(57)【要約】      （修正有）【課題】印刷機を移動中の印刷物の所定部分の画像を撮影する装置およびその動作方法を提供すること。【解決手段】移動中の印刷物の所定部分の画像を撮影する装置は２次元の電子画像センサを備えた少なくとも１つのカメラと、該カメラの視野領域を向き、印刷物の所定部分がそこに滞留している間に該領域をパルス状に照射するのに適した照明装置とを含んでいる。照明装置は複数の個々の光源からなり、その光線は放出特性が異なることにより、及び／又はカメラの該視野領域に入射する際のフィルタリングにより群ごとに異なるスペクトル成分を備え、光源の個々の群を順次スイッチオン/スイッチオフできるようにする制御装置を備えている。スペクトル成分は周期的に交番し、光パルスが発生するごとに、ちょうど視野領域内にある印刷物の所定部分の画像が撮影される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元の電子画像センサを備えた少なくとも１つのカメラと、該カメラの視野領域を向き、印刷物の所定部分がそこに滞留している間に該領域をパルス状に照射するのに適した照明装置とを有する、移動中の印刷物の所定部分の画像を撮影する装置であって、
該カメラ（１）は画像センサ（７）がカラー情報なしの照度信号を供給するモノクロカメラであり、
該照明装置（２）は複数群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）の個々の光源（１０）からなり、その光線は放出特性が異なることにより、及び／又は該カメラ（１）の該視野領域（５）に入射する際のフィルタリングにより群ごとに異なるスペクトル成分を備え、かつ個々のスペクトル群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）のそれぞれの該光源（１０）は、その照射領域が該カメラ（１）の該視野領域（５）を完全に覆う規則的な配列を構成するように規則的なパターンで配置されているとともに、該カメラ（１）の該視野領域（５）を異なるスペクトル成分の一連の光パルスで照射可能であるように、光源（１９）の個々の群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）を順次スイッチオン/スイッチオフできるようにする制御装置（１５、１６）を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記個々の光源（１０）は直線的に並置されて、等間隔に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記個々の光源（１０）は、各行内での該個々の光源（１０）がそれぞれ等間隔で、該行が等間隔である複数行の形式で２次元的に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光源（１０）の前記規則的パターンは周期的であり、整数の完全な周期からなることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記個々の光源（１０）は前記カメラ（１）の互いに対向する側の少なくとも２つの別個の、互いに平行な列内に配置されている、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記カメラ（１）の前記視野領域（５）内の各群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）の前記個々の光源（１０）の放射円錐は、一群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）のすべての光源（１０）が同時に動作した場合に、前記視野領域（５）の各ポイントが同じ群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）の少なくとも２つの光源（１０）によって直接照射される程度に重複していることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記光源（１０）と前記カメラ（１）の前記視野領域（５）との間に群ごとに異なるカラーフィルタ（１２; ２７、２８、２９）が配置されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記カラーフィルタ（２７、２８、２９）と前記カメラ（１）の前記視野領域（５）との間に、異なる方向からの異なる光源（２４、２５、２６）から来る、異なるスペクトル成分の光束（３０、３１、３２）を前記カメラ（１）の前記視野領域（５）への少なくともほぼ同じ方向へと偏向する少なくとも１つの色選択ビーム分割器（３３）が配置されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記光源（１０）は発光ダイオード（Ｌ１からＬ９）またはレーザダイオードであることを特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記光源（２４、２５、２６）はグローランプまたはハロゲングローランプである、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源（１０）と前記カメラ（１）の前記視野領域（５）との間には該光源（１０）の前記光線を前記カメラ（１）の該視野領域（５）上に集束する結像光学系（１１Ａ、１１Ｂ）が配置されることを特徴とする、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記結像光学系（１１Ａ、１１Ｂ）は単一の、または光路内に連続して配置された複数個の円柱レンズ（１１Ａ、１１Ｂ）からなり、その軸長は前記光源（１０）の構造の最長寸法に少なくともほぼ対応することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記照明装置（２）のハウジング、および該照明装置の光学部品（１０、１１Ａ、１１Ｂ、１２）のホルダは、同じ種類の別の照明装置（１０２、２０２）を横に並置した場合に、前記個々の照明装置（２、１０２、２０２）の前記光学部品が互いに隙間なく連続するように形成されることを特徴とする、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
