(57)【要約】【課題】セルの内壁からの反射光の影響を削除し、正確にセルの形状を測定することができるグラビア版セル形状測定装置を提供する。【解決手段】グラビア版セル形状測定装置には、偏光角度変更手段２０を備えたカメラ顕微鏡２が備えられ、それぞれ異なる偏光角度で複数枚のセル画像を撮像する。グラビア版セル形状測定装置がセルの形状を測定する際は、撮像した複数枚のセル画像の中から、画像の平均輝度が一定値以上のセル画像を合成して一枚の合成画像を生成し、生成した合成画像を用いてセルの形状を測定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラビア印刷で使用するグラビア版に彫刻されたセルの画像であるセル画像を撮像し、撮像した前記セル画像からセル形状を測定するグラビア版セル形状測定方法において、前記グラビア版セル形状測定方法は、
ステップ（ａ）：偏光角度を変えて前記グラビア版の同一箇所のセルを撮像し、複数枚の前記セル画像を取得するステップ、
ステップ（ｂ）：前記ステップ（ａ）で取得した複数枚の前記セル画像を合成し、一枚の合成画像を生成するステップ、
ステップ（ｃ）：前記ステップ（ｂ）で生成した合成画像からセルの形状を測定するステップ、
を備えていることを特徴とするグラビア版セル形状測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のグラビア版セル形状測定方法において、前記ステップ（ｂ）において前記合成画像を生成する際は、前記ステップ（ａ）で取得した複数枚の前記セル画像の中から、予め設定された値以上の平均輝度を有する前記セル画像のみを選択し利用することを特徴とするグラビア版セル形状測定方法。
【請求項３】
グラビア印刷で使用するグラビア版に彫刻されたセルの画像であるセル画像を撮像し、撮像した前記セル画像からセル形状を測定するグラビア版セル形状測定装置であって、
前記グラビア版セル形状測定装置は、
偏光素子を操作し偏光角度を変更する偏光角度変更手段を備えたカメラ顕微鏡と、
前記カメラ顕微鏡の前記偏光角度変更手段によって偏光角度が変更されるごとに、前記セル画像を撮像し、それぞれ異なる偏光角度で撮像された複数枚の前記セル画像を取得する画像撮像手段と、
前記画像撮像手段が取得した複数枚の前記セル画像を合成することで、一枚の合成画像を生成する画像合成手段と、を備え、
前記画像合成手段が生成した前記合成画像から前記セルの形状を測定することを特徴とするグラビア版セル形状測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載のグラビア版セル形状測定装置であって、前記グラビア版セル形状測定装置に備えられた前記画像合成手段は、前記画像撮像手段が取得した複数枚の前記セル画像の中から、予め設定された値以上の平均輝度を有する前記セル画像のみを選択して、前記合成画像を生成する手段であることを特徴とするグラビア版セル形状測定装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のグラビア版セル形状測定装置において、前記カメラ顕微鏡が有する前記偏光素子はアナライザまたはポラライザであって、前記偏光角度変更手段は、アナライザまたはポラライザを物理的に回転させることで、偏光角度を変更する手段であることを特徴とする前記グラビア版セル形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラビア印刷で使用される円筒状のグラビア版に形成されたセルの形状を測定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラビア印刷では、セルと呼ばれる非常に細かな凹状のくぼみが円筒状のグラビア版に形成され、このセルからウェブに転移したインキの網点で印刷絵柄が構成される。
【０００３】
円筒状のグラビア版にセルを形成する方式としては、エッチング方式、彫刻方式やレーザ方式など様々な方式があるが、いずれにしても、セルの面積と深さで網点の階調が再現されるため、グラビア印刷の印刷品質おいて、セルの形状は重要なファクターとなる。
【０００４】
そこで、彫刻方式で円筒状のグラビア版にセルを形成するときに、円筒状のグラビア版にテスト彫刻したセルの画像から体積を算出し、所望したセルの体積になるように彫刻条件を補正することで、セルの品質を管理する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
