パターンが正しいかどうか検出する機能を持ち、校正機能を保証する安全かつ正確な画像位置検査装置を提供できる。
【００５８】
請求項１４に係る発明は、校正手段が、定型サイズパターンのシート形状の４頂点とそれぞれの辺の中間点に対し、予め設定された等距離位置に、また、当該シート形状の中心付近位置に、測定点を備えている手段によって、必要にして十分な検査装置としての精度保証ができる、画像位置検査装置を提供できる。
【００５９】
請求項１５に係る発明は、校正手段が、校正パターンがどの定型サイズパターンであるかを表す識別手段と、当該識別手段から校正パターン判断する判断手段によって、校正パターンの認識ミスを減らすことにより、機会損失のない、画像位置検査装置を提供できる。
【００６０】
請求項１６に係る発明によれば、校正手段の画像位置が外部環境変動の影響を受けないために、外部環境変動が発生しても、この校正手段によって補正することで、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００６１】
請求項１７に係る発明は、校正手段の画像パターン位置と、被検査物画像パターンの目標位置が一致しているので、校正工程によって得られた補正値を、これに対応する被検査画像位置補正にそのまま用いることができ、画像入力手段において生じる不均一な計測誤差の影響を受けること無く、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００６２】
請求項１８に係る発明は、１次元のラインセンサの線上に画像を取込み、これを１方向に走査することで２次元画像データを得る手段によって、高速に２次元データを取り込むことで、当該画像入力手段による安価な画像入力装置を用いて、高い画像位置検査精度を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は画像位置検査装置の概略全体構成図である。
【図２】は画像入力手段の概略構成図である。
【図３】は原稿保持手段上に制限手段を設置した画像入力手段である。
【図４】は別の画像入力手段の実施例である。
【図５】はレジストとスキューを表す図である。
【図６】はレジスト補正説明図である。
【図７】は画像位置検査工程のフローチャートである。
【図８】は被検査物、校正手段の実施例である。
【図９】は位置決めを有する校正手段及び原稿保持手段を表す図である。
【図１０】は識別情報を有す校正手段である。
【図１１】は校正工程及び検査工程のフローチャートである。
【符号の説明】
１１・・・・・・・画像入力手段
１１−１・・・・・画像入力手段Ｙ軸
１１−２・・・・・画像入力手段Ｘ軸
１２・・・・・・・原稿保持手段
１３・・・・・・・被検査物
１３−１・・・・・画像パターン
１３−２・・・・・被検査物任意の１辺
１４・・・・・・・画像信号伝達手段
１５・・・・・・・画像位置検出手段
１６・・・・・・・校正手段
１７・・・・・・・画像記録手段
２２・・・・・・・照明
２３・・・・・・・走行体
２４・・・・・・・レンズ
２５・・・・・・・ラインＣＣＤ
３１・・・・・・・制限手段
３３・・・・・・・被検査物画像計測領域
３４・・・・・・・画像入力領域
４２・・・・・・・原稿保持手段
４４・・・・・・・画像入力領域
５１・・・・・・・レジスト
５１−１・・・・・レジストＡ
５１−２・・・・・レジストＢ
５２・・・・・・・スキュー
５４・・・・・・・画像入力領域
８１・・・・・・・Ａ３測定パターン
８２・・・・・・・Ａ４測定パターン
９１・・・・・・・位置決め用切り欠き
９２・・・・・・・位置決め用ブロック
１０１・・・・・・識別パターン
【産業上の利用分野】
この発明は、コピー出力画像や、プリンタ出力画像の位置を検査する画像位置検査装置に関するものであり、カラープリンター等のカラー画像の濃度、むら、等の評価のための画像検査装置として有効なものである。
【０００２】
【従来技術】
上記画像検査装置に関する従来技術として、特開昭６３−１２４５号公報（特願昭６１−１４２９７９号）に記載されているもの、特開平６−１６８３１６号公報（特願平０４−３４１７２２号）に記載されたものがあるが、これらはいずれも専用の計測装置を用いるものであり、検査対象としているＰＰＣや、プリンタなどの画像出力装置において、各出力装置から出力される画像の位置が、各出力機器の何らかの不具合によって各出力装置に対して設定された原稿や画像信号における画像位置と異なる恐れがあることに対応するものであり、これを検出することをその課題とするものである。
【０００３】
製品検査部門で画像位置の検査は目視で行う（２５０〜３５０ｍｍの４隅のなす角度を０．０１度の精度で計測するなど）のが一般的であり、このために、作業者によるばらつきがあり、また作業時間が長いこと、要求精度を満足できないことなどの問題がある。
【０００４】
他方、上記従来技術は、画像位置計測精度を確保するために専用に設計されたシステムであるために高価で、供給も容易ではないという問題がある。
【０００５】
【解決しようとする課題】
そこでこの発明は、必要な計測精度を確保しながら、画像入力装置として一般に供給されているデジタルフラットベットスキャナを利用できる画像位置検査装置を提供することを目的とするが、通常のフラットベットスキャナは安価である反面、画像位置検査に必要な計測精度が以下に示す理由で得られないという欠点がある。
１．フラットベットスキャナ原稿台に対して被検査物である画像パターンが形成された用紙の保持が確実でなく、用紙端部位置を検出してその値から相対的に画像パターン位置を計測する必要がある。
