(57)【要約】  支持層の表面の品質を測定する方法が説明される。この方法は、画像取得装置を使用して支持層の表面の一部分のデジタル画像を取得するステップと、取得されたデジタル画像の１つまたは複数の物理的特徴を測定して、支持層の表面の品質の示唆を与えるステップとを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像取得装置を使用して支持層の表面の一部分のデジタル画像を取得するステップと、
前記取得されたデジタル画像の１つまたは複数の物理的特徴を測定して、前記支持層の前記表面の品質の示唆を与えるステップと
を含む、支持層の表面の品質を測定する方法。
【請求項２】
前記デジタル画像が取得される前に、前記支持層の全体平面に対するある角度で前記支持層の前記表面の前記部分を照明するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記取得されたデジタル画像は、複数のピクセルを含み、前記方法は、前記取得されたデジタル画像内の検査区域のピクセルについて、各ピクセルの物理的特徴を測定するステップと、前記検査区域内の各ピクセルの前記測定された物理的特徴を、隣接するピクセルの測定された物理的特徴と比較するステップとを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記測定された物理的特徴は、各ピクセルの照度である、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記検査区域内の各ピクセルの前記測定された物理的特徴を、２つ以上の隣接しあうピクセルの前記測定された物理的特徴と比較するステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記取得されたデジタル画像内の前記検査区域のピクセルは、行および列をなす複数のピクセルを含み、前記方法は、前記検査区域内の各ピクセルの前記測定された物理的特徴を、同一行内に位置する第１の隣接するピクセルの前記測定された物理的特徴と、ならびに同一列内に位置する第２の隣接するピクセルの前記測定された物理的特徴と比較するステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記検査区域内の各ピクセルの前記測定された物理的特徴を、隣接する行または列内に位置する隣接するピクセルの前記測定された物理的特徴と比較するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記取得されたデジタル画像内の検査区域のピクセルについて、グループの隣接しあうピクセルの物理的特徴を測定するステップと、前記グループのピクセルの前記測定された物理的特徴を、隣接するグループのピクセルの前記測定された物理的特徴と比較するステップとを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記測定された物理的特徴は、各グループの隣接しあうピクセルの平均輝度である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記取得されたデジタル画像がカラー・デジタル画像である場合に、前記方法は、前記デジタル画像の各ピクセルの物理的特徴が測定される前に、前記カラー・デジタル画像をグレースケール・デジタル画像に変換するステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記デジタル画像の前記検査区域についての平均ピクセル輝度値と、前記検査区域内の全ての前記ピクセルについての前記輝度値の標準偏差とを測定するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記取得されたデジタル画像は、カラー・デジタル画像であり、前記方法は、前記カラー・デジタル画像をその各成分に区別して、３つの別個のグレースケール・デジタル画像を生成するステップを含む、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記各成分のグレースケール・デジタル画像の検査区域についての平均ピクセル輝度値と、前記検査区域内の全ての前記ピクセルについての前記輝度値の標準偏差とを測定するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
さらなる分析のために、最大ピクセル輝度標準偏差を有する前記成分のグレースケール・デジタル画像を選択する後続ステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記支持層が光沢剤を含む場合には、Ｂｌｕｅ光成分のグレースケール・デジタル画像がさらなる分析のために使用されない、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記グレースケール・デジタル画像を強調するステップを含む、請求項１０から１５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記グレースケール・デジタル画像の前記検査区域内の各ピクセルについての前記輝度値は、前記ピクセルの前記輝度値が前記グレースケール・デジタル画像の前記検査区域内の全ての前記ピクセルについての平均輝度値とは異なる場合に調節される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記強調するステップは、倍率により前記検査区域内の各ピクセルの前記輝度値を調節するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記倍率は、前記検査区域内の全ての前記ピクセルの前記平均ピクセル輝度値からの、各ピクセルの前記輝度値の算術距離によって決定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記検査区域内の各ピクセルについての前記輝度値を調節して、前記検査区域内の全ての前記ピクセルの前記ピクセル輝度値を可視範囲にわたって実質的に一様に広げるようにするステップを含む、請求項１６から１９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