互いに同一の多数個の照明装置（２、１０２、２０２）は、全体で１つのつながった帯状の照射領域が生じ、前期光源（１０）の配列パターンの規則性が隣接する２つの照明装置（２、１０２; １０２、２０２）の境界部で損なわれずに継続され、かつ該個々の照明装置（２、１０２、２０２）がそれぞれの制御装置によって同期的に起動可能であるように互いに並置されて配置されることを特徴とする、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
互いに同一である、同数の複数個のカメラ（１、１０１、２０１）が前記照明装置（２、１０２、２０２）と同じ方向に直線的に並置され、各カメラ（１; １０１; ２０１）にはそれぞれ１個の照明装置（２; １０２; ２０２）が割り当てられることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の装置の動作方法であって、
前記制御装置は、前記カメラ（１）の該視野領域（５）を異なるスペクトル成分の一連の光パルスで照射可能であるように、また、該カメラが各光パルスごとにちょうど視野領域（５）内にある前記印刷物の部分（３）の画像を撮影するように、光源（１０）の個々の群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）を順次スイッチオン/スイッチオフすることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記カメラ（１）による画像撮影がなされるごとに、異なる群（Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７; Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８; Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９）の光源（１０）の厳密に１つから光パルスが放射されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記カメラ（１）の前記視野領域（５）内に前記印刷物の前記所定の部分（３）の１区間が滞留するごとに、最高でも１回の画像撮影が行われることを特徴とする、請求項１６または請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
光源（１０）として発光ダイオード（Ｌ１からＬ９）を使用した場合、前記制御装置（１５、１６）による発光のために、該ダイオード（Ｌ１からＬ９）には大きさが継続動作用に許容される最大電流の何倍にも及ぶ短い電流パルスが印加され、該パルスの継続時間と間隔は、最大に許容される平均電力損を少なくとも超えないように調整されることを特徴とする、請求項１６から請求項１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記電流パルスの大きさは前記発光ダイオード（Ｌ１からＬ９）の許容される最大電流の５倍であることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の、移動中の印刷物の所定部分の画像を撮影する装置およびこのような装置の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷工程の監視のために、印刷される枚葉紙もしくは巻取紙の印刷内容の外側にカラーのテストパターンが印刷された調整用条片を備えることが一般的である。長手方向が印刷材の移送方向に対して横向きに位置するこの調整用条片は、その都度、印刷品質を特徴付ける特定のパラメータをそこで測定可能な、長手方向で周期的に反復される１組の測定区画を含んでいる。点検される印刷物がまだ印刷機内を移動中に、調整用条片の少なくとも一部の画像が撮影され、評価される。そのために特に備えられている調整用条片の代わりに、原則的には印刷内容、すなわち印刷材の印刷される有効領域の一部が撮影され、評価されることもできる。
【０００３】
従来技術文献には、調整用条片がデジタルカメラの視野領域を通って移動中に調整用条片の一部のデジタル画像がデジタルカメラで撮影される同種の装置が記載されている（例えば、特許文献１参照）。調整用条片がカメラの視野領域内に滞留中に、調整用条片を広域に照明するため、グロー放電ランプ、またはグローランプであるフラッシュライトが備えられている。画像の色選択評価を可能にするため、カメラはカラーカメラとして形成されている。色選択ビーム分割器によって、カメラに入射する光線の異なるスペクトル成分がそれぞれ赤、緑および青のスペクトル領域用に備えられている、異なる３つの画像センサに分割される。このようなカラーカメラは構造上高価であり、それに対応してコストがかかり、その上、感度でモノクロカメラに劣る。さらに、カラーカメラはそれぞれ、スペクトル的に所定の感受特性を有しており、これは外部からは変更可能でない。
【特許文献１】独国特許第１９５３８８１１号明細書
【０００４】
