(57)【要約】【課題】幅広い視野を有し、帯状物のパスラインの変動の影響をうけにくいエッジ位置検出装置を提供する。【解決手段】エッジ位置検出装置１０は、密着型イメージセンサからなる受光器１２と、受光器１２の出力電圧を２値化する際のしきい値を決定する処理手段１７と、を備えている。処理手段１７は、投光器１１と受光器１２との間における帯状物１６のパスラインが変動しても、受光器１２の出力電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定する。【選択図】    図１
2004340780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する投光器と、
前記投光器と所定の間隔をおいて配置され、前記投光器からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器と、
を備え、前記投光器と前記受光器との間を帯状物が通過する際に、前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、
前記受光器は密着型イメージセンサからなり、
前記エッジ位置検出装置は、前記電圧を２値化する際のしきい値を決定する処理手段を備え、
前記処理手段は、前記投光器と前記受光器との間における前記帯状物のパスラインが変動しても、前記電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定することを特徴とするエッジ位置検出装置。
【請求項２】
投光器と受光器との間を帯状物が通過する際に、前記投光器が発する光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出する方法において、
前記投光器と前記受光器との間における前記帯状物のパスラインが変動しても、前記電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定する第一の過程と、
前記しきい値を基準として、前記電圧を２値化し、前記帯状物のエッジ位置を検出する第二の過程と、
を備えることを特徴とするエッジ位置検出方法。
【請求項３】
投光器と受光器との間を帯状物が通過する際に、前記投光器が発する光を受光する前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記プログラムが行う処理は、
前記投光器と前記受光器との間における前記帯状物のパスラインが変動しても、前記電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定する第一の処理と、
前記しきい値を基準として、前記電圧を２値化し、前記帯状物のエッジ位置を検出する第二の処理と、
からなるものであるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に走行する帯状物のエッジ位置を検出する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、印刷装置においては、印刷対象である紙、フィルムその他の帯状物を高速で走行させた状態で印刷を行っている。このため、帯状物が蛇行したりすると、正しい位置に印刷を行うことが不可能になる。
【０００３】
このような帯状物の蛇行あるいは帯状物の意図しない動きを制御するため、帯状物のエッジの位置を検出し、検出結果に応じて、帯状物を送り出すロールまたは帯状物を巻き取るロールの動きが制御されている。
【０００４】
帯状物のエッジを検出する方法としては、従来から、投光器と受光器とを用い、帯状物に起因する遮光量に応じて、帯状物のエッジ位置を検出する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下、図７を参照して、従来のエッジ位置検出装置１００を説明する。
【０００６】
図７（Ａ）に示すように、エッジ位置検出装置１００は、発光ダイオード及び平行光レンズ系からなる投光器１０１と、一次元イメージセンサからなる受光器１０２と、を備えている。
【０００７】
帯状物１０３は、そのエッジ１０３ａが投光器１０１と受光器１０２との間に位置するように、図７の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【０００８】
受光器１０２は、図７（Ｂ）に示すように、投光器１０１が発した光の受光量に応じた電圧を出力する。すなわち、受光器１０２は、帯状物１０３に覆われた領域においては、ロー（暗レベル）の電圧を、帯状物１０３に覆われていない領域においてはハイ（明レベル）の電圧を出力する。電圧値は帯状物１０３のエッジ位置１０３ａにおいてハイからロー（あるいは、投光器１０１の走査方向によっては、ローからハイ）へ変化する。
【０００９】
予め定められた電圧値のしきい値１０４に従って、電圧値を２値化することにより、図７（Ｃ）に示すようなグラフが得られる。このグラフから帯状物１０３のエッジ位置１０３ａを把握することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１８３１１０号公報（第２頁、図７）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
平行光レンズ系を使用せずに受光素子上に結像させた場合、パスラインが移動するとエッジの測定位置が変動してしまい、ウェッブ１０３のエッジ位置１０３ａを検出することが困難になる。
【００１２】