２．フラットベットスキャナの画像取り込み範囲は、通常原稿台コンタクトガラス領域であるため、用紙をその隅に設置した場合、その端部の状態を画像取り込みすることが出来ず、用紙端部位置を検出することができない。
３．フラットベットスキャナ原稿台に対する用紙設置の自由度が大きいため、フラットベットスキャナ自身の持つ、画像座標軸（スキャン方向に準ずる）と用紙端部の成す辺が平行または垂直となるとは限らず、例えば「レジスト」計測などの場合、誤差を生じる原因となる。
【０００６】
また、通常のフラットベットスキャナを利用する場合は、フラットベットスキャナ自身の持つ機械要素、光学要素、電気要素による誤差、またこの誤差が、読み取り画像全域に対して均一であるとは限らないために、読み取られたデジタル画像データと、実際の位置との間に誤差を生じてしまうので、画像位置検査に必要な計測精度が得られないという問題もある。
【０００７】
従って、本発明はこれらの問題を解決して、画像位置検査装置にデジタルフラットベットスキャナを利用できるようにすることをその課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するために講じた手段】
【解決手段１】
（請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた手段は、位置が特定された画像パターンを有する原稿を対象に複写された、または、位置が特定された画像パターンの画像データを対象にプリントアウトされた、シート状の被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検査装置を前提として、次の（イ）〜（チ）によって構成されるものである。
（イ）被検査物を保持する保持手段を設けたこと、
（ロ）被検査物を上記保持手段にて保持する位置を制限する制限手段を設けたこと、
（ハ）上記保持手段上を対象に２次元画像データを得る画像入力手段を設けたこと、
（ニ）上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段を設けたこと、
（ホ）上記画像記録から上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段を設けたこと、
（ヘ）上記画像記録から上記被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段を設けたこと、
（ト）上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物位置検出手段にて得られた被検査物位置データを用いて、上記被検査物上の絶対位置データに変換する変換手段を設けたこと、
（チ）上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記変換手段にて得られる変換データとの差を算出する検査手段とを設けたこと。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、被検査物の保持手段において保持する位置を制限する制限手段があるので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画像を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００１０】
【実施態様１】
（請求項２に対応）
実施態様１は、解決手段１の制限手段が、上記被検査物位置検出手段および画像位置検出手段にて画像計測を行う領域にないことである。
【実施態様２】
（請求項３に対応）
実施態様２は、解決手段１の制限手段が、上記画像入力手段にて画像入力される際に、上記被検査物画像に対して高いコントラストが得られる表面色である。
【実施態様３】
（請求項４に対応）
実施態様３は、解決手段１の上記画像入力手段の画像入力領域で、上記制限手段の領域に対応する画像入力領域が、上記画像入力手段にて画像入力される際に、上記被検査物画像に対して高いコントラストが得られる表面色である。
【００１１】
【解決手段２】
（請求項５に対応）
上記課題を解決するために講じた別の解決手段は、解決手段１と前提を同じくし、次の（イ）〜（ト）によって構成されるものである。
（イ）上記被検査物を一定の領域内で保持する保持手段を設けたこと、
（ロ）上記保持手段の領域を含む広い範囲を対象に２次元画像データを得る画像入力手段を設けたこと、
（ハ）上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段を設けたこと、
（ニ）上記画像記録から上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段を設けたこと、
（ホ）上記画像記録から上記被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段を設けたこと、
（ヘ）上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物位置検出手段にて得られた被検査物位置データを用いて、上記被検査物上の絶対位置データに変換する変換手段を設けたこと、
（ト）上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記変換手段にて得られる変換データとの差を算出する検査手段とを備えたこと。
【００１２】
【作用】