濃度計については別の従来技術文献から、測定箇所を時間的に連続して異なるカラーの発光ダイオード（ＬＥＤ）で照射し、反射光線を単一の、非色選択光電子センサ、すなわちシリコンフォトダイオードで受光する設計が公知である（例えば、特許文献２参照）。時間的に連続する、異なる照射段階で取得された信号から、反射光線のスペクトル成分に関する情報、ひいては測定箇所にある印刷カラーの色に関する情報が得られる。上記の文献に記載されている濃度計は勿論、３色の異なるカラーの発光ダイオードの光線がその構造によって直接的に、または導波管を利用して単一の測定ポイントに照射されることによって、単にほぼ点状の測定用に設計されたものである。さらに、この濃度計は単に、印刷物を印刷機から取り出した後の停止した印刷物での測定用に備えられたものであり、したがって、使用されるセンサのダイナミックレンジを最適に活用するために個々の照射段階を自由に選択できるオフライン動作用のものである。
【特許文献２】独国特許第１９６１７００９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、わずかな装置用の費用でカラー情報の取得が可能になり、さらに需要に応じて簡単に構成可能である、印刷機を移動中の印刷物の所定部分の画像を撮影する装置を製造することである。別の目的は、このような装置を適切に動作させる方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は本発明によって、請求項１の特徴を有する装置、もしくは請求項１３に記載の特徴を有する方法によって達成される。有利な実施形態はそれぞれの従属請求項２から１５、ないし１７から２０に記載されている。
【０００７】
本発明による装置は、非色選択式平型カメラが使用され、カメラの視野領域を異なるカラーの光線で照射可能である照明装置と組み合わせることを特徴としている。その上、この照明装置は光線が放射特性により、及び／又はフィルタリングにより群ごとに異なるカラーでカメラの視野領域に入射する複数群の光源を含んでいる。光源は各群のカラーが視野領域全体を照射するように規則的に配置されている。光源の配置の規則性は周期性を含むこともできるが、そうである必要は全くない。したがって例えば、各カラーの光源の出力に応じて、異なる間隔、すなわち光源の空間的密度を有する、異なる照射カラーを実現可能であろう。
【０００８】
光源は制御装置によって群ごとに順次起動可能であり、それによってカメラの視野領域を一連の異なるカラーの光パルスで照射可能である。異なるカラーの照射で連続して撮影された印刷物の同じ部分の画像から、その部分が印刷されたパターンの色成分に関する情報が得られる。それによって高価なカラーカメラを導入する必要がなくなるばかりではなく、光学式測定システムは相対的に高いモノクロカメラの感度によって高性能になる。その上、群の数、および各群の光線のスペクトル成分に関して光源を選択することによって、カメラに介入する必要なく、測定システムのスペクトル分解能を必要に応じて意図的にそれぞれの使用例に適応させることができる。
【０００９】
通常、印刷物上に備えられる調整用部分の冒頭に記載した条片の形状に適合させるには、個々の光源が直線的に、すなわち行形式に並置され、その際に等間隔に配置されることが好ましい。異なる光源群の数、および各群内の空間的密度に応じて、複数行からなる２次元的な配置も必要になることがあり、その際に行は互いにマトリクス状に配列し得るものであり、または長手方向に互い違いにずらすこともできる。このような配列によって特定の入射角を要求する測定基準はもはや正確には満たし得ないが、それは用途によっては必ずしも必要ではない。
【００１０】
照明装置の光源の配置パターンが周期的であり、整数の完全な周期からなっていることが特に有利であるが、それはこの場合、このような照明装置が基本的に周期性を継続しつつモジュール式に構成されたより大きいユニットへと連結されるからである。そのような周期性は、作製が簡単であるという理由で有利であるが、本発明はそれに限定されない。例えば、縁部で過度に低下しない照射光度を実現するため、縁部で光源の密度を高めることによって照射領域の縁部を特別に処理することが有意義である場合がある。
【００１１】
行形式の配列では、複数の光源の行もカメラの互いに対向する、異なる側からカメラの視野領域内に入射可能であり、複数の方向、特に印刷物の動きに対して前方および後方から一色の範囲内で照射することも、またカラーに応じて分類された、異なる方向からの照射、すなわち赤と青を前方から、緑を２倍の濃度で後方から照射することも可能である。
【００１２】
各スペクトル群の個々の光源の放射円錐を重複させることによって、一方では光線の強度は高まり、カメラの視野領域の照射の均一性が改良されるとともに、他方ではそれによって、個々の光源が故障しても測定システム全体が突然故障することがなくなり、部分的に光度が低下して動作を続行することが可能になる。したがって、色濃度を測定する際に、周知のように印刷物の印刷領域から反射する光線の光度は印刷されていない領域から反射する基準光度と相関される。基準光度が大域的ではなく、これも箇所に応じて測定されたものである場合は、入射光線の光度の局部的な低下はせいぜい達成可能な色濃度測定の精度に影響を及ぼすだけである。この場合、基準光度の局部的低下によって光源の故障を発見することさえ可能である。最小限の重複は、カメラの視野領域の各ポイントが各スペクトル群の異なる２つの光源によって直接照射されることによって得られる。
【００１３】
ほとんどの場合、利用可能な光源のスペクトル放射特性それ自体は、例えば特に色濃度のような印刷物の上記の関連で対象となるパラメータを特定する関連基準とは対応しないので、入射光線の所望のスペクトル成分をその都度もたらすには光源にカラーフィルタを接続する必要がある場合がある。
【００１４】