また、平行光レンズ系を使用して受光素子上に結像させようとする場合には、コリメータを使用して平行光を照射する必要があるが、一つのコリメータで広範囲の平行光を照射するのは困難である。
【００１３】
したがって、平行光レンズ系を用いることなく、ＳＰＤやＣＣＤ等の受光素子で幅広い検出視野を実現しようとする場合は、複数個の平行光源と受光素子を必要な長さだけ並べて配置する。
【００１４】
しかしながら、複数の受光素子を用いる場合、それらの受光素子の製造時のバラツキに起因して、均等な受光量を実現することが難しく、帯状物１０３のパスラインの変動の影響を受けやすいという問題点があった。
【００１５】
ここに、パスラインの変動とは、図７（Ａ）のＹ方向における帯状物１０３のズレを指す。図７（Ａ）のＸ方向における帯状物１０３のズレがいわゆる蛇行である。
【００１６】
また、受光器１０２を構成している一次元センサには長さすなわち視野に制限があるため、帯状物１０３の幅（図７（Ａ）のＸ方向における帯状物１０３の長さ）が大きい場合には、受光器１０２の位置を帯状物１０３の幅に応じて移動させることが必要であった。
【００１７】
例えば、受光器１０２としてＣＣＤを使用した場合、ＣＣＤの視野幅は大きいものでも約５０ｍｍであるため、帯状物の幅が大きい場合には、例えば、帯状物の幅が１００ｍｍであるような場合には、そのつど受光器１０２の位置を変えることが必要であった。
【００１８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、幅広い視野を有し、帯状物のパスラインの変動の影響をうけにくいエッジ位置検出装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、光を発する投光器と、前記投光器と所定の間隔をおいて配置され、前記投光器からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器と、を備え、前記投光器と前記受光器との間を帯状物が通過する際に、前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、前記受光器は密着型イメージセンサからなり、前記エッジ位置検出装置は、前記電圧を２値化する際のしきい値を決定する処理手段を備え、前記処理手段は、前記投光器と前記受光器との間における前記帯状物のパスラインが変動しても、前記電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定することを特徴とするエッジ位置検出装置を提供する。
【００２０】
本発明に係るエッジ位置検出装置においては、密着型イメージセンサ（または、コンタクトイメージセンサ）からなる受光器を用いる。密着型イメージセンサは１個で少なくとも２００ｍｍ以上の視野を提供する。このため、従来のエッジ位置検出装置とは異なり、多数の受光素子を配置し、各受光素子を調整する作業を省くことが可能であり、さらに、帯状物の幅が大きい場合であっても、そのつど受光器の位置を変える必要がなくなる。
【００２１】
なお、密着型イメージセンサは既存のものを用いることができる。例えば、特開平７−２８８６５４号公報、特開平８−３０７５９７号公報、特開平１０−１７３８６２号公報または特開２００２−９４７４２号公報に記載されている密着型イメージセンサを用いることができる。
【００２２】
この密着型イメージセンサの焦点距離はその受光面から数ｍｍの位置にあり、レンズアレイを用いて受光素子上に結像させており、均一な光源を必要とする。このため、密着型イメージセンサは帯状物に密着させた状態で使用する必要がある。すなわち、帯状物を密着型イメージセンサの焦点距離の位置に常に維持しておくことが必要であり、仮に、帯状物のパスラインが変動し、帯状物が受光面から離れてしまうと、帯状物の映像信号はボケてしまう。
【００２３】
このため、本発明に係るエッジ位置検出装置における処理手段は、投光器と受光器との間において帯状物のパスラインが変動しても、前記電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定する。しきい値をこのように決定することにより、帯状物の映像信号はパスラインの変動の影響を受けにくくなり、帯状物のエッジの検出精度の低下を防止することができる。
【００２４】
また、本発明は、投光器と受光器との間を帯状物が通過する際に、前記投光器が発する光を受光する前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出する方法において、前記投光器と前記受光器との間における前記帯状物のパスラインが変動しても、前記電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定する第一の過程と、前記しきい値を基準として、前記電圧を２値化し、前記帯状物のエッジ位置を検出する第二の過程と、を備えることを特徴とするエッジ位置検出方法を提供する。
【００２５】
さらに、本発明は、投光器と受光器との間を帯状物が通過する際に、前記投光器が発する光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記プログラムが行う処理は、前記投光器と前記受光器との間における前記帯状物のパスラインが変動しても、前記電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定する第一の処理と、前記しきい値を基準として、前記電圧を２値化し、前記帯状物のエッジ位置を検出する第二の処理と、からなるものであるプログラムを提供する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置１０の構造を示す機能ブロック図である。