目視確認可能な出力上に、前記強調されたグレースケール・デジタル画像のデジタル表示を提供するステップを含む、請求項１６から２０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
印刷される画像の品質を示唆する目視確認可能な出力を提供するステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
支持層の表面の一部分のデジタル画像を取得するためのデバイスと、
前記取得されたデジタル画像に関する情報を保存するための記憶デバイスと、
前記取得されたデジタル画像の１つまたは複数の物理的特徴を測定して、前記支持層の品質を示唆する情報を提供するためのデバイスと
を含み、また、平坦でない前記支持層の前記表面の領域でまたはその領域付近で、前記支持層の前記表面上に暗影を投じるために、前記支持層の前記表面の前記部分を照明するための光源を含む画像取得装置。
【請求項２４】
請求項１から２２までのいずれか一項に記載の方法において使用するための、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書にて説明される、および添付の図面に図示される方法。
【請求項２６】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書にて説明される、および添付の図面に図示される画像取得装置。
【請求項２７】
本明細書においておよび／または添付の図面において説明される、任意の新規の特徴または特徴の新規の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持層（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の表面の品質を測定する方法および装置に関し、より詳細には画像が上に印刷される支持層の表面の品質を測定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷される画像の品質は、印圧、インク粘度および温度などの複数の変数に左右され、通常これらの変数はプレス作業員（ｐｒｅｓｓ  ｏｐｅｒａｔｏｒ）により決定されるものであり、プレス作業員は、印刷される画像の品質の主観的な評価を用い、それに従って印刷される画像の品質が満足のゆくものとなるまでこれらの変数を調節する。
【０００３】
しかし、作業員による調整が可能なこれらの変数に加えて、画像が上に印刷される支持層の表面の均一性が、印刷される画像の品質にまた影響する。例えば、インパクト・プリントでは、印刷される画像の品質は、表面の平滑または凹凸（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）と、画像が上に転写される表面の平滑／凹凸の均一分布とに主に左右される。平滑の空間分布の均一性が、支持層上へのインクの転写におけるおそらく最も重要な側面である。支持層の表面上の高いポイントおよび低いポイントが、それらの相対的な高さ（または深さ）に応じてより多量のまたはより少量のインクを受ける。インク転写における非均一性はいずれも、モットル（ｍｏｔｔｌｅ）（すなわちパッチネス（ｐａｔｃｈｉｎｅｓｓ））として、ならびに印刷されるテキストまたは文字においては文字形成および／またはエッジ解像の不良として、人間の目に認識される。
【０００４】
本発明は、特に、「コンタクト」プリント法（例えばオフセット印刷、輪転グラビア印刷、フレキソ印刷および、インクを担持するプレートが、インクが上に転写される表面に接触する他の方法）において使用されるコート紙およびコート・ボール紙［例えば通常より重厚質の紙（ｈｅａｖｉｅｒ  ａｎｄ  ｔｈｉｃｋｅｒ  ｇｒａｄｅｓ  ｏｆ  ｐａｐｅｒ）］などの支持層のために発明されたが、支持層の表面上に画像を転写する方法にかかわらず、本発明を使用して、画像が上に印刷される任意の支持層の品質を測定することが可能であることが理解されなければならない。また、本発明を使用して、任意のタイプのエンボス加工された表面または浮き出し印刷を施された表面（ｅｎｇｒａｖｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ）の品質を測定することができる。
【０００５】
支持層の表面品質の先行技術による検査は、支持層上に画像を印刷し、次いで印刷された画像の品質を評価するものであった。しかし、この手順は多大な費用および時間がかかり、この手順の結果は専らこの時に検査される特定のバッチの紙に関するものである。これらの理由により、支持層の製造業者にとっては、画像を上に印刷する前に任意のバッチの任意の所与の支持層の品質を測定することが可能な検査が好ましい。
【０００６】
支持層の表面を分析することによって印刷品質（ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を予測するために、様々な方法が開発されてきた。一方法では、支持層は一対の平行な金属製プレートの間に保持される。次いで、既知の圧力で支持層の一端から他端へ空気が押しやられ、支持層の他端で圧力が測定される。この検査の結果が、支持層の表面の凹凸（または平滑）を示唆すると言われている。しかし、そのような方法は、欠点、すなわち、この方法が、ある特定の領域の表面の凹凸を強調し、支持層全体にわたる平均値を出すことができず、その結果、仮にこれらの領域が検査される支持層の全区域と比較して狭い場合には、全領域の表面の凹凸を必ずしも検出するものではないという欠点を有する。これらのデバイスは、非常に狭い区域内の局部的な凹凸を測定することが可能であるにすぎず、したがってより広い供試体の区域内の凹凸の均一分布の示唆を与えるものではない。
