(57)【要約】【課題】どのような断面形状を持つグラビア版セルに対しても、その断面形状を正確に計測できる装置、およびそのセル体積を正確に測定可能なセル体積測定方法および装置を提供することを課題とする。【解決手段】外部からの制御により光学系を光軸方向に移動させる機構を備えた顕微鏡本体１０と、前記顕微鏡本体の撮像画像をデジタルデータとして読取る画像入出力手段３８と、デジタル画像演算を用いて読取った画像中の指定された小領域に関して顕微鏡のピント合わせを行う自動焦点制御手段３７と、セル体積測定手段３９と、自動焦点制御手段の指示に従って前記顕微鏡本体の光学系の位置を移動させる光学系駆動手段１５と、光学系の光軸上の位置を読取る位置検出手段１６と、を備えて構成されるグラビア版セル体積測定装置により上記課題を解決する。【選択図】　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの制御により光学系を光軸方向に移動させる機構を備えた顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体の撮像画像をデジタルデータとして読取る画像入力手段と、デジタル画像演算を用いて読取った画像中の指定された小領域に関して顕微鏡のピント合わせを行う自動焦点制御手段と、自動焦点制御手段の指示に従って前記顕微鏡本体の光学系の位置を移動させる光学系駆動手段と、光学系の光軸上の位置を読取る位置検出手段と、を備えて構成される微細構造測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微細構造測定装置に、セル体積測定手段を加えて構成したグラビア版セル体積測定装置であって、
前記セル体積測定手段は、グラビア版のセルの間口形状を撮像して得たデジタル画像により定められる適当な分割小領域について、それぞれの小領域の面積を測定するとともに、この小領域毎に前記自動焦点制御手段を動作させグラビア版面からセルの底までの深さを得ることにより、前記小領域に対応した角柱体積を求め、これを全ての小領域について足し合せてグラビア版のセルの容積を算出するものである。
【請求項３】
請求項１に記載の微細構造測定装置を用いて、グラビア版のセルの容積を算出するグラビア版セル体積測定方法であって、
グラビア版のセルの間口形状を撮像して得たデジタル画像により適当な分割小領域を定め、小領域毎に面積を計測し、小領域毎にグラビア版面からセルの底までの深さを計測して、前記小領域に対応した角柱体積を求め、これを全ての小領域について足し合せてグラビア版のセルの容積を算出するグラビア版セル体積測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はグラビア印刷に使用される印刷版のセル体積測定装置および測定方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
グラビア印刷においては、グラビア版面上に供給されたインキをドクター装置によって掻き落とし、グラビア版面上に形成された凹形状のセルに残されたインキを印刷用紙に転移して印刷が行われる。すなわち、セルに残されたインキの量により印刷濃度が変化し、それにより印刷パターンが形成される。したがって、適正な形状を有するセルがグラビア版面上に形成されることが適正な印刷品質を得るために決定的に重要である。そこで、刷版工程を経て作成されたグラビア版が適正なセルを形成したかどうかを印刷を始める前にそのセル体積を測定することにより確認することが行われている。
【０００３】
従来はセル体積を測定する際に、立体形状が測定可能なレーザー顕微鏡を用いていた。特許文献１の図５に示されるようなレーザー顕微鏡を用いた微細構造測定装置によりセル底のある部分の版胴面からの深さを測り、この深さデータを集めて、開口面に平行な面の断面プロファイルを抽出し、このプロファイルから断面積を算出し、深さ方向に断面積を積分することでセル体積を得ていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１９８２７号公報（第２−４頁、第５図）