上記構成によれば、画像入力手段が被検査物の保持手段の領域を合む広い範囲を対象に画像入力するので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画像を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００１３】
【実施態様４】
（請求項６に対応）
実施態様４は、解決手段２の画像入力手段が、上記保持手段の領域以外の画像入力域において、上記被検査物画像に対して高いコントラストを得られる手段が施されたことである。
【実施態様５】
（請求項７に対応）
実施態様５は、解決手段１、解決手段２、実施態様１乃至実施態様４、いずれかの画像位置検査装置において、
上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段が、上記シート状の被検査物を形成する少なくとも１辺を確定する被検査物位置を検出し、
上記変換手段において、上記被検査物位置データが示す辺と、上記画像入力手段が持つ座標軸とが成す角度を用いて上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物上の絶対位置データに変換することである。
【００１４】
【解決手段３】
（請求項８に対応）
上記課題を解決するために講じた別の解決手段は、解決手段１、解決手段２と前提を同じくし、次の（イ）〜（ト）によって構成されるものである。
（イ）上記被検査物を保持する保持手段を設けたこと、
（ロ）上記保持手段上を対象に２次元画像データを得る画像入力手段を設けたこと、
（ハ）あらかじめ定められた位置に座標データが既知である画像パターンを有する校正手段を設けたこと、
（ニ）上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段を設けたこと、
（ホ）上記画像記録手段から上記被検査物の画像パターン、及び、上記校正手段の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段を設けたこと、
（ヘ）上記校正手段の画像パターン位置の検出データと既知の座標データとから、
上記被検査物の画像パターン位置の検出データを補正するデータ補正手段を設けたこと、
（ト）上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記補正手段にて得られる検出データとの差を算出する検査手段とを備えたこと。
【００１５】
【作用】
上記構成によれば、校正手段によってその画像位置計測位置を補正することで、フラットベットスキャナ等の画像入力装置に機械要素、光学要素、電気要素による誤差があったとしても画像位置検査に必要な計測精度を十分得ることができる。これにより安価に入手できる画像入力装置を用いて、画像位置検査装置を提供できる。
【００１６】
【実施態様６】
（請求項９に対応）
実施態様６は、解決手段３の校正手段が、上記保持手段上に設置できるように上記校正手段と上記保持手段上に位置決めを行える位置決め手段を備えたことである。
【実施態様７】
（請求項１０に対応）
実施態様７は、解決手段１、実施態様１、実施態様２における制限手段が、実施態様６の保持手段上の位置決め手段であることである。
【実施態様８】
（請求項１１に対応）
実施態様８は、被検査物を保持手段にて保持する位置を制限する手段として、実施態様７の保持手段上の位置決め手段を用いたことである。
【実施態様９】
（請求項１２に対応）
実施態様９は、解決手段３の校正手段が、複数の予め決められた定型サイズパターンからなる画像パターンを有することである。
【実施態様１０】
（請求項１３に対応）
実施態様１０は、解決手段３が、予め定型サイズ画像パターンを記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記憶されている定型サイズ画像パターンと上記画像位置検出手段により検出された上記校正手段の画像パターンとの位置を比較し、目的とする定型サイズ画像パターンであるかを判断するパターン判断手段とを備えていることである。
【実施態様１１】
（請求項１４に対応）
実施態様１１は、解決手段３の校正手段が、定型サイズパターンのシート形状の４頂点とそれぞれの辺の中間点に対し、予め設定された等距離位置に、また、当該シート形状の中心付近位置に、測定点を備えていることである。
【実施態様１２】
（請求項１５に対応）
実施態様１２は、解決手段３の校正手段が、校正パターンがどの定型サイズパターンであるかを表す識別情報を備え、上記画像位置検出手段が、当該識別情報に基づき校正パターン判断する判断手段とを備えていることである。
【実施態様１３】
（請求項１６に対応）
実施態様１３は、解決手段３の校正手段が、外部環境の変化による伸縮が小さい材質であることである。
【実施態様１４】
（請求項１７に対応）
実施態様１４は、解決手段３の校正手段上の画像パターンの位置が、上記被検査物の目標とする画像パターンの位置と一致することである。
【実施態様１５】
（請求項１８に対応）
実施態様１５は、解決手段１乃至請求項３、実施態様１乃至実施態様１４の画像入力手段が、線上に画像を取込み、これを１方向に走査することで２次元画像データを得ることである。
【００１７】
【実施例】
次いで、図面を参照しながら、実施例を説明する。
図１に画像位置検査装置の全体構成を示している。
画像入力手段（フラットベットスキャナ）１１上の原稿保持手段１２の設置面に被検査物１３、または校正手段１６が載せられる。上記画像入力手段１１は被検査物１３の画像を読み取り、画像信号伝達手段１４を介して画像位置検出手段１５（例えばパーソナルコンピュータ、ワークステーション）の画像記録手段（ハードディスクメモリ）１７に伝送する。その画像信号を画像位置検出手段１５に格納してから、その画像位置を計測、検査する。