【０００７】
別の方法では、輪郭測定デバイスが使用され、これは、表面の凹凸を測定するためのレーザ技術を採用している。そのようなデバイスは、場合によっては１ｃｍ２の狭さの非常に狭い区域の測定に限定され、その結果、生産品質管理において、支持層の表面の品質の信頼性の高い予測が不可能であることが分かっている。これは、しばしば印刷機械が２ｍまたはそれ以上の幅を有する支持層を使用し、したがって１ｃｍ２の検査区域では実質的に十分ではないからである。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、支持層上に画像を印刷する前に、支持層上に印刷されることとなる画像の品質の予測を行うことが可能となるように、支持層の表面の品質を測定する方法および装置を提供することである。
【０００９】
したがって、本発明の一態様によれば、画像取得装置を使用して支持層の表面の一部分のデジタル画像を取得するステップと、取得されたデジタル画像の１つまたは複数の物理的特徴を測定して、支持層の表面の品質の示唆を与えるステップとを含む、支持層の表面の品質を測定する方法が提供される。
【００１０】
この方法は、デジタル画像が取得される前に、支持層の全体平面に対するある角度で支持層の表面の部分を照明するステップを含んでよい。
【００１１】
取得されたデジタル画像は、複数のピクセルを含んでよく、この方法は、取得されたデジタル画像内の検査区域のピクセルについて、各ピクセルの物理的特徴を測定するステップと、検査区域内の各ピクセルの測定された物理的特徴を隣接するピクセルの測定された物理的特徴と比較するステップとを含んでよい。測定された物理的特徴は、各ピクセルの照度であってよい。
【００１２】
この方法は、検査区域内の各ピクセルの測定された物理的特徴を、２つ以上の隣接しあうピクセルの測定された物理的特徴と比較するステップを含んでよい。
【００１３】
取得されたデジタル画像内の検査区域のピクセルは、行および列をなす複数のピクセルを含んでよく、この方法は、検査区域内の各ピクセルの測定された物理的特徴を、同一行内に位置する第１の隣接するピクセルの測定された物理的特徴と、ならびに同一列内に位置する第２の隣接するピクセルの測定された物理的特徴と比較するステップを含んでよい。
【００１４】
この方法は、検査区域内の各ピクセルの測定された物理的特徴を、隣接する行または列内に位置する隣接するピクセルの測定された物理的特徴と比較するステップを含んでよい。
【００１５】
この方法は、取得されたデジタル画像内の検査区域のピクセルについて、グループの隣接しあうピクセルの物理的特徴を測定するステップと、グループのピクセルの測定された物理的特徴を隣接するグループのピクセルの測定された物理的特徴と比較するステップとを含んでよい。この測定された物理的特徴は、各グループの隣接しあうピクセルの平均輝度であってよい。
【００１６】
取得されたデジタル画像がカラー・デジタル画像である、例えば２４ビットのカラー・デジタル画像である場合に、この方法は、デジタル画像の各ピクセルの物理的特徴が測定される前に、カラー・デジタル画像をグレースケール・デジタル画像に、例えば８ビットのデジタル画像に変換するステップを含んでよい。
【００１７】
この方法は、デジタル画像の検査区域についての平均ピクセル輝度値と、検査区域内の全てのピクセルについての輝度値の標準偏差とを測定するステップを含んでよい。
【００１８】
代替として、カラー・デジタル画像は、例えばＲｅｄ、ＧｒｅｅｎおよびＢｌｕｅ光などのその各成分に区別されて、それぞれが８ビットのグレースケール・デジタル画像である３つの別個の成分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｐａｒｔ）のグレースケール・デジタル画像を生成してよい。この場合、この方法は、それぞれの成分のグレースケール・デジタル画像の検査区域についての平均ピクセル輝度値と、検査区域内の全てのピクセルについての輝度値の標準偏差とを測定するステップを含んでよい。
【００１９】
この方法は、さらなる分析のために、最大ピクセル輝度標準偏差を有するグレースケール・デジタル画像を選択する後続ステップを含んでよい。通常、最大のピクセル輝度標準偏差を有するデジタル画像は、支持層の表面の品質のより正確な評価を可能にするが、それは、より大きなピクセル輝度標準偏差が、検査区域内のピクセルについてより広い範囲の輝度値を表すからである。糸くずなどの異物または混入物による画像の汚染は、標準偏差の計算に対して不確実な結果を生じさせることがあり、したがってそのような物質の存在は回避されるべきである。
【００２０】
支持層が光沢剤を含む場合には、Ｂｌｕｅ光成分のグレースケール・デジタル画像はさらなる分析のためには使用できず、その代わりにＲｅｄまたはＧｒｅｅｎ光成分のグレースケール・デジタル画像のいずれかが使用できる。使用される成分のグレースケール画像が最大のピクセル輝度標準偏差を有するものであると好ましい。
【００２１】
この方法は、グレースケール・デジタル画像を強調するステップを含んでよい。一例において、グレースケール・デジタル画像の検査区域内の各ピクセルについての輝度値は、このピクセルの輝度値がグレースケール・デジタル画像の検査区域内の全てのピクセルについての平均輝度値とは異なる場合に調節される。また、グレースケール画像を強調するステップは、倍率により検査区域内の各ピクセルの輝度値を調節するステップを含んでよい。例えば、倍率は、グレースケール・デジタル画像の検査区域内の全てのピクセルの平均ピクセル輝度値からの、各ピクセルの輝度値の算術距離（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）によって決定されてよい。
