(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイン波像または矩形波像を基材に投影する工程と；基材に投影され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モジュレーションまたはコントラストを求める工程と；を含む拡散反射のＭＴＦを測定する方法。
【請求項２】
人間の皮膚の拡散反射のＭＴＦまたはＣＴＦを測定することを特徴とする請求項１に記載の拡散反射のＭＴＦを測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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、基材の拡散反射のＭＴＦまたはＣＴＦを測定する方法に関するものである。また、人間の皮膚のＭＴＦまたはＣＴＦ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像とは、位置をＸとするとその位置の光量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。透過チャートではサイン波像とは、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 矩形波像とはサイン波像に対してその分布が矩形となるテストチャート像をいう。
【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、線広がり関数、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評価値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】
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。特に矩形波像を用いて測定される伝達特性ではＣＴＦを用いることが多く、本発明でいうＭＴＦの測定方法および装置はＣＴＦの測定方法および装置を含むものである。
【０００７】
しかし、写真印画紙の様な反射物のＭＴＦの測定は、例えば、印画紙等の基材の上にサイン波像を形成し、つまり焼き付け、このサイン波像の濃度分布を測定して求めている。この方法で測定されるＭＴＦは、形成した画像を含む総合的なＭＴＦであり、基材のＭＴＦはこれに含まれてしまい、基材単独の反射のＭＴＦは測定することができない。
【０００８】
印画紙や印刷用紙の様な反射画像の支持体そのものの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】
EngeldrumとPridhamは、「TAGA」学会予行集、1995年、３３９ページにおいて、Kubelka-Munk理論を用いて紙の反射のＭＴＦを求める方法を示した。これは紙サンプルの拡散係数と吸収係数紙を実測し、これをKubelka-Munk理論に基づきＭＴＦと関連付ける方法である。この方法の結果は上記Yuleの測定方法による結果と比較された。紙の種類により近い結果がでるものもあるが、特に塗工紙ではこれら結果に差があり、広く用いることはできないことが報告されている。また、これは紙のＭＴＦの直接測定ではない。
【００１１】
杉田らは、「紙パルプ技術協会誌」、第４８巻、１９９４年９号、５９ページにおいて、コンピュータを用いたモンテカルロシミュレーションにより紙の点拡がり関数を予測した。しかし、これはシミュレーションであり、シミュレーションに用いた条件は実測されたもののみで構成されているわけではない。
【００１２】
【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またはＣＴＦを直接求めるための実用的な測定方法および装置は、Yuleらによるエッジ像投影法以外知られていない。しかし、Yuleらによるエッジ像投影法は、測定データにバラツキが大きく測定結果が安定し難いという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、基材の拡散反射のＭＴＦまたはＣＴＦを直接求めるための簡易で精度の高い測定方法を提供することである。また、人間の皮膚の反射のＭＴＦまたはＣＴＦを直接求めるための簡易で精度の高い測定方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、サイン波像または矩形波像を基材に投影する工程と、基材に投影され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モジュレーションまたはコントラストを求める工程と、を含む拡散反射のＭＴＦを測定する方法が提供される。
【００１５】
また、本発明は人間の皮膚の拡散反射のＭＴＦを測定することが可能な方法が提供される。
【００１６】
【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。本発明の基材の拡散反射のＭＴＦを測定する方法を適用し得る装置は、例えば、図１の様に構成される。図１は、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、斜め方向からサイン波像または矩形波像が投影される様に投影装置１を設置するものである。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、これら投影装置１と、基材２と、反射光量測定装置３の位置関係は、図１では投影装置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、投影装置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、投影装置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。特に投影装置１が０度になる投影方法は投影像が歪むことなく投影される利点を持つ。