空間を必要とするために、異なるスペクトル群の全ての光源を交互に並置することが不可能である場合は、異なる方向から来る、異なるカラーの光束を１つ以上の色選択ビーム分割器によってカメラの視野領域への少なくともほぼ同じ方向へと偏向することが可能である。
【００１５】
発光半導体ダイオードはその寸法が小さいことで、高密度実装、ひいては個々の放射円錐の相互の広範囲の重複を達成可能であるので、光源として特に適している。このことは、高度の重複、およびひいては故障に対する安全性並びにカメラの視野領域の均質で集中的な照射を意味する。通常の発光ダイオードの他に、レーザダイオードも光源として適切である。その上、グローランプおよびハロゲングローランプも基本的に光源として適しており、充分に短い露光時間を実現するためにハロゲン光源ではカメラのシャッターを使用する必要があることがある。
【００１６】
光源の光線をカメラの視野領域に集束するために結像光学系を使用することによって、照明装置と印刷物との作動距離を増大させることができる。これは給紙印刷機のインライン測定に使用する場合に特に対象となるが、その理由はその場合、印刷材の移動の態様によって比較的大きい作動距離が必要であるからである。長手方向に延びる行形式の配置構成の光源の場合は、結像光学系を経費節減して実現するために円柱レンズが提供される。何故ならば、多数の光源用に、光源配列の最長寸法の方向に、すなわち行の場合はその長手方向に対応する長さで延在していなければならない、光路内に連続して配置された単一の、または場合によっては少数の円柱レンズが使用されるだけであるからである。したがって、相互に調整する必要のある様々な光学構成要素の数は、少数ですむ。
【００１７】
複数個の照明装置をより大きいユニットへとモジュール式に統合するためには、同じ種類の別の照明装置を横に並置した場合に、個々の照明装置のハウジングおよび照射層著の光学部品のホルダを個々の照明装置の光学部品が互いに隙間なく連続するように形成することが有利である。これには例えば、過渡領域での光線円錐を遮らないために、結像光学系のハウジングおよびホルダが長手方向に直角な横方向からの、もしくは横方向への、すなわち場合によっては隣接するモジュールから隣接するモジュールへの光線の進入および放出を妨害しないこと、または全く妨げないこと、および過渡領域でも適切な光源の間隔を保つことができるようにするため、横方向のハウジング壁を充分薄い寸法にするか、取り外し可能に設計しなければならないことが含まれる。後者は周期的な光源配置の場合は、過渡領域で周期性が保持された状態に留まることを意味する。
【００１８】
印刷物の移動方向に対して横向きの印刷物の幅のほぼ全体にわたって延在する狭い調整用条片を検知するために、視野領域が互いに隙間なく連続するか、またはわずかに重複することで、全体としてつながった視野領域が生ずるようにカメラモジュールを直線的に並置することが好ましい。このように統合されたカメラ配列の視野領域全体を照射するには、これも隙間なく連続するモジュール式の照明装置を適宜に組み合わせることが好ましい。カメラ配列の視野領域全体に沿った照射の均質性を保つために、この場合は並置によって、それぞれ個々の照明装置の異なるカラーの光源の規則的な配列パターンが損なわれずに継続されることが必要である。周期的なパターンの場合、このことは周期性の継続を意味する。さらに、この場合は個々の照明装置の同期的な起動が必要である。すなわち、１つのスペクトル群の光源全体が同時にスイッチオン/スイッチオフされなければならない。しかし同じ照明装置をより大きいユニットへとモジュール式に並置することは、必ずしもこれに対応するモジュール式のカメラ配列が前提とされるわけではない。それはむしろ、カメラの長さが対応して長い場合には、単一のカメラの視野領域を照射するために必要になることがある。
【００１９】
本発明の第２の態様は、本発明による装置を利用する方法にある。この方法の核心は、ちょうど視野領域内にある印刷物の所定部分の画像を撮影するために、カメラの視野領域を交互のスペクトル成分の光パルスで照射可能であるように、光源の個々の群を順次起動することである。
【００２０】
その際に、光パルスのスペクトル成分は基本的に光源からの異なるスペクトル群の同時起動によって調整することも可能であろうが、どの時点でも常に単一の光源群だけを起動することが好ましい。
【００２１】
印刷物が極めて急速に移動する場合は、対象となる印刷物の所定部分の同一の区間がカメラの視野領域内に留まっている間に異なる光源群の全てを連続的に起動し、その都度、画像を撮影することが困難であるか、不可能ですらある場合がある。しかし、それは実際には全く必要ない。むしろ、印刷工程の監視のためにも調整のためにも、単一の照射態様で問題の部分の各区間から単一の画像が撮影され、対象となる部分の連続する区間が滞留した場合に照明が周期的に交番することで、連続する、異なる区間での異なるカラーが検知されることで充分であると思われる。このアプローチは、例えば色濃度のような印刷物の当該パラメータが測定構造、すなわち調整用条片の連続する区間の間でさほど変化せず、したがって、このような変化にとって決定的な事象の時間定数はカメラの視野領域内に連続する区間が出現する時間間隔よりも大きいことが前提となる。その際に、調整用条片の１区間が出現するごとに画像を撮影することは必ずしも無条件に必要ではなく、例えば区間の時間間隔が画像の読み出しおよび処理の継続時間と比較して短すぎる場合は、幾つかの区間を見送ることも可能である。
【００２２】