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の微細構造測定装置は、対物レンズを通して測定対象物に照射される光の反射光の強度が最大になる時の対物レンズと測定対象の間の距離がレンズの焦点距離に関してある関係となることを利用して微小構造物の深さ方向の寸法測定を行うので、測定対象である微小構造物の断面形状によっては測定できない場合がある。すなわち、測定セルの断面形状が、図１の機械彫刻方式によるセルのように水平面に対して斜めになっている場合はセル体積を測定できるが、セルの断面形状が図２のように切り立っている場合には、全てのレーザー光が正しく対象物面に照射しないため反射光の強度を正しく把握できず、その結果、正確な断面プロファイルを得ることができないためセル体積を測定できなかった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を考慮してなされたものであり、どのような断面形状を持つセルに対しても、その断面形状を正確に計測できる装置、およびそのセル体積を正確に測定可能なセル体積測定方法および装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題に対して、測定対象のプロファイルを捉えるために画像処理を用いること、また、セル体積を計算するにあたり、セルの分割方法をレーザー顕微鏡と異なる方法に変更することにより、この課題を解決した。すなわち、課題を解決するための第１の発明は、
外部からの制御によりピント合わせのために光学系を光軸方向に移動させる機構を備えた顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体の撮像画像をデジタルデータとして読取る画像入出力手段と、読取った画像中の指定された小領域に関してデジタル画像演算を用いて顕微鏡のピント合わせを行う自動焦点制御手段と、この自動焦点制御手段の指示に従って前記顕微鏡本体の光学系の位置を移動させる光学系駆動手段と、光学系の光軸上の位置を読取る位置検出手段と、を備えて構成される微細構造測定装置である。
【０００８】
本発明では、測定対象面の反射光の強度ではなく、撮像画像のピントがあった位置を探すことにより、対物レンズと測定対象物の距離を測定する。したがって測定対象物の形状にかかわらず常に正確な距離を測定できる。
【０００９】
さらに課題を解決する第２の発明は、第１の発明に係る微細構造測定装置に、測定対象物であるグラビア版のセルの体積測定を行うためのセル体積測定手段を加えて構成したグラビア版セル体積測定装置であって、前記セル体積測定手段は、グラビア版のセルの間口形状を撮像して得たデジタル画像により定められる適当な分割小領域について、それぞれの小領域の面積を測定するとともに、この小領域毎に前記自動焦点制御手段を動作させ焦点が合った時の前記カメラ本体の光学系の光軸上の位置を得ることによりグラビア版面からセルの底までの深さを得ることにより、前記小領域に対応した角柱体積を求め、これを全ての小領域について足し合せてグラビア版のセルの容積を算出するものである。
【００１０】
さらに課題を解決する第３の発明は、第１の発明に係る微細構造測定装置を用いるグラビア版のセルの容積を算出するグラビア版セル体積測定方法であって、グラビア版のセルの間口形状を撮像して得たデジタル画像により適当な分割小領域を定め、この小領域毎に面積を計測し、さらに小領域毎にグラビア版面からセルの底までの深さを計測して、前記小領域に対応した角柱体積を求め、これを全ての小領域について足し合せてグラビア版のセルの容積を算出するグラビア版セル体積測定方法である。
【００１１】
従来方法では、セル形状の開口面に平行な面の断面プロファイルを抽出し、このプロファイルからセル形状の開口面に平行な面の断面積を算出し、これを深さ方向に積分することでセル体積を得ていた。これに対し、上記第３の発明の方法は、セル形状の開口面に垂直な方向でセルを部細分化して得られる部分角柱毎の体積を求めこれの総和をとることによりセル体積を得ることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて、本発明の一実施形態である測定装置１を説明してゆく。図７は、測定装置１の全体構成図である。測定装置１は、顕微鏡１０、光源１１、自動焦点制御装置（以下「ＡＦ装置」）１２、パソコン本体３０、ディスプレイ３１から構成される。図７で９はグラビア版の版胴シリンダである。顕微鏡１０は、実際には移動ステージ１４に載置され、移動ステージ１４は昇降ステージ１３にて、版胴シリンダのシリンダ径に合わせて上下位置を調整して使用する。以下、図８によりさらに詳しく説明してゆく。
【００１３】
図８は、顕微鏡１０、パソコン本体３０、ＡＦ装置１２についてさらに詳しく説明する図である。顕微鏡１０は、ＣＣＤ等の撮像素子を含んだ光学系（ハウジング）１９を内蔵している。光学系１９は、ピント合わせのためこれを光軸方向に移動させる機構１８により外部から制御される。例えば１８として、歯車を取付けたパルスモーター（ステッピングモーター）と光学系ハウジング１９の側面に取付けたラックのかみ合わせによりパルスモータの回転を光学系の上下の移動に変換するよう構成してもよい。また、前記撮像素子が捉えた画像信号はＡ／Ｄ変換手段１７によりデジタル信号に変換される。なお、図８においては、光源および光源の光路は省略して示している。