【００１８】
被検査物検出手段にて画像記録手段１７に格納された画像記録から被検査物の位置を得て、これを基準に画像記録から得た被検査物の画像パターン位置のデータを変換する。例えば画像位置検査原点を被検査物左上隅とした場合、この点の被検査物位置データを全画像位置検出データに対して差し引くことで、被検査物左上隅を画像位置検査原点とした絶対画像位置データとすることができる。
【００１９】
上記画像入力手段の構成の概要は図２に示すとおりであり、この画像入力手段は、原稿保持手段１２上の原稿を照明する照明２２と、原稿保持手段１２を走査する走行体２３と、上記走行体と垂直方向に列を成すラインＣＣＤ（１ラインセンサ）２５と、上記原稿保持手段１２を上記ラインＣＣＤ２５上に像を結合するレンズ２４とで構成されており、上記走行体２３が上記原稿保持手段１２を走行することで、上記原稿保持手段１２に設置された被検査物１３の画像を２次元で読み取る装置である。センサは１次元だが、１画素ずつ線上に並列に取り込み、走査することにより２次元画像データをすべて取り込める。また、例えば、上記ラインＣＣＤ２５の代わりに２次元センサ（走査方向に対して２画素以上画素を有しているもの）を用いてもよい。さらに被検査物１３と等倍な等倍センサを使用することも可能であり、この場合走査部は不要となる。
【００２０】
図３に制限手段を設置した場合の例を示す。
原稿保持手段１２上に被検査物を設置する範囲を制限する制限手段３１が設けられている。原稿保持手段１２は、画像入力手段１１の画像入力領域３４と領域が一致しており、制限手段３１があることで、被検査物１３が原稿保持手段１２の端部に接することなく設置できるため、被検査物１３の端部の位置計測が安定して行える。
【００２１】
特に制限手段１２が、被検査物画像計測領域３３内に無い場合、画像入力手段１１にて取り込まれた被検査物画像計測領域３３において制限手段１２の裏面画像が入らないので被検査物画像１３と、その背景を認識するのが容易となる。
【００２２】
制限手段１２の裏面あるいは当該裏面に対応する画像入力領域が、被検査物画像に対して高いコントラストを有するようにすれば、さらにその色が背景と近似している場合、被検査物画像計測領域３３内に制限手段１２があっても、被検査物画像と、その背景を認識するのが容易となる。
【００２３】
図４に別の画像入力手段の例を示す。
画像入力手段１１上の原稿保持手段４２が、画像入力手段１１の画像入力領域４４に含まれている。そのため、被検査物１３が原稿保持手段４２のどこに設置されても被検査物端部を背景とともに画像入力手段１１にて画像入力することができる。
【００２４】
原稿保持手段４２と重ならない、画像入力領域４４にあたる部分において、被検査物画像に対して高いコントラストを有する色となるようになっており、さらにその色が背景と近似している場合、被検査物画像と、その背景を認識するのが容易となる。
【００２５】
画像位置検出手段は、一般的に行われている画像位置計測手法によるものであり、この画像位置計測手法の具体例としてはパターンマッチングや、２値化面積重心手法などである。
【００２６】
そして、データ補正手段の作用は次のとおりである。
本発明の画像位置検査装置による校正手段の画像パターン位置の検出データと、別な計測手段で、十分な計測精度を有する装置によって計測された校正手段の画像パターン高精度計測位置データから、その校正手段の画像パターン位置における補正値が以下の計算式によって算出される。
補正値＝高精度計測位置データ−検出データ
そして、本補正値を、被検査物画像位置検出データに対して加算することで、補正が実施される。
【００２７】
また、検査手段の作用は次のとおりである。
検査対象機器がコピー機の場合、被検査物に対する原稿画像の画像位置、検査対象機器がプリンタの場合、被検査物を形成する画像信号上の画像位置をそれぞれの場合の目標画像位置データとし、補正手段にて算出された画像位置データとの差分を検査データとして算出する。
【００２８】
本画像位置検査装置の検査対象について、レジストと、スキューについて図５を参照しつつ具体例を以下に説明する。
【００２９】
用紙端部から画像パターンまでの位置を示すパラメータとして「レジスト」（図５の５１）や、用紙に対して画像パターンの傾きを現わす「スキュー」（図５の５２）などが知られているが、具体的には以下の通りである。
【００３０】
「レジスト」とは、プリント用紙の各辺を基本軸（Ｘ，Ｙ）とし、目標位置が既知である画像パターンの特定位置において、被検査対象であるＰＰＣまたはプリンタから出力された出力画像で、前記基本軸上での用紙端部から前記特定位置までの長さと目標長さとの差で現わされる。
【００３１】
「スキュー」とは、ＰＰＣにおける原稿、もしくはプリンタにおける画像信号が、プリント用紙に対して平行もしくは垂直な画像パターンである場合、実際に出力された出力画像パターンとの差で表される。単位としては例えば両者が成す角度などで表現される。
【００３２】
被検査物１３上に形成された画像パターン１３−１において、被検査物１３の各辺が成す線分を基準として画像パターン１３−１と、被検査物端部の１辺との間の距離をレジスト５１と定義する。本距離は検査対象である画像出力機器がＰＰＣの場合は原稿における距離や、プリンタにおける画像信号に基づいて基準距離（目標距離）が算出され、両者の差に対して規格を設けることで検査評価される。
【００３３】