加えて、特許文献２では、セルの画像から得られるセルの輪郭線が途切れている場合であっても、自動または半自動で、セルの体積を測定できるシステムも開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１３８４４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、セルの内壁からの反射光が強く、この反射光によってセルの画像の一部が欠落している場合、正確にセルの輪郭線を抽出できずに、正確なセルの体積を測定できない問題があった。
【０００６】
図１は、セルの内壁からの反射光が強い場合に得られるセルの画像を示した図で、図１（ａ）はセルの画像で、図１（ｂ）は図１（ａ）の画像から抽出したセルの輪郭線である。
【０００７】
図１（ａ）に示しているように、セルの箇所はセルの土手よりも輝度が低いため、セルの白黒画像においてセルの箇所は黒く表示される。しかし、セルの内壁からの反射光の輝度が強いと、セルの土手と反射光の輝度の差がなくなり、反射光の箇所が黒く表示されない箇所（例えば、図１（ａ）の矢印の箇所）が発生する。
【０００８】
上述した状態で、セルの形状を測定するために、セルの輪郭線を抽出すると、図１（ｂ）で示したように、図１（ａ）から抽出されるセルの輪郭線は、いびつな形状になってしまい、図１（ｂ）の輪郭線から算出されるセルの体積に誤差が生じてしまう。
【０００９】
上述の問題を鑑みて、本発明は、セルの内壁からの反射光の影響を排除することで、正確にセルの形状を測定することができるグラビア版セル形状測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決する第１の発明は、グラビア印刷で使用するグラビア版に彫刻されたセルの画像であるセル画像を撮像し、撮像した前記セル画像からセル形状を測定するグラビア版セル形状測定方法において、前記グラビア版セル形状測定方法は、
ステップ（ａ）：偏光角度を変えて前記グラビア版の同一箇所のセルを撮像し、複数枚の前記セル画像を取得するステップ、
ステップ（ｂ）：前記ステップ（ａ）で取得した複数枚の前記セル画像を合成し、一枚の合成画像を生成するステップ、
ステップ（ｃ）：前記ステップ（ｂ）で生成した前記合成画像からセルの形状を測定するステップ、
を備えていることを特徴とする。
【００１１】
更に、第２の発明は、前記ステップ（ｂ）において前記合成画像を生成する際は、前記ステップ（ａ）で取得した複数枚の前記セル画像の中から、予め設定された値以上の平均輝度を有する前記セル画像のみを選択し利用することを特徴とする。
【００１２】
更に、第３の発明は、グラビア印刷で使用するグラビア版に彫刻されたセルの画像であるセル画像を撮像し、撮像した前記セル画像からセル形状を測定するグラビア版セル形状測定装置であって、前記グラビア版セル形状測定装置は、偏光素子を操作し偏光角度を変更する偏光角度変更手段を備えたカメラ顕微鏡と、前記カメラ顕微鏡の前記偏光角度変更手段によって偏光角度が変更されるごとに、前記セル画像を撮像し、それぞれ異なる偏光角度で撮像された複数枚の前記セル画像を取得する画像撮像手段と、前記画像撮像手段が取得した複数枚の前記セル画像を合成することで、一枚の合成画像を生成する画像合成手段と、を備え、前記グラビア版セル形状測定装置は、前記画像合成手段が生成した前記合成画像から前記セルの形状を測定することを特徴とする。
【００１３】
更に、第４の発明は、第３の発明に記載のグラビア版セル形状測定装置であって、前記グラビア版セル形状測定装置に備えられた前記画像合成手段は、前記画像撮像手段が取得した複数枚の前記セル画像の中から、予め設定された値以上の平均輝度を有する前記セル画像のみを選択して、前記合成画像を生成する手段であることを特徴とする。
【００１４】
更に、第５の発明は、第３の発明または第４の発明に記載のグラビア版セル形状測定装置において、前記カメラ顕微鏡が有する前記偏光素子はアナライザまたはポラライザであって、前記偏光角度変更手段は、アナライザまたはポラライザを物理的に回転させることで、偏光角度を変更する手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、偏光角度を変えて撮像することで、カメラ顕微鏡のカメラが受光する光の位相が変更されるため、撮像される前記セル画像に発生する反射光の位置も画面上で変更される。