【００２２】
この方法は、検査区域内の各ピクセルについての輝度値を調節して、検査区域内の全てのピクセルのピクセル輝度値を可視範囲にわたって実質的に一様に広げるようにするステップを含んでよい。８ビットのデジタル画像において、この範囲は０から２５５の間のピクセル輝度値であり、０は黒であり、２５５は白である。しばしば、結果として得られるデジタル画像は、単色画像と呼ばれ、例えば４ビット、１２ビットまたは１６ビットなど、８ビットを上回るまたは下回るものであってよい。
【００２３】
この方法は、目視確認可能な出力上に、強調されたグレースケール・デジタル画像のデジタル表示を提供するステップを含んでよい。次いで、ユーザはこの強調されたデジタル画像を目視確認することが可能となり、この画像は、支持層の表面の他の領域よりも高い／低い支持層の表面の領域を示す。この表示されたデジタル画像が支持層の表面の高／低領域を明瞭に示さない場合、この方法は、このデジタル画像をさらに強調するステップを含んでよい。デジタル画像を強調するステップは、デジタル画像の高／低領域がユーザに見えるようになるまで、ユーザの要望に応じて任意の回数だけ実施してよい。
【００２４】
この方法は、印刷される画像の品質を示唆する目視確認可能な出力を提供するステップを含んでよい。この目視確認可能な出力は、ユーザに支持層の表面の品質を示唆する数値（以後、「トポグラフィ数（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ  ｎｕｍｂｅｒ）」と呼ぶ）を含んでよい。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、支持層の表面の一部分のデジタル画像を取得するためのデバイスと、取得されたデジタル画像に関する情報を保存するための記憶デバイスと、取得されたデジタル画像の１つまたは複数の物理的特徴を測定して、支持層の品質を示唆する情報を提供するためのデバイスとを含み、また、平坦でない支持層の表面の領域でまたはその領域付近で、支持層の表面上に暗影を投じるために、支持層の表面の部分を照明するための光源を含む画像取得装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の例が、添付の図面を参照して、単なる例示として説明される。
【００２７】
図１は、画像取得装置２０（図１２に図示される）により取得された支持層２５の表面の一部分のデジタル画像である。図１の画像（後により詳細に説明される）は、白色の紙の一区域の典型例であり、この表面は、何の補助もない人間の目では、比較的単調で均一なものとして見える。しかし、この白色の紙の表面は平滑ではなく、このことは、支持層２５上に印刷される画像の品質に対して悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、支持層２５の表面の凹凸と、その凹凸の分布の均一性とを判断することが有益である。本発明による方法を使用して、支持層２５の表面の品質を評価し、人間の目には見えない表面の凹凸を明らかにすることが可能である。
【００２８】
装置２０は、デジタル・スキャナであって、これは、ガラスまたは透明プラスチック２３により被覆される上面に開口を有するハウジング２１を含み、このガラスまたは透明プラスチック２３の上には、検査される支持層２５がおもり２６により定位置に配置され保持される。装置２０は、ＣＣＤ（電荷結合）画像センサまたはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）画像センサなどの複数の画像センサ２７を含む。各画像センサ２７は、微小な感光ダイオードまたはフォトサイトの集合体であり、これらは、光を電荷に変換する。使用時に、画像センサ２７は、画像センサ２７の面積よりも広い画像を取得することが可能となるように、支持層２５に対して移動可能な構造体の上に支持される。このような配置構成は、当技術においてよく知られている。
【００２９】
また、装置２０は、電源２８および光源２９を含み、光源２９の目的は、支持層２５の全体平面に対するある角度で、好ましくは約４５°で、検査される支持層２５の表面の区域を照明することである。光源２９による支持層２５の表面の照明により、平坦でない支持層２５の表面の領域でまたはその領域付近で支持層２５の表面上に暗影が投じられる（例えば、暗影は、隣接する領域よりも低い支持層２５の表面の領域上に投じられる）。このような暗影は、肉眼では認識できないが、フォトサイト２７によって感知され、したがって暗影の領域内のピクセルの輝度値の低下により、取得されたデジタル画像中に記録される。
【００３０】
この例における画像取得装置２０は、フル・カラーまたはグレースケールのいずれかにおいて、少なくとも６００ｐｐｉ（ピクセル・パー・インチ）の解像度でデジタル画像を取得することが可能である。しかし、より低いまたはより高い解像度のデジタル画像の取得が可能な画像取得装置２０を使用することも可能であることが理解されなければならない。
【００３１】
画像取得装置２０は、コンピュータ（図示せず）に連結され、このコンピュータは、画像センサ２７から受けた情報を処理するようにおよび、この情報を保存されるデジタル画像（図１の画像）に変換するようにプログラムされるが、この保存されるデジタル画像は、ユーザによる目視確認のためにデジタル・スクリーン（図示せず）上に表示されると好ましい。
【００３２】