発光ダイオードによって高い光度の光パルスを達成するため、高さが継続動作で許容される最大電流の数倍である電流パルスをダイオードに印加することが有利である。このパルスが熱の過負荷を生じない程度に適宜に短い限り、発光ダイオードは難なくこのような動作を乗り切る。発光ダイオードを損障させることなく大幅に高い光量をもたらすこのような過負荷の程度の基準値は継続動作での許容最大電流の５倍である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２４】
図１は本発明による装置、すなわち電子カメラ１および付属の照明装置２の好ましい実施形態の基本的な光学部品を簡略な形態で示している。その際に、複数個の同一のカメラ１、１０１、および２０１、並びにこれらにそれぞれ割り当てられた複数個の照明装置２、１０２、および２０２がモジュール式に並置されている。それぞれ１個のカメラと１個の照明装置とを含む複数のモジュール０、１００、および２００をより大きいユニットに組み合わせることがこのように可能であることは、本発明の特に有利な特性である。しかし先ず、カメラ１と照明装置２とを含むモジュール０を参照して個々のモジュールの構造およびその機能を説明する。
【００２５】
カメラ１は、測定区画４がこの場合も帯状の、図１には破線で示されているカメラ１の視野領域５を通って移動する間に、印刷物の所定の部分、例えば周期的に反復する多数の測定区画４の画像を撮影するようにされている。調整用条片３の移動方向は図１では矢印６で示されている。
【００２６】
カメラ１は平面画像センサ７を有するモノクロカメラである。このカメラによって捉えられた画像は画素の方形マトリクスから構成されており、各画素毎に入射光線の光度の尺度である電気信号が発信される。視野領域５を画像センサ７上に縮小して結像するため、対物レンズ８が備えられている。対物レンズ８の前にはさらに偏光フィルタ９を配置することができる。視野領域５が長手方向に延びた狭い条片である場合は、長さと幅の比率が通常はあまり大きくない方形画像センサの能動面全体が視野領域５の撮影に利用されるのではなく、この場合も比較的狭い条片だけが利用される。この場合は、画像の撮影後、このような条片だけが画像センサ７から読み出される。補足的に、光路もカメラ１のハウジングの一部（図１には図示せず）によって対応して狭められるので、光線は意図した視野領域５からしか画像センサ７に到達できない。
【００２７】
調整用条片３の１区間が視野領域５に滞留している間にカメラ１の視野領域５を照射するために、照明装置２が備えられている。これは調整用条片３をカメラ１で瞬時に撮影することを可能にするために、適切な瞬間に短い光パルスを放射する必要がある。照明装置２は発光ダイオード（ＬＥＤ）Ｌ１からＬ９の形式の多数の個々の光源１０を備えており、これらは等間隔に、直線的に、かつ周期的に並置されており、視野領域５上で位置合わせされている。その際に、発光ダイオードＬ１からＬ９によって構成される行の長手方向は視野領域５の長手方向と平行に延びている。
【００２８】
モノクロカメラ１でカラー情報を収集することができるようにするため、照明装置２は各々が別のスペクトル放射特性を有する複数群の光源１０を含んでいる。そこで、対応して異なる印刷がなされた調整用条片３の測定区画４を利用して印刷カラーのシアン、マゼンタ、およびイエローの色密度の測定を可能にするため、例えば発光ダイオードＬ１からＬ９の３つの異なる群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、Ｌ３−Ｌ６−Ｌ９は放射カラーの赤、緑、および青を備えることができる。さらに、調整用条片は連続的に発光ダイオードＬ１からＬ９の赤の群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、緑の群Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、および青の群Ｌ３−Ｌ６−Ｌ９によって照射され、照射されるごとにカメラ１によって調整用条片３の画像が撮影される。次に赤の光線の照射で撮影された画像内のそのカラーで印刷された測定区画４を利用して、印刷カラー、シアンの色濃度測定が行われる。印刷カラー、マゼンタおよびイエローの対応する色濃度測定もこれと同様に、そのカラーでそれぞれ印刷された測定区画４を利用して互いに別個に、緑もしくは青の光線の照射で撮影された画像内で行われる。
【００２９】
したがって発光ダイオードＬ１からＬ９は全てが同時にではなく、群ごとに逐次パルス式に起動される。そのことから、視野領域５は発光ダイオードＬ１からＬ９のそれぞれ個々のスペクトル群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、およびＬ３−Ｌ６−Ｌ９によって独自に完全に照射されなければならない必要性が生ずる。その際、発光ダイオードＬ１からＬ９は各スペクトル群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、およびＬ３−Ｌ６−Ｌ９内で独自に周期的な配列を構成し、各群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、およびＬ３−Ｌ６−Ｌ９内で各群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、およびＬ３−Ｌ６−Ｌ９の隣接する２つの発光ダイオードの光円錐が視野領域５の長手方向で重複するので、できるだけ均一な照射も望まれる。
【００３０】