被検査物１３上に形成された画像パターン１３−１において、被検査物１３の各辺が成す線分を基準として、画像パターン１３−１と被検査物端部の１辺とで成す角度をスキュー５２と定義する。本角度は検査対象である画像出力機器がＰＰＣの場合は原稿における角度や、プリンタにおける画像信号に基づいて基準角度（目標角度）が算出され、両者の差に対して規格を設けることで検査評価される。
【００３４】
次に変換手段について具体的な作用を以下に説明する。
被検査物１３が画像入力領域５４（範囲）内において、被検査画像任意の１辺が、画像入力手段１１が形成する画像入力手段Ｙ軸１１−１、および、画像入力手段Ｘ軸１１−２に対して平行、垂直な関係でない状態に設置された場合、画像パターン１３−１から検出されるレジストやスキュー計測においてその計測軸と、画像入力手段Ｙ軸１１−１、または、画像入力手段Ｘ軸１１−２が一致しないという現象が発生する。その場合、計測軸を上記画像入力手段Ｙ軸１１−１、または、画像入力手段Ｘ軸１１−２を用いたまま計測すると、計測誤差を生じてしまう。
【００３５】
図６でレジスト検査を具体例として説明する。被検査物１３の左上隅を中心に画像入力領域５４（範囲）内の画像を示している。被検査物１３が画像入力手段Ｘ軸１１−２に対して傾いて設置されている状態において、上記画像パターン１３−１左上角を基準にＸ軸方向のレジストを計測する場合、何かしら被検査物の傾いた設置に対して補正がなされなければ、レジストＡ５１−１が計測値となる。このため変換手段にて、例えば被検査物端部の任意の１辺１３−２と、画像入力手段Ｘ軸１１−２とが成す角度を算出し、その角度データを用いてアフィン変換を被検査物位置検出データと、画像位置検出データに対して行うことで、被検査物端部の任意の１辺１３−２と画像入力手段Ｘ軸１１−２が垂直である関係の状態にデータを変換できる。この変換後の被検査物位置検出データと、画像位置検出データを用いることでレジストＢ５１−２の計測値を得ることが可能となる。
【００３６】
図７に画像位置検査工程のフローチャートを示す。
まず、保持工程にて、被検査物を保持手段に設置する。画像入力手段の原稿保持手段上に制限手段がある場合は、制限手段に制限された状態で被検査物を保持する。次に画像入力工程により、被検査物画像を読み取る。画像記録工程により、読み取られた画像データを記録する。画像位置検出工程により、画像データから被検査物画像位置を検出する。次に被検査物位置検出工程により、画像データから被検査物位置を検出する。画像位置検出工程と、被検査物位置検出工程は両者の実施順番に指定はなく、本フローの逆でも良い。その後変換工程により、被検査物位置データから被検査物画像位置データを変換し、最後に検査工程で被検査物目標画像位置と被検査物画像位置の差を算出し、被検査物画像パターンの評価を行う。
【００３７】
次に校正手段について図８乃至図１０を参照しつつ説明する。
図８．１にＡ３サイズの被検査物の例を、図８．２にＡ３サイズの校正手段の例を示す。図８．２に示した校正手段は、Ａ３、Ａ４複合の校正手段であり、Ａ３サイズ規格のパターンであるＡ３測定パターン８１とＡ４サイズ規格のパターンであるＡ４測定パターン８２とを同一の校正手段上に組み込んでいる。校正する画像パターンは、取込み時に一意に決まるので他の画像パターンに影響されることはない。この構成によると、一度校正手段を設置すれば、複数の校正パターンを測定することができる。なお、図８の例では、被検査物目標画像パターンと、校正手段の画像パターン両者の画像パターン位置を一致させているため、それぞれの校正手段パターンで算出される補正値を、これに対応する被検査物画像パターンごとに１対１に割り当てることができる。
【００３８】
図１の画像入力手段１１で校正画像パターンを取得するための校正手段１６は、図１の原稿保持手段１２上に高精度に設置されなければならない。当該設置精度を保証するため図９．１に示す校正手段のように位置決め用の切り欠き部９１を、例えば、定型サイズがＡ３の場合、２辺にそれぞれ３個所設けている。一方、校正手段を設置する原稿保持手段１２上には校正手段の切り欠きに対応する位置決め用ブロック９２がそれぞれ設けられている。例えば、位置決め用ブロックは、金属製で厚さ２ｍｍ、幅２０ｍｍ、高さ５ｍｍで、接着剤等で原稿保持手段上に固定されている。この切り欠き部９１とブロック９２により校正手段の設置時に高精度な繰り返し位置決めができる。
【００３９】
また位置決め用ブロック９２として図３の制限手段３１を用いることもできる。その場合、校正時に制限手段３１を位置決め用ブロック９２として機能させ校正手段を高精度に保持し、校正後、被検査物を制限手段３１により保持位置を制限しつつ保持手段上に保持し検査を行うようにする。
【００４０】
Ａ４規格の定型サイズの場合、２１０×２９７ｍｍであるので、座標系としては（０，０）、（２１０，０）、（０，２９７）、（２１０，２９７）の基本座標が決まる。校正手段の測定点がそれぞれ１０ｍｍ内側にあるという規格の時は、Ａ４校正手段の標準座標は、（１０，１０）、（２００，１０）、（１０，２８７）、（２００，２８７）である。これを図１の画像位置検出手段１５に記憶させる。また、中間点は適宜標準座標の中点といったように決定する。実際の単位はｍｍではなく使用するＣＣＤの１画素分解能に依存した単位、例えばμｍ単位としてもよい。校正手段としての測定点は４隅近傍とその中間点に設ければ十分である。当該シート形状の中心付近位置としては、当該中間点と中間点を結ぶ直線の交点であればよい。精度保証と計測負荷のトレードオフから合計９点の測定点で経験的に必要にして十分である。
【００４１】