この例では、図１の画像は、２４ビット、６００ｐｐｉ（ピクセル・パー・インチ）のカラー画像である（ただし、図１の画像はそのグレーの色調を再現したものである）。この例においては、支持層２５の表面の品質を評価するために、２４ビットのカラー画像を、グレースケール・デジタル画像に、例えば８ビットのデジタル画像に変換する必要がある。グレースケール・デジタル画像は、各ピクセルの絶対光反射率（輝度）の値が、変換前のその発信色（ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ  ｃｏｌｏｒ）にかかわらず０から２５５までの範囲に及ぶものである。ピクセル輝度値が０（ゼロ）である場合が黒であり、ピクセル輝度値が２５５である場合が白である。変化するグレーの色調は、１から２５４の間の値を有する。したがって、各ピクセルの発信色は、グレースケール画像に変換されてしまうと、画像の評価に対していかなる影響も有さない。仮にカラー画像が使用された場合、例えばダーク・ブルーの区域は、そのダーク・ブルーの区域がより明るい色彩に囲まれていた場合には、支持層の表面中のトラフとして正確に解釈される。このことは、質が悪く信頼性が劣る結果をもたらす。
【００３３】
グレースケール画像へのカラー画像の変換は、カラー・デジタル画像から色を抽出して８ビットのグレースケール画像を生成することによって、または２４ビットのカラー・デジタル画像が例えばＲｅｄ、ＧｒｅｅｎおよびＢｌｕｅ光成分などのその各成分に区別されて、それぞれが８ビットのグレースケール・デジタル画像である３つの別個のグレースケール・デジタル画像を生成することによって、実施することが可能である。
【００３４】
多くの支持層が、例えば化学顔料の形態の光沢剤を含み、これは、紫外光によって励起されて、可視Ｂｌｕｅ光を発光する。この顔料は、Ｂｌｕｅ光が反射されて画像取得装置２０のフォトサイト２７に戻ることにより、明るく清浄な、すなわち平滑で凹凸がない外観を、この支持層に与える。元の２４ビットのカラー・デジタル画像からの単色抽出により取得された、組み合わされたグレースケール・デジタル画像を使用する場合、光沢剤は、支持層２５の表面における多くの起伏を「隠蔽する」傾向があるため、支持層の品質の測定に対して悪影響を及ぼす。
【００３５】
したがって、この問題を回避するために、支持層２５が光沢剤を含む場合には、Ｂｌｕｅ光成分のグレースケールの８ビットのデジタル画像は、この先の分析には使用されず、取得されたＲｅｄまたはＧｒｅｅｎ成分のグレースケール・デジタル画像のいずれかが使用される。
【００３６】
検査される支持層が光沢剤を含むか否かが分からない場合には、Ｂｌｕｅ光成分の分析が、光沢剤が存在するか否かを強調するはずである。これは、Ｂｌｕｅ光成分のグレースケール・デジタル画像が、ＲｅｄまたはＧｒｅｅｎ光構成のグレースケール・デジタル画像のピクセル輝度標準偏差のそれと比べてはるかに低いピクセル輝度標準偏差を有することによって明らかにされる。
【００３７】
支持層２５が光沢剤を含む場合、コンピュータは、ＧｒｅｅｎまたはＲｅｄ光構成のグレースケール・デジタル画像のいずれをさらなる処理のために使用すべきかについて判断しなければならない。これは、ＧｒｅｅｎおよびＲｅｄ光成分のグレースケール・デジタル画像のそれぞれについてのピクセル輝度標準偏差を比較することによって判断される。最大のピクセル輝度標準偏差を有する成分のグレースケール・デジタル画像が、支持層２５の表面の品質のより正確な測定を可能にするはずであるが、それは、より大きなピクセル輝度標準偏差が、デジタル画像中のピクセルについてより広い範囲の輝度値を、したがって支持層２５の表面の高い領域と低い領域との間のより大きな差異を表すからである。
【００３８】
しかし、この例においては、図１の画像に図示される支持層２５の表面の部分の品質を測定するために、まずは図１の画像が、８ビットのグレースケール・デジタル画像に変換される。支持層２５中に光沢剤が存在しない場合には、これは、Ｒｅｄ、ＢｌｕｅおよびＧｒｅｅｎ光成分の平均値を出すことによって達成される。図１のＲｅｄ、ＢｌｕｅおよびＧｒｅｅｎ光成分の平均値を出すことにより生成される画像のヒストグラムが、図３に図示される。
【００３９】
グレースケール・デジタル画像では、デジタル画像を構成しているピクセルの輝度値が連続的であることが普通であり、すなわちグレースケール・デジタル画像が、０（ゼロ）から２５５の間の各整数のピクセル輝度値で輝度値を有する少なくとも１つのピクセルを含む。人間の目にとって、数値的に近い輝度値を有するピクセル間を区別することは困難である。例えば、人間の目には、１５０および１５１の輝度値を有するピクセル間を区別することはできないことが分かるであろう。
【００４０】
したがって、支持層２５の表面の品質を測定する際に、必須ではないが、（図１の画像から取得される）グレースケール・デジタル画像を強調して、そのグレースケール・デジタル画像内で支持層２５の表面の高／低領域をさらに可視化することが有益である。本発明の方法は、以下の計算式を利用して各ピクセルについての輝度値を調節することにより、これを達成する。
ＮＶ＝ＯＰＬＶ＋（（ＯＰＬＶ−ＯＭＰＬＶ）×ＩＶ）＋ＭＳ
（１）
ここでは、
ＮＶ＝新ピクセル輝度値
ＯＰＬＶ＝発信ピクセル輝度値
ＯＭＰＬＶ＝発信画像平均ピクセル輝度値
ＩＶ＝補間値
ＭＳ＝平均シフト値（以下を参照）
である。
【００４１】
上記の計算式中の平均シフト値は、平均ピクセル輝度値を可視範囲の中間（すなわち、０から２５５の間のほぼ中間あたり）に調節し、すなわち「シフト」し、以下の様式で計算される。
ＭＳ＝ＩＶ×（（ＭＰＬＶ−２５５）＋１）
（２）
ここでは、
ＭＳ＝平均シフト値
ＭＰＬＶ＝平均ピクセル輝度値
である。
【００４２】