ここで例にとったように、可視スペクトル領域を放射カラーの赤、緑、および青に３分割すると、第１の発光ダイオードＬ１は赤であり、第２の発光ダイオードＬ２は緑であり、第３の発光ダイオードＬ３は青であり、第４の発光ダイオードＬ４は再び赤である。同様のモジュール０、１００、および２００が並置されていることに鑑みて、照明装置２が各スペクトル群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、およびＬ３−Ｌ６−Ｌ９の整数の完全な周期を含んでいる必要があるので、前提とされている３色、赤、緑および青を有する例では、発光ダイオードＬ１からＬ９の配列は青の発光ダイオードＬ９で終端する。図１には青の発光ダイオードＬ３、Ｌ６、Ｌ９を用いて各スペクトル群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、およびＬ３−Ｌ６−Ｌ９の光源１０の放射円錐が視野領域５の長手方向で互いに重複することが概略的に示されている。
【００３１】
乗算によって総数が９個の発光ダイオードＬ１からＬ９がそこから生ずる３つという周期の数と同様に、３つというスペクトル群の数も例示したものであるに過ぎないことが理解されよう。さらに、光源（１０）の群は光量に関して対応する密度の別の群、またはあらゆる群よりも光量が少ないという理由から高い空間的密度で配置されることにより、光源（１０）の配置は依然として規則的なパターンを備えてはいるが、前述の種類の周期性は備えていないようにすることも可能であろう。
【００３２】
明解化のため、図示した重複は勿論、実際の好ましい範囲ではない。個々の発光ダイオードＬ１からＬ９の１つが故障した場合に、測定機能全体の故障が生じないようにするため、視野領域５の各ポイントは同じカラーの少なくとも２個の発光ダイオードＬ１からＬ９によって直接照射されなければならない。実際には、各ポイントは同じカラーの少なくとも３個の発光ダイオードＬ１からＬ９によって直接照射されることがさらに好ましい。
【００３３】
発光ダイオードＬ１からＬ９から放射される光線をカメラ１の視野領域５上で集束するために、２個の円柱レンズ１１Ａおよび１１Ｂからなる結像光学系が備えられており、光路内に連続的に配置される円柱レンズの数は必要に応じて変更できる。その際に、個々の発光ダイオードＬ１からＬ９ごとに独自のレンズ系ではなく、光源１０の行全体に沿って一体に延在する単一のレンズ系が必要とされることが有利である。さらに、その部分の数が個々の光源１０の数よりも少ない限りは、各円柱レンズ１１Ａおよび１１Ｂを少数の同一の、互いに同一面上に並置された部分から構成することも可能であろう。このことは、それぞれ個々の光源１０ごとに１個の独自のレンズ系と比較すると、常にある程度のコスト節減を意味するであろう。しかし、結像光学系の各レンズ１１Ａ、１１Ｂを一体に形成することが特に好ましい。
【００３４】
発光ダイオードＬ１からＬ９と結像光学系１１Ａ、１１Ｂとの間には、調整用条片３に入射する光線のスペクトル成分を、企図する測定用に有効な基準に適合させるために必要なフィルタ配列１２が備えられる。何故ならば、利用できる発光ダイオードの放射特性は通常はこの基準に少なくとも充分に正確には対応しないからである。発光ダイオードＬ１からＬ９の各群Ｌ１−Ｌ４−Ｌ７、Ｌ２−Ｌ５−Ｌ８、およびＬ３−Ｌ６−Ｌ９ごとにそれぞれ適合する種類のフィルタ、すなわち、フィルタ配列１２中にある、異なる種類のフィルタ、すなわち、異なる透過範囲を有し、発光ダイオードＬ１からＬ９の異なる放射カラーに対応して周期的に交番するフィルタが必要であることが理解されよう。したがってフィルタ配列１２は前記の規則的な周期で異なる種類のフィルタによって覆われる等間隔の開口を有する支持板からなっている。さらに、フィルタ配列１２は補足的に、印刷カラーの表面反射を除去するために色密度測定に必要な偏光フィルタを含むことができる。
【００３５】
発光ダイオードＬ１からＬ９は付属の制御電子素子も収納されるプリント基板１３によって担持される。この点については後に詳述する。
【００３６】
図１から分かるように、本発明による照明装置は複数個の同一の照明装置２、１０２、および２０２を直線的に連結することによってより大きいユニットへと構成するのに適している。図示した実施例では、これらの各照明装置２、１０２、および２０２はそれぞれカメラ１、１０２、もしくは２０２に割り当てられていて、付属する照明装置２、１０２、および２０２を有する各カメラ１、１０１、および２０１はそれぞれ画像撮影モジュール０、１００、もしくは２００を構成する。その際にカメラ１、１０１、および２０１の視野領域５、１０５、および２０５は互いに隙間なく連続しており、またはわずかに重複しているので、全体で個々の視野領域５、１０５、および２０５の長さの約３倍のつながった視野領域５、１０５、および２０５が生ずる。
【００３７】
互いに連結された照明装置２、１０２、および２０２は３倍の長さの単一の照明装置と全く同様に隙間なく、また均一に照射する必要がある。そのために、それぞれ個々の照明装置２、１０２、および２０２の光源１０はそれぞれ整数の周期、すなわち例示した場合には３つの周期を含んでおり、また、プリント基板１３の端部から双方の最も外側の発光ダイオードＬ１からＬ９までの間隔は発光ダイオードＬ１からＬ９の格子間隔の半分である。したがって２つのプリント基板１３を直接連結すると、発光ダイオードＬ１からＬ９の周期的な配列パターンが隙間なく、損なわれずに継続されることによって２倍の長さの統合された照明ユニットになる。
【００３８】
担持板が担持板１３と同じ長さを有するフィルタ配列１２にも意味的に同じことが当てはまる。円柱レンズ１１Ａおよび１１Ｂも同様に同じ長さを有している。その際にプリント基板１３、フィルタ配列１２、およびレンズ１１Ａおよび１１Ｂは、照明装置２の光学部品を隣接する照明装置１０２の光学部品に隙間なく連結することができるようにするため、側壁の少なくとも一部を取り外すことができるハウジング内に保持される。その際に、両側に別の照明装置２もしくは２０２が連結されている照明装置１０２の場合、両側が光学部品の領域で開放されていなければならず、一方、より大きいユニット２、１０２、２０２が一端に連結されている照明装置２および２０２の場合は、片側だけが開放されていればよい。明解にするために図１には図示していないハウジングも互いに正確に面一に位置合わせされた強固な連結のための適宜の機械的連結装置を備えていなければならない。このような連結装置の実現は専門家にはよく知られており、したがって説明は不要である。