【００１４】
パソコン本体３０には、ＡＦ装置１２を制御するＡＦ制御手段３７、顕微鏡１０が撮像した画像をデジタルデータとしてパソコン本体３０のメモリに取り込み、または、これをディスプレイ３１に表示させる画像入出力手段３８、顕微鏡１０の撮像画像に対してセル体積の計測演算を行うセル体積測定手段３９、ＡＦ制御手段３７やセル体積測定手段３９が利用する各種画像処理プログラムライブラリ３６が備えられている。なお、画像入出力手段３８、セル体積測定手段３９、ＡＦ制御手段３７は、実際には、パソコン本体３０のメモリあるいはハードディスクに記録されたそれぞれのソフトウエアプログラムが、パソコン本体３０のＣＰＵに読み出され解釈実行され、必要に応じてパソコン本体３０のハードウエアを駆動制御することにより動作する。
【００１５】
ＡＦ装置１２は、ピント合わせのため光学系１９を光軸方向に移動させる機構１８を駆動制御する光学系駆動手段１５、および、光学系の位置検出手段１６を内蔵している。１８としてパルスモーターを使用する場合は、光学系駆動手段１５は、ＡＦ制御手段３７の指示により、パルスモータ１８を順方向または逆方向に必要なだけ回転させるパルス信号を送出する。また、位置検出手段１６は、光学系駆動手段１５が発するパルスを計数して、光学系１９の光軸上の位置を検出する。ＡＦ制御手段３７は、位置検出手段１６の示す位置情報を読取って、現在の光学系の位置を知ることができる。
【００１６】
次に、測定装置１の微細構造測定装置としての動作を図９および図１０のフローチャートにより説明する。すなわち、図９は、微細な測定対象物の基準面からの深さを測定する場合の流れを示す。まず、測定対象物をその時の適当な状態で画像入力し、ディスプレイ３１に表示させ、測定基準面としての測定基準部分と深さを知りたい測定対象部分をそれぞれを囲む矩形の領域を指定することにより設定する（Ｓ３０）。次にＡＦ制御手段３７を動作させて、設定した測定基準部分のピント合わせ処理を行わせる（Ｓ３２）。ピント合わせ処理については後述する。その結果ピントがあった状態の光学系の位置を読取り、基準深さＸとして記録する（Ｓ３４）。次に、設定した測定対象部分のピント合わせ処理を行わせる（Ｓ３６）。その結果ピントがあった状態の光学系の位置を読取り、測定対象部分の深さＹとして記録する（Ｓ３８）。求める微小構造物の深さは、Ｙ−Ｘにより求めることができる（Ｓ３９）。
【００１７】
ＡＦ制御手段３７によるピント合わせ処理を図１０のフローチャートに従って説明する。まず、顕微鏡の光学系の光軸上の位置を基準位置に戻す等、必要な初期化処理を行う（Ｓ１０１）。次にその状態での顕微鏡画像を入力する（Ｓ１０３）。ＡＦ制御手段３７は画像処理プログラム３６を呼出して、指定された矩形領域部分の画像データについて、コントラストを評価するなどの定められた画像処理演算を行い、評価値を算出する（Ｓ１０５）。評価値が最小の値あるいは、設定された値以下と判断できなければ、ＡＦ制御手段３７は、光学系の位置を上下させる信号を光学系駆動手段１５に送り、パルスモータ１８を回転させて、光学系の位置をずらす（Ｓ１０９）。再び、画像入力（Ｓ１０３）→画像処理演算（Ｓ１０５）を行い、最適な評価値が得られるまでこのループを繰り返す。なお、ステップＳ１０５の画像処理演算は、画像のコントラストを最大化させる等既知のオートフォーカス手法を用いる。
【００１８】
このように、測定装置１による微小構造物の測定は、ＡＦ制御手段３７の制御により、画像入出力手段３８を利用して顕微鏡画像を入力し、画像処理プログラム３６を呼出し、画像処理演算の結果から必要に応じて顕微鏡の光学系の位置を動かして、最適な位置を探すことにより、その最適な位置、すなわちピントのあった光軸上の位置を読取ることによりなされる。測定装置１では、顕微鏡の光源の反射光の散乱にかかわらずに安定した計測を行うことができる。
【００１９】
次に測定装置１を用いたセル体積の測定手順を説明する。図３は、測定装置１を用いたセル体積の計算処理手順のフローチャートである。以下、図３にしたがって、測定装置１を用いたセル体積の計算手順を説明する。
【００２０】
まず、版胴の表面をカメラ１０で撮影し、撮像画像データをパソコン本体３０に取込む（Ｓ０１）。画像処理プログラムにより画像データを２値化し、セルの輪郭を抽出する（Ｓ０３）。次に、セルの輪郭画像の分割設定を行う（Ｓ０５）。図４（ａ）は、分割設定の模様を説明する図である。セルの輪郭画像を図４（ａ）のようにｎ個の微小な長方形エリアＳ１…Ｓｎに分割する。各エリアの面積は画像処理プログラムにより白色の画素数を計数すること等により求めることができる。なお、エリアのサイズおよび形状は、分割したエリアがセルの開口面全域をカバーしている限りは自由に設定することができる。例えば、図４（ｂ）のように深さ一定とすることができる部分についてはエリア分割しないことにより、セル体積の測定時間を短縮できる。図４（ａ）または図４（ｂ）のいずれの場合においても、各分割エリアＳ１…Ｓｎを決定する情報（頂点の座標など）をパソコン本体３０のメモリに記録する。