平均シフトが実施されない場合、グレースケール・デジタル画像のいくつかのピクセルの輝度値は、調節されると、可視範囲の上限または下限でオーバーフローする。例えば、ピクセルの輝度値が２５５を超えて調節される場合、そのピクセル輝度値が２５６に調節されたか２７０に調節されたかにかかわらず、デジタル画像上では白として見えることとなる。このようなオーバーフローを最小限に抑えること、そして好ましくは完全に回避することが必要である。というのは、このオーバーフローによって有用なデータが失われ、そうしたデータを後から利用して支持層２５の表面の品質を測定することが不可能になるためである。補間値は、ユーザにより注意深く選択されなくてはならない。より大きな補間値が使用されるにつれ、デジタル画像の強調度もより大きくなる。しかし、大きすぎる補間値もまた、いくつかのピクセルについてオーバーフローをもたらすので、補間値は注意深く選択されなくてはならない。
【００４３】
一例として、補間値を７として用いて、（図１の画像より取得された）グレースケール画像デジタル画像について計算式（１）の平均シフトを実施する場合、図４のヒストグラムが生成される。ピクセル輝度値がまだ比較的きっちり詰まっており、平均輝度値である２０９が可視範囲の中間に十分に近くはなく、つまりピクセル輝度値が全可視範囲にわたって十分に広がっていないことを示しているため、このヒストグラムは、支持層２５の表面の品質の測定においてあまり有効なものではない。
【００４４】
計算式（２）が実施されると、図５のヒストグラムと図２のデジタル画像とが生成される。図５の新たなヒストグラムからは、隣接しあうピクセルの輝度値間に大きな開きがあり、ピクセル輝度値が全可視範囲にわたって広がっていることが明らかである。例えば、仮に１５０の輝度値を有するピクセルがあるとした場合でも、１４５〜１４９または１５１〜１５５の輝度値を有するピクセルは存在しない。したがって、図２の新たなデジタル画像は、図１のデジタル画像からは不可視である支持層２５の表面の高／低領域をユーザにさらに十分に明らかにする。さらに、補間値を７として用いることにより、可視範囲の上限または下限でのいかなるオーバーフローも生じることはなく、これは、白または黒の広い区域を有さない図２の強調されたデジタル画像からも明らかである。
【００４５】
図１の画像が強調されて、図２の画像を生成すると、コンピュータは、コンピュータ・モニタ（図示せず）などの目視確認可能な出力上に図２の強調されたデジタル画像を表示し、それによって、ユーザはデジタル画像が所望の量まで強調されたか否かを見ることが可能になる。ユーザが高すぎる補間値を選択する場合、新たなデジタル画像の広い区域が白または黒として見え、ごく少量のグレーの区域が見られるが、これは有効ではない。したがって、各特定の検査について適切な補間値を選択することは、試行錯誤の１つである。
【００４６】
表示されたデジタル画像が、支持層の表面の高／低領域を十分には示さない場合、デジタル画像は、例えば異なる補間値を使用して図１の画像から取得されるグレースケール・デジタル画像に上述の計算式（１）および（２）を再度適用することによって、再度強調することが可能である。
【００４７】
強調されていないグレースケール・デジタル画像を使用して支持層２５の表面の品質を測定することはもちろん可能であるが、支持層２５の表面の品質に関して得られる結果は、支持層の表面の品質に関して意義のある示唆を得ることができないほどに数値的に過小なものであることが多い。したがって、コンピュータによるグレースケール・デジタル画像の評価の前にグレースケール・デジタル画像を強調することは、有益である。もちろん、他の技術を利用してグレースケール・デジタル画像の品質を強調することが可能であることが理解されなければならない。
【００４８】
グレースケール・デジタル画像が強調され、表示された際にユーザにとって許容し得るものとなると、次いでコンピュータは、強調されたグレースケール・デジタル画像を評価して、支持層の表面の品質を測定する。これは以下のとおりに実施される（図８を参照）。コンピュータは、図２の強調されたデジタル画像の検査区域内のピクセルの輝度値を測定し、隣接しあうピクセルの輝度値を相互に比較して、支持層の表面の品質を判断する。検査区域は、ｘ個のピクセル列およびｙ個のピクセル行を有する強調されたグレースケール・デジタル画像内の矩形区域であると好ましい。しかし、任意の形状の検査区域を利用することが可能である。
【００４９】
本発明の方法は、デジタル画像の各ピクセルのサイズが０．１６８ｍｍ×０．１６８ｍｍ（すなわち１５０ｐｐｉ）であるデジタル画像を分析する場合に正確な結果を提供することが分かっている。したがって、６００ｐｐｉの解像度を有する（すなわち各ピクセルが０．０４２ｍｍ×０．０４２ｍｍである）図２の強調されたデジタル画像から始める場合には、このピクセルのサイズが０．１６９５ｍｍ×０．１６９５ｍｍに縮小されるまで画像を再縮尺変更する必要があり、これは、以下のような「ベース」デジタル画像７０（図６を参照）を生成することによって達成される。「ベース」デジタル画像７０は、強調されたデジタル画像の検査区域内のグループの隣接しあうピクセルの輝度値の平均値を出すことによって生成されて、検査区域内の１６ピクセルの各アレイ、例えば４×４ピクセルのサイズの各アレイについてのピクセル輝度値の平均を計算し、その結果をコンピュータのメモリ機能部中に保存することによってより小さなデジタル画像を形成する。この結果が、ピクセルの個数において図２の強調されたデジタル画像の１／１６のサイズの「ベース」デジタル画像７０を画成する。
【００５０】
もちろん、図２の画像を再縮尺変更する代わりに、図１のオリジナル画像を、０．１６９５ｍｍ×０．１６９５ｍｍのピクセルのサイズ（すなわち１５０ｐｐｉ）と同等のより低い解像度で取得することが可能である。しかし、これにより、装置２０の画像センサ２７は、支持層２５の表面の輝度値における重要な変化を見過ごすことになるため、有効なデータの損失がもたらされる。より高い解像度の画像を取得し次いで再縮尺変更する、またはグループのピクセルについてのピクセル輝度値の平均値を出すことにより、支持層２５の表面のより正確な表示が可能となる。
【００５１】
