JP3801571B2 - カラー印刷物の画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体であるカラー印刷物に光を照射して、その反射光から被写体の画像を読み取る画像読取装置に関し、特に、光源としてＬＥＤを用いた画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷機には、印刷物の汚れ、見当のずれ、印刷濃度の過多過少等の印刷品質を検査するための検査装置が設けられている。検査装置には印刷物の絵柄の画像を読み取る画像読取装置が備えられており、検査装置は画像読取装置で読み取られた画像に基づいて検査を行っている。
【０００３】
画像読取装置は、印刷物に光を照射して、その反射光から被写体の画像を読み取る装置である。今日ではカラー印刷が一般的になっているが、カラー印刷物の画像を読み取る装置としては、特許文献１に開示されるような一般的な光源を用いる装置と特許文献２や特許文献３に開示されるような複数のＬＥＤを用いる装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載の装置では、光源の光をフィルタに通すことで赤色光、青色光、緑色光及び近赤外光を得て、これらの光が照射される被写体をカメラで撮影している。カメラには４分光プリズムが備えられており、カメラがとらえた反射光は４分光プリズムによって赤色光、青色光、緑色光及び近赤外光に分光される。分光された各光は、それぞれ色毎に設けられたＣＣＤセンサで受光され、赤色画像、青色画像、緑色画像及び近赤外画像として取り出される。
【０００５】
特許文献２に記載の装置では、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤを用い、これらＬＥＤから被写体に選択的に光を照射している。また、特許文献３に記載の装置では、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤを用い、これらＬＥＤから被写体に選択的に光を照射している。これらの装置では、各色の画像を記憶する画像メモリは色毎に設けられているが、受光素子であるフォトダイオードやＣＣＤセンサは一つのみ設けられており、ＬＥＤの切り替えに連動して受光素子から信号を入力する画像メモリを切り替えるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１１４４５号公報
【特許文献２】
特開平９−１５６０８０号公報
【特許文献３】
特開２００２−２０２２６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の記載の装置は、一般的な光源を用いるために上述のようにフィルタとプリズム等の分光光学系が必要になり、また、受光素子やＡ／Ｄ変換器等の信号処理系統も分光する色毎に必要になる。したがって、装置が高価になるとともに大型化してしまう。
【０００８】
一方、特許文献２や特許文献３に記載の装置は、複数のＬＥＤを用い、これらＬＥＤから光を選択的に照射することで、フィルタや分光光学系を不要にすることができる。また、ＬＥＤの切り替えに連動して画像信号を入力する画像メモリを切り替えることで、受光素子やＡ／Ｄ変換器等の信号処理系統も一つで済むという利点もある。
【０００９】
しかしながら、ＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤは一般的な光源に比較して出力が低く弱いという問題がある。光が弱いと受光素子で得られる信号のＳ／Ｎ比が低くなるため、高い精度で画像を読み取ることができない。ＬＥＤを被写体に近づければ受光素子に届く光を強くすることができるが、被写体である印刷物の走行ラインの近くはインキのミストや紙粉が舞っているため、ＬＥＤを近づけすぎるとＬＥＤがミスト等で汚れてしまい、逆に光が弱くなってしまう。また、ＬＥＤの設置数を増やすことでも受光素子に届く光を強くすることができるが、設置スペースには制約があるためＬＥＤの設置可能数にも限度があり、また、ＬＥＤの設置数を増やせばそれだけ装置が高価になってしまう。
【００１０】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、ＬＥＤを用い、簡単かつ安価な構造であって高い精度で画像を読み取ることが可能な、カラー印刷物の画像読取装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成する為に、本発明のカラー印刷物の画像読取装置は、発光色の異なる複数のＬＥＤを被写体であるカラー印刷物に向けて配置し、パルス点灯回路によってこれらＬＥＤにそれぞれパルス電圧を供給してパルス点灯させるようにしている。パルス点灯回路によって点灯させるＬＥＤは第１スイッチによって順に選択して切り替える。ＬＥＤから被写体に照射された光の反射光は受光素子によって受光して信号に変え、信号処理部は受光素子からの信号をＡ／Ｄ変換して画像信号を生成する。画像信号を記憶する画像記憶部はＬＥＤに対応して発光色毎に設けられており、第２スイッチによって画像信号を入力する画像記憶部を第１スイッチによるＬＥＤ光源の切り替えに連動して順に切り替える。