【００３９】
それぞれ１個のカメラ１、１０１、および２０１、および１個の照明装置２、１０２、もしくは２０２がそれぞれともに画像撮影モジュール０、１００、もしくは２００を構成することが有利であるものの、単一のカメラに互いに同一の複数個の照明装置を割り当てることも考えられ、これはカメラの視野領域が大きすぎて、これをモジュール式に統合された多数の照明装置で照射することがコスト上より好ましい解決方法である場合には有用であり得る。
【００４０】
組み合わされたカメラ／照明装置モジュール０、１００、２００などを連結する目的は、その都度の必要に応じて全体で印刷材料の印刷可能な最大幅を覆う視野領域５、１０５、２０５などを有する充分な数のモジュール０、１００、２００などを備えることによって、共通の視野領域５、１０５、２０５などの長手方向での拡張を様々な種類の印刷機の異なる作動幅に適合させることにある。
【００４１】
図２は本発明による装置の電気構成図を示している。そこでカメラ１の画像センサ７にはカメラ制御装置１４が割り当てられ、これは画像データの収集を開始し、撮影された画像または部分画像を画像センサ７で読み出す。さらに照明装置２には発光ダイオードＬ１からＬ９の形式の光源１０の他に、照明制御装置１５も付属している。照明制御装置１５の目的は短期の起動、すなわち動作サイクル制御ユニット（シーケンサ）１６の対応する命令信号に応じて光源１０の群をスイッチオン/スイッチオフすることである。画像センサ７による画像の撮影、および画像センサ７からの画像の読み出しも動作サイクル制御ユニット１６によって起動される。
【００４２】
本来の画像処理、すなわち調整用条片３内での個々の測定区画４の認識、およびこの測定区画４の画像から点検対象である印刷物の特性データを取得することは対応する性能の画像処理コンピュータ（産業用ＰＣ）内でリアルタイムで行われ、これも動作サイクル制御ユニット１６と同様に、接続されているカメラ１、１０１、２０１など、および照明装置２、１０２、２０２などの数に関わりなく１つだけ存在する上位のシステムユニット１８の構成要素である。
【００４３】
核心をなす素子がマイクロコントローラである動作サイクル制御ユニット１６が照明装置１５およびカメラ制御装置１４に対する命令信号を適時に中断できるようにするため、動作サイクル制御装置は回転角センサ（エンコーダ）１９および光学スキャナ２０からセンサ信号を受信する。その際に回転角センサ１９は測定条片３の画像撮影時に点検対象の印刷物が圧力をかけて載置され、したがって周速が印刷物の移動速度に対応するローラの回転角を検知する。光学スキャナは印刷物上の所定のマークを検知するように特別に設計され、視野領域に入るとトリガ信号を発する簡単な構造の光電子センサである。測定条片３に対する前記マークの位置は判明しているので、動作サイクル制御ユニット１６は光学スキャナ２０のトリガ信号およびエンコーダ１９の回転角信号から、調整用条片３の１区間がいつの時点でカメラ１の視野領域５内に存在するかを判定することができ、対応する命令信号を照明装置１５およびカメラ制御装置１４に祖往診することによって適時に画像の撮影を始動することができる。
【００４４】
シーケンサ１６からカメラ制御装置１４もしくは照明制御装置１５への配線２１および２２はバスであり、これには単一のカメラ１の制御装置１４、もしくは単一の照明装置２の制御装置１５を接続できるだけではない。それどころか、これらのバス２１および２２は、全てが共通にシーケンサ１６によって起動されることができる多数の別のカメラ１０１、２０１など、もしくは別の照明装置１０２、２０２などに接続可能である。その上、図２にはさらに別のカメラ１０１およびさらに別の照明装置１０２、並びにバス２１および２２の継続部分が破線で示されている。さらに別のカメラ１０１、２０１などの制御装置はこの場合もバス２３に接続されており、撮影された画像は処理されるためにこのバスを介して画像処理コンピュータ１７に転送される。
【００４５】
カメラ１の視野領域５内に調整用条片３が一度滞留れば、シーケンサ１６が光源１０のスペクトル群全体を起動し、これに対応してカメラ１による多くの画像撮影が始動されることが基本的には可能であろう。しかしこれは照明装置２とカメラ１との動作速度に極めて高い要求を設定し、測定される印刷からの数が増大すれば、カラーごとに独自の画像を撮影しなければならないのでその要求が満たされることはほとんどない。
【００４６】
したがって、様々なカラーは好適にはカメラ１の視野領域５内に調整用条片３の様々な区間が連続して滞留した場合に順次測定される。これは、調整用条片３の１区間が到達するごとに、シーケンサ１６は単一のスペクトル群の光源１０だけをフラッシュライトを発するように起動し、単一の画像の撮影だけを開始することを意味している。したがって全てのカラーを測定するため、測定されるカラー数と同じ回数の撮影が行われる。個々のカラーのこのような順次の処理工程は周期的に反復される。したがって個々の各カラーの測定頻度は調整用条片３がカメラ１の視野領域５に出現する頻度よりも、測定対象のカラーの数に対応する係数だけ少ない。しかしそのために、比較的多数のカラーを高い精度で点検することができる。
【００４７】