次いで、コンピュータは、仮想標的区域６０（図７を参照）を利用して、「ベース」デジタル画像７０内の各ピクセルの輝度値を、「ベース」デジタル画像７０の隣接しあうピクセルの輝度値と比較する。標的区域６０は、２×２ピクセルのサイズであり、４つのピクセル位置区域を含み、これらは１（左上に位置する）、２（右上）、３（左下）および４（右下）として区分される。代替としては、標的区域６０は、例えばピクセル位置区域１および２、またはピクセル位置区域１および３、などの２つのピクセル位置区域のみを含むことが可能である。さらに代替としては、標的区域６０は、例えばＬ字型でありピクセル位置区域１、２および３のみを含む３つのピクセル位置区域を含むことが可能である。
【００５２】
コンピュータは、仮想標的区域６０を使用して、検査区域のいずれのピクセルが単一の操作において相互に比較されるべきかを規定する。各操作において、仮想標的区域６０に含まれるピクセルのそれぞれの輝度値が、測定され、相互に比較される。
【００５３】
この例では、コンピュータは、画像の検査区域の左上側の角で開始し、標的区域６０が「ベース」デジタル画像７０の行または列の端部に達するまで「ベース」デジタル画像７０の各ピクセル行または、代替としては「ベース」デジタル画像７０の各ピクセル列に沿って、直線的に標的区域６０を移動させる。次いで、コンピュータは、標的区域６０を隣接する行または列の始点に移動させて戻し、標的区域６０をこの行または列に沿って移動させる。このように、コンピュータは、検査区域内の事実上可能な２×２ピクセルの各アレイを測定し、比較する。
【００５４】
コンピュータは、「ベース」デジタル画像７０の１ピクセル行を除く全てのピクセル行上におよび１ピクセル列を除く全てのピクセル列上に、ピクセル位置区域１を配置する。これは、「ベース」デジタル画像７０の端部の１ピクセル行および１ピクセル列について、ピクセル位置区域１に含まれるピクセルが、隣接する１つのピクセルのみと比較することが可能であることによる。そのような比較は、例えば横に並ぶまたは上下に並ぶ２つのピクセル位置区域のみを有する仮想標的を使用することによって、本発明の方法に従って行うことが可能であるが、「ベース」デジタル画像７０の残りの部分全てにわたって行われる比較と一致するものではない。
【００５５】
次いで、コンピュータは、２×２ピクセルの各アレイについて、ピクセル位置区域１に含まれるピクセルについての輝度値と、ピクセル位置区域２、３および４に含まれるピクセルについての輝度値との間の差を計算する。この例では、２つの計算のうちの１つを利用することが可能であるが、任意の他の適切な計算を利用することが可能であることが理解されなければならない。第１の計算が、２×２ピクセルの各アレイについて、以下の等式を利用して、ピクセル位置区域１、２、３および４に含まれるピクセルの輝度値の間の絶対差の合計を計算する。
＝（ａｂｓ（１−２）＋ａｂｓ（２−４）＋ａｂｓ（４−３）＋ａｂｓ（３−１）＋ａｂｓ（１−４）＋ａｂｓ（３−２））
（３）
【００５６】
第２の計算が、以下の等式を利用して、相互に対角線上で隣接しあうピクセルの輝度値の間の絶対相互差（すなわち、ピクセル位置区域１および４に含まれるピクセルについての輝度値間の差、ならびにピクセル位置区域２および３に含まれるピクセルについての輝度値間の差）の合計を計算する。
＝（ａｂｓ（１−４）＋ａｂｓ（２−３））
（４）
【００５７】
上記の等式において使用される、「絶対」の略語である「ａｂｓ」は、その通常の数学的意味、すなわちａｂｓ（ｘ−ｙ）＝√（（ｘ−ｙ）２）を有する。
【００５８】
これらの差分計算は、２×２ピクセルの各アレイ内のピクセルについてピクセル輝度値が大きく異なるか否かを強調する。差分計算が大きい場合、これは凹凸区域の縁部を表す。差分計算が小さい場合、これは支持層２５のその位置には凹凸が全くまたは殆どないことを表す。換言すれば、差分計算により、２×２ピクセルのこのアレイでの支持層の凹凸に関して、「山部」（ｍｏｕｎｔａｉｎ）および「小隆部」（ｍｏｌｅ  ｈｉｌｌ）間に差異が与えられる。
【００５９】
上述の等式のいずれかを利用してコンピュータにより得られる結果は、支持層２５の高品質表面の全体的評価に影響を及ぼすことなく利用することが可能である。
【００６０】
次いで、コンピュータは、そのメモリ機能部の第１の区域中に、２×２ピクセルの各アレイについての差分計算の結果を保存する。また、別の機能として、コンピュータは、２×２ピクセルの各アレイ中の４つのピクセルについての平均輝度値を計算し、そのメモリ機能部の第２の区域中にこれを保存する。
【００６１】
これらの２つの計算の完了時に、コンピュータは、仮想標的区域６０の行または列中の次の隣接ピクセル上に、仮想標的区域６０を移動させ、場合によっては、コンピュータは、差分計算を行い、そのメモリ機能部中に結果を記録し、次に進み、等となる。例えば、結果は、「ベース」デジタル画像７０内のピクセル位置からの各入力値を有する表形式で、コンピュータのメモリ機能部中に保存される。
【００６２】
標的区域６０が、全「ベース」デジタル画像７０上で移動されると、コンピュータは、そのメモリ機能部の第１の区域内の作表されたデータを使用して、「ベース」デジタル画像７０内のピクセルについての取得された絶対差（または絶対相互差）輝度値の標準偏差（以後、「ＳＤ１」と呼ぶ）および平均値（以後、「ＡＶＥ１」と呼ぶ）を計算する。これらは、コンピュータのメモリ機能部の第３の区域内に保存される。
【００６３】
次いで、コンピュータは、そのメモリ機能部の第２の区域内の結果を使用して、新たなデジタル画像８０を生成するが、これは、「ベース」デジタル画像７０のサイズの１／４である（図６を参照）。また、コンピュータは、新たなデジタル画像８０内の全ピクセルについての輝度値の標準偏差（以後、「ＳＤ２」と呼ぶ）を計算し、これもコンピュータのメモリ機能部中に保存される。