図１０に示すような正方形の黒塗り（ビット１の意味）あるいは黒枠（ビット０の意味）画像パターンを、例えば３つ置くことにより、当該校正画像パターンを特定するための識別情報とする。この３パターンをビットと換算し、黒塗りは１、黒枠は０と判断する。例えば、左側から１ビット目をＡ３パターン、２ビット目をＡ４パターンとすると図１０の校正パターンは１、２ビットが黒塗りなのでＡ３，Ａ４校正パターンを有する校正手段であると認識できる。当該ビットは、上記画像入力手段１１にてデータの取込みを行い、画像位置検出手段１５の画像処理機能から当該パターンが１（黒塗り）なのか０なのか判断する。
【００４２】
図１１に校正工程と検査工程のフローチャートを示す。校正工程は、検査工程を実施するたびに行う必要はなく、任意のタイミングで行えば良い。ただし、「検査工程」を実行する前に少なくとも１回は実行しておく必要がある。
【００４３】
校正工程では、まず校正手段を原稿設置場所（原稿保持手段）に設置し、画像入力手段によって校正手段画像を読み取る。そして読み込まれた画像データを記録し、この画像データから校正手段画像位置を検出する。ここで例えば、Ａ４校正手段の標準座標、（１０，１０）、（２００，１０）、（１０，２８７）、（２００，２８７）に対し、検出した校正手段画像位置の測定座標と比較し、１ｍｍ以上ずれていればＡ４の校正手段ではないと判断するようにしてもよい。
【００４４】
一方検査工程では、まず被検査物を原稿設置場所（原稿保持手段）に設置し、画像入力手段によって被検査物画像を読み取る。そして画像入力手段によって読み取られた画像データを記録し、この画像データから被検査物画像位置を検出する。校正工程により得られた校正手段画像位置データから、被検査物画像位置データを補正し、被検査物目標画像位置と被検査物画像位置の差を算出し、画像評価を行う。
【００４５】
校正手段を構成する物質が、通常被検査物として用いられる紙などと比べ、外部環境（温度、湿度など）に影響されること無く、その画像パターン位置を維持できる材質であると非常に高精度な校正を行うことができる。好適には、例えば金属類やガラスなどである。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、被検査物の保持手段において保持する位置を制限する制限手段があるので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画像を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００４７】
請求項２に係る発明は、制限手段が画像位置検出及び、被検査物位置検出において対象とする画像域に無いので、前記画像位置検出及び被検査物位置検出において制限手段の影響を受けること無く、高精度に画像位置検査ができる。
【００４８】
請求項３に係る発明は、制限手段が画像位置検出及び、被検査物位置検出において対象とする画像域にあったとしても、前記制限手段の色が被検査物画像に対して高いコントラストを有することにより、前記画像位置検出及び被検査物位置検出において特に制限手段の影響を受けること無く位置検出が出来るので、前記制限手段を自由に保持手段上にレイアウトできる。
【００４９】
請求項４に係る発明は、制限手段が画像位置検出及び、被検査物位置検出において対象とする画像域にあったとしても、前記制限手段に対応する画像入力領域の色が被検査物画像に対して高いコントラストを有することにより、前記画像位置検出及び被検査物位置検出において特に制限手段の影響を受けること無く位置検出が出来るので、高精度な画像位置検査を行うことができる。
【００５０】
請求項５に係る発明は、画像入力手段が被検査物の保持手段の領域を含む広い範囲を対象に画像入力するので、画像入力手段を用いて取得される画像データの中に前記被検査物端部画縁を必ず記録して被検査物位置データを検出することができ、前記被検査物画像位置検出データを前記被検査物上の絶対位置データに変換する変換工程を経て画像位置検査を行うことができる。
【００５１】
請求項６に係る発明は、画像入力手段において保持手段領域以外の画像入力範囲で被検査物画像に対して高いコントラストを有した画像入力ができるので、前記保持手段のどこに前記被検査物が設置されても、特に被検査物位置検出において、被検査物と背景の高いコントラストが期待でき、高精度な画縁位置検査を行うことができる。
【００５２】
請求項７に係る発明は、被検査物が画像入力手段の基準方向に対して斜めに保持手段に設置されても、被検査物を形成する少なくとも１辺を計測してその辺と前記基準方向とが成す角度を算出してこれを用いて被検査物画像データを変換するので、被検査物が画像入力手段の基準方向に対して斜めに保持手段に設置されても高精度な画像位置検査を行うことができる。
【００５３】
請求項８に係る発明は、校正手段によってその画像位置計測位置を補正することで、安価に入手できる画像入力装置を用いて、画像位置検査装置を提供できる。
【００５４】
請求項９に係る発明は、校正手段が上記設置手段に設置できるように上記校正手段と上記設置手段に位置決めを行える位置決め手段によって、校正の繰り返し精度を保証することにより、当該画像入力装置を用いて、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００５５】
請求項１０に係る発明、請求項１１に係る発明によれば、被検査物を制限する制限手段と、校正手段を位置決めする位置決め手段とを兼用するようにしたので、制限手段と校正手段を別個に設置する必要がなくなり、少ない構成部品で高精度な画像位置検査が行える。
【００５６】