【００１２】
ＬＥＤはパルス点灯させることで、定格の２倍程度の出力を得ることできる。したがって、本発明によればＬＥＤを被写体に近づけたりＬＥＤの設置数を増やしたりすることなく、受光素子に届く光を強くして高いＳ／Ｎ比の信号を得ることができ、高い精度で画像を読み取ることができる。また、パルス点灯回路を組み込むだけでよいので、簡単かつ安価な構造の装置にすることができる。
【００１３】
より好ましくは、信号処理部において、受光素子から信号が入力されている間に複数回Ａ／Ｄ変換を行い、得られた各デジタル値を積算してその積算値或いは積算値から導出される数値（例えば平均値）を画像信号として出力する。受光素子からの入力信号にはノイズ成分が含まれているため、入力信号の一点のみをＡ／Ｄ変換して画像信号としたときにはノイズの影響を大きく受ける虞がある。これに対し、本発明のように入力信号の複数点をＡ／Ｄ変換してその積算値や平均値を取った場合には、各点におけるノイズが互いに相殺されるので、高いＳ／Ｎ比の画像信号を得ることができ、より高い精度で画像を読み取ることができる。
【００１４】
なお、受光素子としては、フォトダイオードやＣＣＤセンサを用いることができるが、フォトダイオードは受光した光の強度に応じた信号を出力するのに対し、ＣＣＤセンサは受光した光の強度とその蓄積時間、すなわち光量に応じた信号を出力する。このため、受光素子としてＣＣＤセンサを用いる場合、光量が少ないと信号のＳ／Ｎ比が小さくなってしまう。ＬＥＤを用いた画像読取装置では、ＬＥＤを順に発光させるため、ＬＥＤの種類（色数）が多いと一つのＬＥＤの発光可能時間（走査時間）は短くなる。ＬＥＤを普通に点灯させる場合、光量は発光時間に応じて大きくなるため、ＬＥＤの色数が多くなるほど受光素子で受光できる光量は少なくなり、受光素子としてＣＣＤセンサを用いる場合には高いＳ／Ｎ比の信号を得ることができない。
【００１５】
しかしながら、本発明の画像読取装置によれば、上述のようにＬＥＤをパルス点灯させたり、入力信号の複数点をＡ／Ｄ変換してその積算値等を画像信号としたりすることで、高いＳ／Ｎ比の画像信号を得ることができ、受光素子としてＣＣＤセンサを用いながらも、従来よりも複数のＬＥＤ（赤色光ＬＥＤ、緑色光ＬＥＤ、青色光ＬＥＤ及び赤外光ＬＥＤ）を用いることができる。すなわち、本発明の画像読取装置によれば、ＬＥＤとして赤色光ＬＥＤ、緑色光ＬＥＤ、青色光ＬＥＤ及び赤外光ＬＥＤを用いるとともに、受光素子としてＣＣＤセンサを用いることができる。
なお、画像記憶部に記憶された、赤色光ＬＥＤ、緑色光ＬＥＤ、青色光ＬＥＤ及び赤外光ＬＥＤ毎の画像を、色毎に比較し欠陥判定処理する画像処理部をさらに有することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるカラー印刷物の画像読取装置の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる画像読取装置は、印刷機においてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のインクにより印刷されたカラー印刷物の画像を読み取り、印刷の欠陥の有無を検査する検査装置として構成されており、図１に示すように、光源装置１、カメラ２及び画像処理装置３を備えている。
【００１７】
光源装置１は、被写体である印刷物４に向けて配置されている。光源装置１には、４色のＬＥＤ、すなわち赤色光ＬＥＤ（Ｒ）１０、緑色光ＬＥＤ（Ｇ）１１、青色光ＬＥＤ（Ｂ）１２及び赤外光ＬＥＤ（ＩＲ）１３が備えられており、これら４色のＬＥＤ１０，１１，１２，１３は一組となって印刷物４の幅方向に複数組配置されている。また、光源装置１には、パルス発生回路１４と、パルス発生回路１４を各ＬＥＤ１０，１１，１２，１３に選択的に接続する切替スイッチ（第１スイッチ）１５とが備えられている。パルス発生回路１４は、ＬＥＤ１０，１１，１２，１３を点灯させる電源回路であり、切替スイッチ１５によって選択されたＬＥＤにパルス電圧をかけ、ＬＥＤをパルス点灯させるようになっている。切替スイッチ１５は、後述する画像処理装置３からの切替信号をトリガとして、パルス発生回路１４と各ＬＥＤ１０，１１，１２，１３との接続を順に切り替えている。
【００１８】
カメラ２は、印刷物４を撮像すべくカラー印刷物４に向けて配置され、光源装置１から照射されて印刷物４で反射した反射光をとらえるように位置及び角度を調整されている。カメラ２は、レンズ２０とフォトダイオード（受光素子）２１とから構成されており、レンズ２０で集光した光をフォトダイオード２１で受光し、光の強度に応じた電気信号（検出信号）に変換している。本実施形態のカメラ２はラインカメラとして構成されており、レンズ２０とフォトダイオード２１は一組となって印刷物４の幅方向に複数組配置されている。