【００６４】
次いで、支持層２５の表面の品質をユーザに示唆するトポグラフィ数が、以下のように計算される。
トポグラフィ数＝ＳＤ１×ＡＶＥ１×ＳＤ２
（５）
そしてこれは、ユーザによる考慮のために、コンピュータ・モニタ上に表示される。
【００６５】
ＡＶＥ１項の値は、デジタル画像７０の表面の凹凸の変化率（すなわち、ピーク／トラフは高く急勾配であるか？またはピーク／トラフは低く緩勾配であるか？）に関係しており、他方でＳＤ１項の値は、ＡＶＥ１項の値にいかほどの均一性があるかを示す。したがって、これら２つの項の積は、支持層の表面の凹凸に関する示唆を与える。ＳＤ２項は、デジタル画像８０内のピクセルの輝度値の均一性（すなわち、デジタル画像７０の２×２ピクセルの各アレイの均一性）に関係しており、トポグラフィ数計算式にこの項を含めることにより、高応答性のＳＤ１項を調整する効果がある。また、ＳＤ２項を含めることにより、ＳＤ１項およびＡＶＥ１項に、空間分布に対する応答性を与える。
【００６６】
トポグラフィ数は、ＡＶＥ１項およびＳＤ１項のみの積を計算することによって取得することが可能であるが、これは上記の等式（５）ほどに正確なものとはならない。
【００６７】
トポグラフィ数が０（ゼロ）であることは、支持層の表面が、凹凸であるか平滑であるかにかかわらず均一である（すなわち、任意の凹凸が支持層の表面上に均一に分布している）ことを示唆し、他方でトポグラフィ数が大きいことは、その逆を、すなわち任意の表面の凹凸が不均一に分布していることを示唆する。作業員は、表示された強調されるデジタル画像と組み合わせてトポグラフィ数を使用して、支持層の品質が十分に良好であるか否か、したがってその上に印刷される画像が良好な品質のものとなるか否かを判断することが可能である。トポグラフィ数が所望の範囲内ではない場合、新たな検査サンプルが支持層の別の部分より採取されて、検査される。全ての他のサンプル（通常５つが採取される）により、所望の範囲内ではないトポグラフィ数が得られる場合には、検査サンプルが採取された支持層は使用不可能であると判断することができる。
【００６８】
トポグラフィ数に上限はない。実際には、許容可能なトポグラフィ数の範囲は、支持層のバッチからの供試体のセットにより決定され、したがって、例えばトポグラフィ数が１０１および１５７であることは、所与の支持層に関しておそらく許容可能である。取得されたデジタル画像の色の抽出、強調および再縮尺変更に対する調節は、トポグラフィ数に影響を及ぼす。したがって、トポグラフィ数は、上述の変数が一定に保たれる場合、別個の支持層間［すなわち、対照支持層（ｃｏｎｔｒｏｌｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）および検査支持層（ｔｅｓｔ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）］の比較の目的に対して有効である。
【００６９】
支持層２５の表面についてより正確なトポグラフィ数を求めるために、「ベース」デジタル画像としてデジタル画像８０を使用して上述の方法を反復することが可能である。最終的に、これは、デジタル画像８０の１／４のサイズの、さらに小さなデジタル画像９０（図６を参照）を生成し、トポグラフィ数は、計算式（５）を利用して得られる結果より計算することが可能である。この方法は、「ベース」デジタル画像として使用されることとなる画像が４つのピクセルのみを含むようになるまで（図６のデジタル画像１００を参照）さらになお反復することが可能である。次いで、トポグラフィ数は、各「ベース」デジタル画像に関して求められた全てのトポグラフィ数の平均として計算される。
【００７０】
しかし、実際には、トポグラフィ数の計算は、３つの「ベース」デジタル画像に関して実施されるにすぎず、本例においては、トポグラフィ数は、画像８０、９０および１００（図６を参照）について計算された各トポグラフィ数の平均として計算される。
【００７１】
「含む、備える」、「含んでいる、備えている」という語、およびそれらの活用変化したものは、本明細書および特許請求の範囲において使用される際に、指定された特徴、ステップまたは整数が含まれることを意味する。それらの語は、他の特徴、ステップまたは成分の存在を排除するように解釈されるべきではない。
【００７２】
特定の形態でもしくは開示される機能を実施するための手段という点で表現された、以上の明細書または添付の特許請求の範囲または添付の図面に開示される特徴、あるいは開示される結果を達成するための適切な方法またはプロセスを、それらとは異なる形態において本発明を実現するために、個別に、あるいはそれらの特徴の任意の組合せにおいて、適宜に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】支持層の表面の一部分のデジタル画像の図である。
【図２】図１のデジタル画像にもとづく強調されたデジタル画像の図である。
【図３】図１のデジタル画像のＲｅｄ、ＢｌｕｅおよびＧｒｅｅｎ光成分の平均値を出すことにより生成される画像についてのピクセル輝度値のヒストグラムである。
【図４】図１のデジタル画像にもとづく強調されたデジタル画像についてのピクセル輝度値のヒストグラムである。
【図５】図２のデジタル画像についてのヒストグラム・ピクセル輝度値の図である。
【図６】図１の支持層の表面のトポグラフィ数、すなわち表面の凹凸を求めるために実施される計算の一部の図である。
【図７】本発明の方法において使用するための仮想ピクセル標的区域の図である。
【図８】本発明の第１の態様による方法の流れ図である。
【図９】本発明の第２の態様による画像取得装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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