【００１７】
投影装置１は、例えば図２に示すように光源１１、透過チャート４、および透過チャート４を支持するホルダ１２、そして複数のレンズで構成することができる。透過チャート４は、例えば、写真フィルムにサイン波像または矩形波像を形成することにより作成することができる。
【００１８】
図２に示した投影装置１は、セットした透過チャート４を投影し基材２上に結像させるタイプである。この他に、平行光を作りこれを透過チャート４を透過させて投影することも可能であり、これを図３に示す。この投影方法は、斜めから基材２に投影する場合、場所により結像位置が異なるという問題を解決できる。
【００１９】
図２、図３に示した投影装置１は共に透過チャート４を用いるものであるが、液晶パネルを用いてコンピュータ制御でサイン波像または矩形波像を液晶パネルに形成し、これを投影することも可能である。
【００２０】
さらに投影装置１は透過チャート４を用いずに、反射のサイン波像または矩形波像を投影するものでも利用できる。
【００２１】
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。サンプルベッド３１は光を反射しないように加工されていることが望ましく、基材に接する面にライトトラップや黒のビロード等を設けることが望ましい。
【００２２】
反射光量測定装置３は、投影像の反射光量分布を測定する。このためには、ＣＣＤセンサや撮像管の様なアレイ型のセンサを用いて投影像の反射光量分布を線または面のデータとして１度に取り込む方法がある。
【００２３】
また、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、の様な光電管を用いた微少面積の点のデータを測定する反射光量測定装置３を用いる場合には、反射光量分布を測定するために投影像の測定位置を変えて測定する。
【００２４】
投影像の異なる位置を測定する方法としては、（１）反射光量測定装置３を投影像に対して移動させて測定する方法。（２）投影装置１を測定位置に対して移動させて測定する方法。（３）投影装置１にセットした透過チャート４を移動させて測定位置の像を移動させ測定する方法がある。これらの方法により反射光量を測定する投影像上の位置を変えることが可能になり、投影像の反射光量分布を測定することができる。
【００２５】
（１）反射光量測定装置３を投影像に対して移動させて測定する方法、および、（２）投影装置１を測定位置に対して移動させて測定する方法は、相対的には同じであり、マイクロフォトメータで一般的に行われる方法である。
【００２６】
（３）投影装置１にセットした透過チャート４を移動させて測定位置の像を移動させ測定する方法としては、例えば図２に示す投影装置１の透過チャートホルダ１２（図４に構成図を示す）、において、この透過チャートホルダ１２を左右に駆動する機構を設けることで可能となる。この機構はスライド機構とステッピングモータおよびコントローラにより容易に実現できる。この装置は、前記（１）（２）の方法に比べて駆動する部分、透過チャートホルダ１２、が小さく軽量なため、安価にかつ精度の高い位置決めが可能になる。また、投影装置１、サンプルベッド３１（基材２）、反射光量測定装置３が固定できるため、光軸の調整が取り易く、測定しやすく、精度を上げることが可能である。
【００２７】
投影像の各位置を測定する時には、測定する基材を同時に移動する場合や基材は常に同じ位置が測定されるようにする場合がある。
【００２８】
このように、透過チャート４のサイン波像の基材２の上の投影像の反射光量分布が測定される。反射光量を反射濃度で表した場合の反射光量分布の模式図を図６に示す。目的の空間周波数（cycles/mm）のサイン波像の最大濃度、Ｄｍａｘ、最小濃度、Ｄｍｉｎ、から次式のようにモジュレーション（Ｍ）、またはコントラスト（Ｃ）が求まる。
【００２９】
【数１】
0003665176.tif 000002
【００３０】
【数２】
0003665176.tif 000003
【００３１】
投影したサイン波像の各空間周波数のモジュレーションまたはコントラストが等しいならば、測定された各空間周波数のモジュレーションまたはコントラストを空間周波数が０の場合の測定されたモジュレーションまたはコントラストで割ることによりＭＴＦ、またはＣＴＦを求めることができる。測定結果の例を図７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ＭＴＦ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、モジュレーション（Ｍ）とコントラスト（Ｃ）については簡易的な方法や代用的方法を含め、求め方が色々あるが、これら求め方は数式１、数式２に限らずどれでも利用できる。また、矩形波により求めた結果をＭＴＦに換算するためにはコルトマンの式が用いられる。
【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またはＣＴＦ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またはＣＴＦ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１０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９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４に示す投影装置を取り付けた。図８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、サンプルベッド３１に固定した投影装置１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、像を投影し、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、投影像の各位置の反射光量を測定でき、紙サンプルに投影した像の反射光量分布が得られる。