【００２７】
本実勢形態に係るエッジ位置検出装置１０は、発光ダイオードからなる投光器１１と、投光器１１と所定の間隔をおいて対向して配置され、Ａ方向に走査を行う投光器１１からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器１２と、投光器１１を駆動する駆動回路１３ａと、受光器１２を駆動する駆動回路１３ｂと、受光器１２が出力した電圧をゲイン調整するオペアンプ１４と、オペアンプ１４の出力をアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換器１５と、Ａ／Ｄ変換器１５の出力に基づいて、投光器１１と受光器１２との間を通過する帯状物１６のエッジ１６ａを検出する処理装置１７と、処理装置１７の出力をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換器１８と、Ｄ／Ａ変換器１８が出力するアナログデータを表示する表示装置１９と、から構成されている。
【００２８】
帯状物１６は、そのエッジ１６ａが投光器１１と受光器１２との間に位置するように、図１の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【００２９】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置１０においては、受光器１２は密着型イメージセンサ（または、コンタクトイメージセンサ）から構成されている。
【００３０】
図７に示した従来のエッジ位置検出装置１００において用いられていた受光器１０２は最大でも約５０ｍｍの視野を提供するものであったが、本実施形態における密着型イメージセンサは１個で少なくとも２００ｍｍ以上の視野を提供する。このため、従来のエッジ位置検出装置１００とは異なり、多数の受光素子を配置し、各受光素子を調整する作業を省くことが可能であり、さらに、帯状物１６の幅が大きい場合であっても、そのつど受光器１２の位置を変える必要がなくなる。
【００３１】
受光器１２を構成する密着型イメージセンサの焦点距離はその受光面から数ｍｍの位置にある。このため、帯状物１６を密着型イメージセンサの焦点距離の位置に常に維持しておくことが必要であり、仮に、帯状物１６のパスラインが変動し、帯状物１６が密着型イメージセンサの焦点距離から外れてしまうと、得られる帯状物１６の映像信号はボケてしまう結果となるが、以下に説明するように、本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置１０によれば、帯状物１６の映像信号がぼけてしまった場合でも、帯状物１６のエッジ１６ａの位置を正確に検出することができる。
【００３２】
図２は、帯状物１６が投光器１１と受光器１２との中間に位置している場合に得られる受光器１２の出力電圧の波形図である。
【００３３】
帯状物１６のパスラインが変動し、帯状物１６が図１のＢ方向（受光器１２に近づく方向）にずれた場合の受光器１２の出力電圧の波形図を図３に、帯状物１６が図１のＣ方向（投光器１１に近づく方向）にずれた場合の受光器１２の出力電圧の波形図を図５にそれぞれ示す。図４は、図２の中央部分の拡大図である。
【００３４】
ここで、図４において、すなわち、帯状物１６が投光器１１と受光器１２との中間の位置にある場合に、受光器１２の出力電圧の波形のうち帯状物１６のエッジを示す部分が鉛直方向となす傾斜角をθとすると、帯状物１６が中間位置よりも受光器１２に近づいた場合の傾斜角（図３参照）はθよりも小さくなり、帯状物１６が中間位置よりも投光器１１に近づいた場合の傾斜角（図５参照）はθよりも大きくなる。
【００３５】
ここで、図３から図５の丸印を付した部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃに着目すると、帯状物１６のパスラインが変動しても、これらの部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃは位置的には変動していない。従って、これらの部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応する電圧をしきい値として用いることにより、帯状物１６のパスラインの変動による影響を大きく受けることなく、帯状物１６のエッジ１６ａの位置を求めることが可能である。
【００３６】
また、これらの部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃは帯状物１６のエッジ部分の明レベルと暗レベルとの中央に位置しているため、検出することも容易である。
【００３７】
以上の点を踏まえて、以下に、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１０の動作を説明する。
【００３８】
投光器１１が発する光は受光器１２により受光される。受光器１２は、投光器１１が発した光の受光量に応じた電圧を出力する。
【００３９】
投光器１１と受光器１２との間を帯状物１６が通過すると、帯状物１６に覆われた領域においては、受光器１２の受光量が減少する。このため、受光器１２は、帯状物１６に覆われた領域においては、ロー（暗レベル）の電圧を、帯状物１６に覆われていない領域においてはハイ（明レベル）の電圧を出力する。このため、電圧値は帯状物１６のエッジ位置１６ａにおいてローからハイへ変化する。