請求項１２に係る発明は、複数の予め決められた定型サイズパターンからなる画像パターンである手段によって、一度に複数の校正パターンを処理でき、高速に校正を行うことができ、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００５７】
請求項１３に係る発明は、予め定められた位置に既知の座標データである定型サイズ画像パターンを記憶する記憶手段と、当該記憶されている画像パターンと上記校正手段の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段によって、期待する校正パターンが正しいかどうか検出する機能を持ち、校正機能を保証する安全かつ正確な画像位置検査装置を提供できる。
【００５８】
請求項１４に係る発明は、校正手段が、定型サイズパターンのシート形状の４頂点とそれぞれの辺の中間点に対し、予め設定された等距離位置に、また、当該シート形状の中心付近位置に、測定点を備えている手段によって、必要にして十分な検査装置としての精度保証ができる、画像位置検査装置を提供できる。
【００５９】
請求項１５に係る発明は、校正手段が、校正パターンがどの定型サイズパターンであるかを表す識別手段と、当該識別手段から校正パターン判断する判断手段によって、校正パターンの認識ミスを減らすことにより、機会損失のない、画像位置検査装置を提供できる。
【００６０】
請求項１６に係る発明によれば、校正手段の画像位置が外部環境変動の影響を受けないために、外部環境変動が発生しても、この校正手段によって補正することで、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００６１】
請求項１７に係る発明は、校正手段の画像パターン位置と、被検査物画像パターンの目標位置が一致しているので、校正工程によって得られた補正値を、これに対応する被検査画像位置補正にそのまま用いることができ、画像入力手段において生じる不均一な計測誤差の影響を受けること無く、高い画像位置検査精度を維持できる。
【００６２】
請求項１８に係る発明は、１次元のラインセンサの線上に画像を取込み、これを１方向に走査することで２次元画像データを得る手段によって、高速に２次元データを取り込むことで、当該画像入力手段による安価な画像入力装置を用いて、高い画像位置検査精度を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は画像位置検査装置の概略全体構成図である。
【図２】は画像入力手段の概略構成図である。
【図３】は原稿保持手段上に制限手段を設置した画像入力手段である。
【図４】は別の画像入力手段の実施例である。
【図５】はレジストとスキューを表す図である。
【図６】はレジスト補正説明図である。
【図７】は画像位置検査工程のフローチャートである。
【図８】は被検査物、校正手段の実施例である。
【図９】は位置決めを有する校正手段及び原稿保持手段を表す図である。
【図１０】は識別情報を有す校正手段である。
【図１１】は校正工程及び検査工程のフローチャートである。
【符号の説明】
１１・・・・・・・画像入力手段
１１−１・・・・・画像入力手段Ｙ軸
１１−２・・・・・画像入力手段Ｘ軸
１２・・・・・・・原稿保持手段
１３・・・・・・・被検査物
１３−１・・・・・画像パターン
１３−２・・・・・被検査物任意の１辺
１４・・・・・・・画像信号伝達手段
１５・・・・・・・画像位置検出手段
１６・・・・・・・校正手段
１７・・・・・・・画像記録手段
２２・・・・・・・照明
２３・・・・・・・走行体
２４・・・・・・・レンズ
２５・・・・・・・ラインＣＣＤ
３１・・・・・・・制限手段
３３・・・・・・・被検査物画像計測領域
３４・・・・・・・画像入力領域
４２・・・・・・・原稿保持手段
４４・・・・・・・画像入力領域
５１・・・・・・・レジスト
５１−１・・・・・レジストＡ
５１−２・・・・・レジストＢ
５２・・・・・・・スキュー
５４・・・・・・・画像入力領域
８１・・・・・・・Ａ３測定パターン
８２・・・・・・・Ａ４測定パターン
９１・・・・・・・位置決め用切り欠き
９２・・・・・・・位置決め用ブロック
１０１・・・・・・識別パターン
Claims (18)
- 位置が特定された画像パターンを有する原稿を対象に複写された、または、位置が特定された画像パターンの画像データを対象にプリントアウトされた、シート状の被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検査装置において、
上記被検査物を保持する保持手段と、
上記被検査物を上記保持手段にて保持する位置を制限する制限手段と、
上記保持手段上を対象に２次元画像データを得る画像入力手段と、
上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段と、
上記画像記録から上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段と、
上記画像記録から上記被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段と、
上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物位置検出手段にて得られた被検査物位置データを用いて、上記被検査物上の絶対位置データに変換する変換手段と、
上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記変換手段にて得られる変換データとの差を算出する検査手段とを備えたことを特徴とする画像位置検査装置。 - 上記制限手段が、上記被検査物位置検出手段および画像位置検出手段にて画像計測を行う領域にないことを特徴とする、請求項１の画像位置検査装置。