それとの関連で言及すべきことは、照明にとって問題となるスペクトル範囲は決して可視波長領域に限定されないことである。このように、例えば選択的な黒の測定のために赤外線で照射することが必要であったり、印刷材料が光輝物質を含んでいる印刷物の点検にとって紫外線による照射が有利になったりする場合がある。境界が広い照明のスペクトル特性を必要に応じてそのつどの測定目的に適合させることが可能であることも本発明の特別な利点である。
【００４８】
さらに色濃度の測定を繰り返し引き合いに出すことは、本発明がそれにだけ適していることを意味するものではない。むしろ、スペクトル測光による色測定にも同様に適しており、様々なスペクトル群の光源１０を選択することによってスペクトル範囲およびスペクトル分解能をそのつどの測定目的に意図的に適応させることができる。その際に通常は、特定の時点で単一のスペクトル群の光源１０を起動させるだけではなく、重複によって入射光線のスペクトル成分を獲得するために複数のスペクトル群を同時に起動させることも基本的に問題になる。
【００４９】
光源１０の動作に関しては、一方では光源から放射されるフラッシュライトをその点灯中は調整用条片３がそれほど移動することがないように短く調整しなければならないだけではなく、他方では画像センサ７のダイナミックレンジを有効に活用するためにフラッシュライトが充分な光度を有していなければならない。この双方の要求基準は光源１０が所定の最高光度である場合は互いに矛盾し、したがって調整する必要がある。したがって基本的には、画像センサ７をできる限り短いフラッシュライトで充分に制御できるようにできる限り高い光度が望ましい。
【００５０】
光源が発光ダイオードＬ１からＬ９である場合は、電流が継続動作に許容される最大値を短期間だけ超えることによって光度が明らかに上昇する。このことは可能であるが、それは継続動作中の過度の電流による発光ダイオードＬ１からＬ９の破壊の原因は先ず熱に変換される電力損による熱過負荷に帰せられるからである。電流が極めて短いパルスの形式のみで供給されれば、発光ダイオードＬ１からＬ９が損傷することなく継続動作向けに特定された最大電流を大きく超えることができ、その際は勿論、平均の電力損が熱過負荷の閾値を超えないことが保証されなければならない。それとの関連で問題になる放射される光パルスの周波数では継続動作用に指定された最大電流の５倍から１０倍まで電流を上昇させることが可能であり、それによって画像センサ７の充分な制御に必要な光パルスの継続時間を明らかに短縮することができる。それによって印刷物の所定の最高速度で、対応して調整用条片３の高さへの要求基準、ひいては面積の必要性を低減することが可能である。
【００５１】
図１に示されている発光ダイオードＬ１からＬ９による光源１０の実現が決して唯一の可能性ではないことを明らかにするため、図３はグローフラッシュライト２４から２６による代替の実装を示している。フラッシュライト２４から２６は互いに同一であり、広帯域のほぼ白光を照射する。各フラッシュライト２４から２６の入力側にはそれぞれ異なるカラーフィルタ２７から２９が接続され、例えばライト２４には赤のフィルタ２７、ライト２５には緑のフィルタ２８、またライト２６には青のフィルタ２９が接続されている。
【００５２】
フィルタにかけられ、ひいてはスペクトル成分が異なる光束３０から３２は色選択ビーム分割器３３によってほぼ同じ方向、すなわちカメラの視野領域に向けられる。赤の光束３０および青の光束３２は、緑の光束３１が偏光せずにビーム分割器３３を透過することによって、異なる方向から来たビーム分割器３３の異なる限界面でほぼ同じ方向に偏光され、この方向はカメラの視野領域の方向である。光路内にはビーム分割器３３の後に結像光学系３４がさらに備えられている。
【００５３】
光学ビーム分割器の動作態様自体は公知であり、したがって説明の必要はない。ビーム分割器３３を使用する理由は、発光ダイオードＬ１からＬ９と比較してグローランプ２４から２６の寸法が大きいので、グローランプ２４から２６がそのように高い実装密度に達することが決してないからである。したがってランプ２４から２６、およびフィルタ２７から２９を、それらのビームが互いに平行に共通の目標領域に向けられるほど互いに狭く配列することはできないであろう。図１を参照して前述した発光ダイオードを有する実施形態と同様に、この場合も３色の異なる光色の数は純然たる例として理解されるべきであり、特許の保護範囲も決して限定されるものではない。
【００５４】
図１を参照して記載した光源１０として発光ダイオードＬ１からＬ９を有する実施形態は特に好適ではあるが、本発明は決して特定の種類の光源１０の使用に限定されるものではなく、前述のグローランプ２４から２６としての光源１０の代替実施形態によっても構築される。勿論、図３を参照して記載した、異なるカラーの光束の共通の目標方向への偏光自体は使用される光源の種類によって左右されるものではない。したがって、グローランプ２４から２６を例えばそのつど一様の光色の発光ダイオード行で代用することもできよう。それによって、ビーム分割器に起因する損失を予測すれば、各色の発光ダイオードの実装密度、ひいては各色の光度は図１に示された配列と比較してほぼ３倍だけ高まる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による装置の一実施形態の基本的な光学部品の簡略斜視図である。
【図２】本発明による装置の電気構成図である。
【図３】本発明に使用可能な照明装置の代替実施形態の概略横断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  カメラ
２  照明装置
３  印刷物の部分
５  視野領域
１０  光源
１１Ａ  結像光学系
１１Ｂ  結像光学系
１５  制御装置
１６  制御装置
【図１】
2005244953.tif 000003
【図２】
2005244953.tif 000004
【図３】
2005244953.tif 000005