【００１９】
図２は、光源装置１への切替信号の入力に対するＬＥＤ１０，１１，１２，１３の点灯タイミング及びフォトダイオード２１からの検出信号の出力タイミングを示す図である。切替信号の入力周期は一定であり、４周期が１ライン分となるように設定されている。なお、カメラ２が二次元カメラであれば４周期が１画像分となるように設定される。光源装置１は、切替信号の入力をトリガとして、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの順にＬＥＤ１０，１１，１２，１３をパルス点灯させ、フォトダイオード２１は、このパルス光の反射光を受光して検出信号を出力している。
【００２０】
画像処理装置３は、カメラ２から出力される検出信号から画像を読み取り、画像処理によって印刷欠陥の有無を判定する装置である。光源装置１及びカメラ２が印刷物４の走行ライン上に設けられているのに対し、画像処理装置３は印刷機の制御装置に設けられ光源装置１及びカメラ２と信号線で接続されている。画像処理装置３には、Ａ／Ｄ変換処理部３０、デジタル積算部３１、画像メモリ（画像記憶部）３２，３３，３４，３５、切替スイッチ（第２スイッチ）３６，画像処理部３７及び切替制御部３８が設けられ、カメラ２の検出信号はＡ／Ｄ変換処理部３０に入力される。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換処理部３０は、アナログ信号である検出信号をデジタル信号に変換する機能を有している。Ａ／Ｄ変換処理部３０のＡ／Ｄ変換処理には特徴があり、図３に示すように、一つの検出信号に対して複数回（例えば１００回、２００回）、Ａ／Ｄ変換処理を実施する。Ａ／Ｄ変換処理の期間は、検出信号の初期の上昇時と終期の下降時を除いた略定常な期間になるように調整されている。Ａ／Ｄ変換処理部３０でのＡ／Ｄ変換によって得られた各デジタル値はデジタル積算部３１に入力される。
【００２２】
デジタル積算部３１は、Ａ／Ｄ変換処理部３０から入力される各デジタル値を図３に示すように積算していく機能を有している。本実施形態では、この積算処理によって得られたデジタル値を各色の画像信号とし、画像メモリ３２，３３，３４，３５に入力する。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換処理部３０とデジタル積算部３１とにより本発明にかかる信号処理部が構成されている。
【００２３】
画像メモリ３２，３３，３４，３５は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの色毎に設けられており、切替スイッチ３６によって画像信号の入力先の画像メモリ３２，３３，３４，３５が順に切り替えられるようになっている。切替スイッチ３６は、切替制御部３８からの切替信号をトリガとして画像メモリ３２，３３，３４，３５の切り替えを行う。切替制御部３８は、外部から入力されるトリガ信号に同期して切替信号を生成し、切替スイッチ３６と光源装置１の切替スイッチ１５とに出力している。これにより、画像メモリ３２，３３，３４，３５はＬＥＤ１０，１１，１２，１３の切り替えに連動して切り替えられ、Ｒ色の画像信号は画像メモリ３２に、Ｇ色の画像信号は画像メモリ３３に、Ｂ色の画像信号は画像メモリ３４に、ＩＲ色の画像信号は画像メモリ３５に順に記憶されていく。画像メモリ３２，３３，３４，３５内には、画像信号の集合によりそれぞれの色の画像が作成される。
【００２４】
画像メモリ３２，３３，３４，３５に記憶されたＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ各色の画像は、画像処理部３７において処理される。画像処理部３７は、読み取られたＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ各色の画像と、同じくＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの色毎に用意された基準画像とを比較し、２つの画像の画素毎のデータの差分値を算出する。そして、差分値と所定の閾値とを比較し、差分値が閾値を超えた画素について欠陥があると判定する。画像処理部３７は、この判定を各色の画像について行い、欠陥のある画素の位置及び色を検査判定結果として外部に出力する。
【００２５】
以上が本実施形態にかかる画像読取装置の構成である。上記の構成において、本画像読取装置には、ＬＥＤ１０，１１，１２，１３をパルス発生回路１４によってパルス点灯させるという特徴点がある。ＬＥＤ１０，１１，１２，１３はパルス点灯させることで、定格の２倍程度の出力を得ることできる。したがって、本画像読取装置によれば、ＬＥＤ１０，１１，１２，１３を印刷物４に近づけたりＬＥＤ１０，１１，１２，１３の設置数を増やしたりすることなく、フォトダイオード２１に届く光を強くして高いＳ／Ｎ比の検出信号を得ることができ、その結果、高い精度で画像を読み取ることができる。そして、この効果は、光源装置１にパルス点灯回路１４を組み込むだけでよいので、装置が高価になることもなく、また、大型化することもない。