- 上記制限手段が、上記画像入力手段にて画像入力される際に、上記被検査物画像に対して高いコントラストが得られる表面色であることを特徴とする、請求項１の画像位置検査装置。
- 上記画像入力手段の画像入力領域で、上記制限手段の領域に対応する画像入力領域が、上記画像入力手段にて画像入力される際に、上記被検査物画像に対して高いコントラストが得られる表面色であることを特徴とする、請求項１の画像位置検査装置。
- 位置が特定された画像パターンを有する原稿を対象に複写された、または、位置が特定された画像パターンの画像データを対象にプリントアウトされた、シート状の被検査物の画像パターン位置を検査する画像位置検査装置において、
上記被検査物を一定の領域内で保持する保持手段と、
上記保持手段の領域を含む広い範囲を対象に２次元画像データを得る画像入力手段と、
上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段と、
上記画像記録から上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段と、
上記画像記録から上記被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検出手段と、
上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物位置検出手段にて得られた被検査物位置データを用いて、上記被検査物上の絶対位置データに変換する変換手段と、上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記変換手段にて得られる変換データとの差を算出する検査手段とを備えたことを特徴とする画像位置検査装置。 - 上記画像入力手段が、上記保持手段の領域以外の画像入力域において、上記被検査物画像に対して高いコントラストを得られる手段が施されていることを特徴とする請求項５の画像位置検査装置。
- 上記被検査物の位置を検出する被検査物位置検出手段が、上記シート状の被検査物を形成する少なくとも１辺を確定する被検査物位置を検出し、
上記変換手段において、上記被検査物位置データが示す辺と、上記画像入力手段が持つ座標軸とが成す角度を用いて上記画像位置検出手段にて得られた検出データを、上記被検査物上の絶対位置データに変換することを特徴とする、請求項１乃至請求項６の画像位置検査装置。 - 位置が特定された画像パターンを有する原稿を対象に複写された、または、位置が特定された画像パターンの画像データを対象にプリントアウトされた、シート状の被検査物の画像パターン位置を検出する画像位置検査装置において、
上記被検査物を保持する保持手段と、
上記保持手段上を対象に２次元画像データを得る画像入力手段と、
あらかじめ定められた位置に座標データが既知である画像パターンを有する校正手段と、
上記画像入力手段にて得られる画像データを記録する画像記録手段と、
上記画像記録手段から上記被検査物の画像パターン、及び上記校正手段の画像パターンの位置を検出する画像位置検出手段と、
上記校正手段の画像パターン位置の検出データと既知の座標データとから、上記被検査物の画像パターン位置の検出データを補正するデータ補正手段と、
上記位置が特定された画像パターンの座標データと、上記補正手段にて得られる検出データとの差を算出する検査手段と、を備えたことを特徴とする画像位置検査装置。 - 上記校正手段が上記保持手段上に設置できるように、上記校正手段と上記保持手段上に位置決めを行える位置決め手段を備えたことを特徴とする、請求項８の画像位置検査装置。
- 請求項１、請求項２又は請求項３における制限手段が上記保持手段上の位置決め手段である請求項９の画像位置検査装置。
- 被検査物を保持手段にて保持する位置を制限する手段として、上記保持手段上の位置決め手段を用いたことを特徴とする請求項１０の画像位置検査装置。
- 上記校正手段が、複数の予め決められた定型サイズパターンからなる画像パターンを有することを特徴とする請求項８の画像位置検査装置。
- 予め定型サイズ画像パターンを記憶する記憶手段と、
上記記憶手段に記憶されている定型サイズ画像パターンと上記画像位置検出手段により検出された上記校正手段の画像パターンとの位置を比較し、目的とする定型サイズ画像パターンであるかを判断するパターン判断手段とを備えていることを特徴とする請求項８の画像位置検査装置。 - 上記校正手段が、定型サイズパターンのシート形状の４頂点とそれぞれの辺の中間点に対し、予め設定された等距離位置に、また、当該シート形状の中心付近位置に測定点を備えていることを特徴とする請求項８の画像位置検査装置。
- 上記校正手段が、校正パターンがどの定型サイズパターンであるかを表す識別情報を備え、上記画像位置検出手段が、当該識別情報に基づき校正パターン判断する判断手段とを備えていることを特徴とする請求項８の画像位置検査装置。
- 上記校正手段が、外部環境の変化による伸縮が小さい材質であることを特徴とする請求項８の画像位置検査装置。
- 上記校正手段上の画像パターンの位置が、上記被検査物の目標とする画像パターンの位置と一致することを特徴とする請求項８の画像位置検査装置。
- 上記画像入力手段が、線上に画像を取込み、これを１方向に走査することで２次元画像データを得ることを特徴とする請求項１乃至請求項１７の画像位置検査装置。
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