【００３７】
投影装置１の構成を図２に示す。光源１１はハロゲンランプを用いた。透過チャートホルダ１２にセットした透過チャート４と同じ像が等倍率で投影される様に作成した。光源１１は安定化電源に接続され、その明るさは調整可能である。ここではサイン波の透過チャート像として米国のSinePatterns社のＭ−６０−５を用いた。これは写真フィルム上にサイン波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。
【００３９】
測定されたサイン波の反射光量分布は図６に示す様に、最大濃度、Ｄｍａｘ、と最小濃度、Ｄｍｉｎ、を求めモジュレーションを上記数式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モジュレーションを求めた。これら求めた各モジュレーションを空間周波数０の時のモジュレーションで割り、ＭＴＦを得た。この様にして、得たＭＴＦは測定装置や処理が持つ測定系のＭＴＦを含むため、得られたＭＴＦを測定系のＭＴＦで除算して補正した。図７に測定された紙の反射のＭＴＦの例を示す。
【００４１】
実施例２
実施例１に示した装置のうち、投影装置の透過チャートホルダ１２を改造し、等速で移動できる様にした。透過チャートホルダ１２を等速で移動するとマイクロフォトメータ３５のサンプルベッド３１を固定したままで投影像を移動させることができる。
【００４２】
サンプル、基材２、をセットし、像を投影し、透過チャートホルダ１２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、各位置の反射光量を測定でき、紙サンプルに投影した像の反射光量分布が得られた。この装置による測定では測定位置を投影エリアの１点に固定できるため、投影による像の歪みがある場合でも最も良い条件で測定できる点を選んで測定することにより歪みの影響を回避できた。
【００４３】
得られた反射光量分布を実施例１に示した処理と同様に行いＭＴＦが得られた。
【００４４】
実施例３
実施例１に示した装置のうち、投影装置１のレンズ系を改造して図３の様にし、平行光を投影できる様にした。透過チャートホルダ１２を平行光になった後に設けた。これによりセットした透過像を等倍でサンプル上に投影できる。測定および処理は実施例１に示した装置および方法と同様にしてＭＴＦが得られた。
【００４５】
実施例４
図９に示す様に投影像を光学顕微鏡３６を経て撮像管で取り込む装置を作製した。投影装置１以外はニレコ（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」のサンプルベッドに４５度方向からサイン波像が投影されるように投影装置１を固定した。投影装置１は図２、図３に示す構成を各々用い、実施例１および実施例３と同じで投影装置１である。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、基材２、をセットし、像を投影し、この投影像を画像入力することで、紙サンプルに投影した像の各位置の反射光量分布が得られる。
【００４６】
投影した像の反射光量分布から実施例１の方法および処理と同様に行いＭＴＦを得た。
【００４７】
実施例５
実施例４において、サンプルベッドの代わりに図１０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、を測定窓５２に押し当てる。これにより、サイン波像の投影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４に示す様にＭＴＦが得られる。
【００４８】
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。
【００４９】
【発明の効果】
本発明により、基材の拡散反射のＭＴＦまたはＣＴＦを直接求めるための簡易で精度の高い測定方法が提供される。また、この測定方法により、人間の皮膚の拡散反射のＭＴＦまたはＣＴＦを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】  投影装置の実施例１の構成図。
【図３】  投影装置の実施例３の構成図。
【図４】  投影装置の透過チャートホルダ１２の構成図。
【図５】  投影画像の例。
【図６】  反射光量分布の測定結果の模式図。
【図７】  ＭＴＦの測定結果の例。
【図８】  マイクロフォトメータを用いた測定装置の構成図。
【図９】  顕微鏡と撮像管を用いた測定装置の構成図。
【図１０】  人間の皮膚の反射のＭＴＦまたはＣＴＦの測定装置の構成図。
【符号の説明】
１  投影装置
２  基材
３  反射光量測定装置
４  透過チャート
１１  光源
１２  透過チャートホルダ
１６  コンデンサレンズ
１７  オブジェクトレンズ
１８  コリメータレンズ
１９  ピンホール
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
４１  投影像
４２  測定ライン
５１  当て板
５２  測定窓
【図１】
0003665176.tif 000004
【図２】
0003665176.tif 000005
【図３】
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【図４】
0003665176.tif 000007
【図５】
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【図６】
0003665176.tif 000009
【図７】
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【図８】
0003665176.tif 000011
【図９】
0003665176.tif 000012
【図１０】
0003665176.tif 000013