【００２６】
さらに、本画像読取装置には、Ａ／Ｄ変換処理部３０にて一つの検出信号に対して複数回Ａ／Ｄ変換を行い、得られた各デジタル値をデジタル積算部３１にて積算してその積算値を画像信号として出力するという特徴点がある。フォトダイオード２１の検出信号にはノイズ成分が含まれているが、このように検出信号の複数点をＡ／Ｄ変換してその積算値を画像信号とする場合には、各点におけるノイズを互いに相殺することができるので、高いＳ／Ｎ比の画像信号を得ることができ、より高い精度で画像を読み取ることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施形態ではＡ／Ｄ変換処理部３０にて得られた複数のデジタル値をデジタル積算部３１にて積算しているが、これら複数のデジタル値を平均してその平均値を画像信号としてもよい。平均値も積算値から導出される数値であるので、積算値を画像信号とする場合と同様に高いＳ／Ｎ比の画像信号を得ることができる。
【００２８】
また、受光素子としては、フォトダイオード２１に限らずＣＣＤセンサを用いてもよい。ＣＣＤセンサは受光した光の光量に応じた信号を出力するので、光量が少ないと信号のＳ／Ｎ比が小さくなってしまうが、本画像読取装置によれば、ＬＥＤ１０，１１，１２，１３をパルス点灯させたり、検出信号の複数点をＡ／Ｄ変換してその積算値を画像信号としたりすることで、高いＳ／Ｎ比の画像信号を得ることができる。したがって、受光素子としてＣＣＤセンサを用いる場合でも、高い精度で画像を読み取ることができる。
【００２９】
以上詳述したように、本発明のカラー印刷物の画像読取装置によれば、複数のＬＥＤにそれぞれパルス電圧を供給してパルス点灯させることで、定格の２倍程度の出力を得ることでき、これによりＬＥＤを被写体に近づけたりＬＥＤの設置数を増やしたりすることなく、受光素子に届く光を強くして高いＳ／Ｎ比の信号を得ることができ、その結果、高い精度で画像を読み取ることができる。また、パルス点灯回路を組み込むだけでよいので、簡単かつ安価な構造の装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるカラー印刷物の画像読取装置の構成を示すブロック図である。
【図２】切替信号の入力に対する各ＬＥＤの点灯タイミング及びフォトダイオードからの検出信号の出力タイミングを示す図である。
【図３】フォトダイオードからの検出信号の処理方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源装置
２ カメラ
３ 画像処理装置
４ 印刷物
１０，１１，１２，１３ ＬＥＤ
１４ パルス発生回路
１５ 切替スイッチ４
２０ レンズ
２１ フォトダイオード
３０ Ａ／Ｄ変換処理部
３１ デジタル積算部
３２，３３，３４，３５ 画像メモリ
３６ 切替スイッチ
３７ 画像処理部３７
３８ 切替制御部

Claims (4)

1. 被写体であるカラー印刷物に光を照射してその反射光から上記被写体の画像を読み取る画像読取装置において、
   上記被写体に向けて配置された発光色の異なる複数のＬＥＤと、
   上記複数のＬＥＤにそれぞれパルス電圧を供給してパルス点灯させるパルス点灯回路と、
   上記パルス点灯回路によって点灯させるＬＥＤを順に選択する第１スイッチと、
   上記被写体からの反射光を受光する受光素子と、
   上記受光素子からの信号をＡ／Ｄ変換して画像信号を生成する信号処理部と、
   上記ＬＥＤに対応して発光色毎に設けられた複数の画像記憶部と、
   画像信号を入力する画像記憶部を上記第１スイッチによるＬＥＤの切り替えに連動して順に切り替える第２スイッチとを備えたことを特徴とする、カラー印刷物の画像読取装置。
2. 上記信号処理部は、上記受光素子から信号が入力されている間に複数回Ａ／Ｄ変換を行い、得られた各デジタル値を積算してその積算値或いは積算値から導出される数値を画像信号として出力することを特徴とする、請求項１記載のカラー印刷物の画像読取装置。
3. 上記ＬＥＤとして赤色光ＬＥＤ、緑色光ＬＥＤ、青色光ＬＥＤ及び赤外光ＬＥＤを備えるとともに、上記受光素子としてＣＣＤセンサを備えたことを特徴とする、請求項１又は２記載のカラー印刷物の画像読取装置。
4. 上記画像記憶部に記憶された、上記赤色光ＬＥＤ、上記緑色光ＬＥＤ、上記青色光ＬＥＤ及び上記赤外光ＬＥＤ毎の画像と、予め用意された赤色、緑色、青色、赤外色の基準画像とを、上記の各色毎に比較し欠陥判定処理する画像処理部をさらに有することを特徴とする、請求項３記載のカラー印刷物の画像読取装置。

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