【００４０】
受光器１２が出力した電圧はオペアンプ１４に送られ、オペアンプ１４によりゲイン調整が行われる。
【００４１】
ゲイン調整が終了した後、受光器１２が出力した電圧はＡ／Ｄ変換器１５によりデジタル値に変換される。
【００４２】
このようにしてデジタル化された受光器１２の出力電圧は処理装置１７に送られる。
【００４３】
処理装置１７は、帯状物１６が投光器１１と受光器１２との中間の位置にある場合の電圧波形（図４）を基準電圧波形として記憶しており、帯状物１６が中間位置よりも受光器１２に近づいた場合には、そのときの電圧波形（図３）と基準電圧波形とを比較し、双方の電圧波形における不動点（図３及び図４の丸印２０ａ、２０ｂ）を検出する。
【００４４】
同様に、帯状物１６が中間位置よりも投光器１１に近づいた場合には、そのときの電圧波形（図５）と基準電圧波形とを比較し、双方の電圧波形における不動点（図３及び図５の丸印２０ａ、２０ｃ）を検出する。
【００４５】
処理装置１７は、このようにして検出した不動点に対応する電圧をしきい値と定め、そのしきい値をメモリ（図示せず）に記憶する。
【００４６】
処理装置１７は、上記のようにして求められたしきい値に基づいて、出力電圧を２値化し、帯状物１６のエッジ１６ａの位置を検出する。
【００４７】
処理装置１７からの出力、すなわち、帯状物１６のエッジ１６ａの位置を示すデジタル信号はＤ／Ａ変換器１８によりアナログ信号に変換され、表示装置１９に送られ、表示され、あるいは、このアナログ信号に基づいて、帯状物１６を送り出すロールまたは帯状物１６を巻き取るロールの動きを制御する。
【００４８】
図６は、上記のようにしてしきい値を決定した場合のパスライン変動特性を示すグラフ及び表である。
【００４９】
パスライン変動が±１０ｍｍの場合、画素のズレは±１であった。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１０によれば、従来のエッジ位置検出装置よりも広い視野を確保することができるとともに、投光器１１と受光器１２との間において帯状物１６のパスラインが変動しても、受光器１２の出力電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定することにより、帯状物１６の映像信号はパスラインの変動の影響を受けにくくなり、帯状物１６のエッジ１６ａを高精度に検出することができる。
【００５１】
上述の実施形態における処理装置１７の動作は、コンピュータが読み取り可能な言語で記述されたコンピュータプログラムによっても実行可能である。
【００５２】
コンピュータプログラムにより処理装置１７を動作させる場合には、例えば、処理装置１７にプログラム記憶用のメモリーを設け、そのメモリーにコンピュータプログラムを格納する。処理装置１７はメモリーからそのコンピュータプログラムを読み出すことにより、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行する。
【００５３】
さらには、そのようなコンピュータプログラムを格納した記憶媒体を処理装置１７にセットすることにより、処理装置１７がその記憶媒体からそのコンピュータプログラムを読み出し、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行するようにすることも可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエッジ位置検出装置及び方法によれば、従来のエッジ位置検出装置よりも広い視野を確保することができるとともに、投光器と受光器との間において帯状物のパスラインが変動しても、受光器の出力電圧の波形が変動しない点に対応する電圧をしきい値として決定することにより、帯状物の映像信号はパスラインの変動の影響を受けにくくなり、帯状物のエッジを高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置の構造を示す機能ブロック図である。
【図２】帯状物が投光器と受光器との中間に位置している場合に得られる受光器の出力電圧の波形図である。
【図３】帯状物が受光器の方向にずれた場合の受光器の出力電圧の波形図である。
【図４】図２の中央部分の拡大図である。
【図５】帯状物が投光器の方向にずれた場合の受光器の出力電圧の波形図である。
【図６】本発明に従ってしきい値を決定した場合のパスライン変動特性を示すグラフ及び表である。
【図７】従来のエッジ位置検出装置の概略図及び受光器の出力電圧の波形図である。
【符号の説明】
１０  本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置
１１  投光器
１２  受光器
１３ａ、１３ｂ  駆動回路
１４  オペアンプ
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  帯状物
１７  処理装置
１８  Ｄ／Ａ変換器
１９  表示装置
【図１】
2004340780.tif 000003
【図２】
2004340780.tif 000004
【図３】
2004340780.tif 000005
【図４】
2004340780.tif 000006
【図５】
2004340780.tif 000007
【図６】
2004340780.tif 000008
【図７】
2004340780.tif 000009