【００２１】
次に、深さ測定の基準となす版胴面の位置（高さ）を測定する。顕微鏡本体１０を版胴面のセルが形成されていない部分にあて、ＡＦ制御手段３７を呼出し、測定対象領域について焦点合わせを行なわせる。その結果測定される位置の値を基準値として記録する（Ｓ０７）。なお、前記適当な測定対象領域には、ＡＦ制御の目安となる適当な模様が存在する部分を選ぶものとする。
【００２２】
次に、以下に示す手順で、分割エリア毎に深さを測定し、分割エリア面積×深さを計算することにより分割エリアに対応する分割角柱体積を求める。まず、一つの対象分割エリアＳｋを設定し、当該エリアの面積を求める（Ｓ１０）。次に、ＡＦ制御手段１７を呼出し、測定対象とする設定分割エリアＳｋを対象領域としてピント合わせ処理を行なわせる。その結果測定される位置の値とステップＳ０７で記録している基準値との差から版胴面から測ったセルの深さの値を得る（Ｓ１２）。すなわち、版胴面とセルの底のある部分領域Ｓｋとのそれぞれに顕微鏡の焦点合わせを行った状態での、顕微鏡の光学系の高低差をセルのその部分の深さとするのである。次に、分割エリアの面積と深さの値の積をとり角柱の体積データを計算し、これを当該分割エリアに対する角柱体積として記録する（Ｓ１４）。図５に、ここで得た角柱体積と求めるセル体積との関係を示す。Ｓ１０〜Ｓ１４を、分割エリアＳｋ全てに渡って繰り返す。最後に、角柱体積の総和をとることにより、セル体積を得る（Ｓ１９）。
【００２３】
以上の図８による実施形態の説明では、パルスモータ１８を用いて、光学系を駆動し、その位置は制御パルスをカウントして測るとして説明したが、これは単に実現形態の一方法を示したものである。ＡＦ制御手段３７の制御により、顕微鏡の光学系の位置を上下させ、その位置をパソコン３０の側で知ることができれば、光学系駆動手段１５および位置検出手段１６をどのように構成してもよい。
【００２４】
本発明に係る測定装置１では、セル形状によらず、セル体積を測定できる。図６に示すような機械彫刻式セルの場合は、分割エリアのサイズを小さくすることで、より正確なセル体積を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、本発明に係る微細構造測定装置とこれを利用したグラビア版セル体積測定方法および装置を詳しく説明した。本発明に係る微細構造測定装置によれば、レーザー顕微鏡では測定不可能な断面形状を持つ微細構造物の測定が可能である。また、これをグラビア版セル体積測定に利用すれば、どのような断面形状を持つセルに対してもそのセル体積を正確に測定可能となるというという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】機械彫刻式製版によるグラビアセル形状の図である。
【図２】化学腐食式製版によるグラビアセル形状の図である。
【図３】本発明の実施形態に係る測定装置１によるセル体積の計算処理手順のフローチャートである。
【図４】グラビアセルの開口形状画像に対する分割設定を説明する図である。
【図５】グラビアセルの体積計算方法を説明する図である。
【図６】グラビアセルの体積計算方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る測定装置１の全体構成図である。
【図８】測定装置１の構成を説明する詳細図である。
【図９】測定装置１による深さ測定処理を説明する図である。
【図１０】測定装置１によるピント合わせ処理を説明する図である。
【符号の説明】
１　　　　　測定装置
８　　　　　版胴回転台
９　　　　　版胴
１０　　　顕微鏡
１１　　　光源
１２　　　ＡＦ装置
１３　　　昇降ステージ
１４　　　移動ステージ
１５　　　光学系駆動手段
１６　　　位置検出手段
１７　　　Ａ／Ｄ変換手段
１８　　　パルスモーター
１９　　　光学系ハウジング
３０　　　パソコン本体
３１　　　ディスプレイ
３６　　　画像処理プログラム
３７　　　ＡＦ制御手段
３８　　　画像入出力手段
３９　　　セル体積測定手段
【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】
2004117313.tif 000010
【図９】
2004117313.tif 000011
【図１０】
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