よって、偏光角度を変えて撮像した複数枚の前記セル画像を合成することで、撮像した前記セル画像に、セルの内壁からの反射光によって、セルの画像の一部が欠落していた場合であっても、他の前記セル画像で補間されるため、正確にセルの形状を測定することができる。
【００１６】
また、前記セル画像を合成するときに、予め設定された値以上の平均輝度を有する前記セル画像のみを選択し使用することで、偏光角度を変えて撮像した前記セル画像において、セルとセル以外の箇所のコントラストが非常に小さい画像（例えば、全面が黒い画像）を使用することはなく、セルの形状を誤測定することはなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ここから、本発明に係るグラビア版セル形状測定装置について、図を参照しながら詳細に説明する。図２は、本発明に係るグラビア版セル形状測定装置をグラビア版彫刻機５に設置したときの図である。
【００１８】
図２に示したグラビア版セル形状測定装置は、グラビア版彫刻機５の彫刻ヘッドによってグラビア版４に彫刻されたセルを、偏光特性を有する偏光素子（アナライザやポラライザ）を備えたカメラ顕微鏡２で撮像し、カメラ顕微鏡２が撮像したセルの画像（例えば、図１の（ａ））をコントローラ１が解析し、セルの画像に含まれる各セルの形状（ここでは、セルの面積・体積）を測定し、測定結果（セルの画像や面積・体積の値）をモニター３２に表示する装置である。
【００１９】
本発明に係るグラビア版セル形状測定装置は、セルの形状を測定するときに、グラビア版４の同一箇所を、カメラ顕微鏡２の偏光角度を変えて撮像することで得られる複数枚のセルの画像を合成することで、ほぼ、完全なセルの画像を合成し、合成したセルの画像（以下、セル合成画像）からセルの形状を測定する。
【００２０】
図３は、図２で示したグラビア版セル形状測定装置のブロック図である。図３で示したように、グラビア版セル形状測定装置は、グラビア版４の表面を拡大してセルを撮像するカメラ顕微鏡２と、カメラ顕微鏡２に接続されたコンピュータ装置であるコントローラ１と備え、コントローラ１には、カメラ顕微鏡２を利用しセルの画像を撮像する画像撮像手段１０、画像撮像手段１０が撮像した複数枚のセルの画像を合成する画像合成手段１１、画像を記憶する画像記憶手段１３、画像合成手段１１が合成したセル合成画像を解析し、セルの輪郭を抽出してセルの形状を測定するセル形状測定手段１２、カメラ顕微鏡２の位置を移動させる機械系制御手段１４を備えている。
【００２１】
加えて、グラビア版セル形状測定装置には、カメラ顕微鏡２が撮像した画像などを表示するモニター３２と、機械系制御手段１４によって制御され、カメラ顕微鏡２の高さ方向の位置を移動させる高さ方向移動機構３０と、カメラ顕微鏡２が設置されているベース３１ａの幅方向の位置を移動させる幅方向移動機構３１が備えられている。
【００２２】
高さ方向移動機構３０は、幅方向移動機構３１全体を高さ方向に移動させる機構で、モータとボールネジを組み合せた機構などで実現される。
グラビア版セル形状測定装置が高さ方向移動機構３０を備えることで、グラビア版４をグラビア版彫刻機５に設置するときにカメラ顕微鏡２を退避させたり、グラビア版４の円周が異なる場合でも対応が図れる。
【００２３】
また、幅方向移動機構３１は、図１のカメラ顕微鏡２が設置されているベース３１ａをグラビア版４の幅方向に移動させる機構で、モータとボールネジを組みあせた機構、あるいはリニアガイドなどで実現される。
グラビア版セル形状測定装置が幅方向移動機構３１を備えることで、グラビア版４の幅方向において、任意の場所のセルの形状を測定することができる。
【００２４】
カメラ顕微鏡２には、ピント合わせのため微調整機構、光学顕微鏡、ＣＣＤカメラおよび光源などが備えられている。光学顕微鏡の倍率は２０倍程度の倍率が適しており、光学顕微鏡で撮像された光学画像はＣＣＤカメラでデジタル画像に変換され、変換されたデジタル画像がコントローラ１に取り込まれる。
【００２５】
加えて、カメラ顕微鏡２には、カメラ顕微鏡２に組み込まれた偏光素子を操作して、偏光角度を変更する偏光角度変更手段２０が備えられ、グラビア版上の同じ箇所を異なる偏光角度で撮像することができる。
本実施の形態では、偏光角度変更手段２０は偏光素子を回転させるモータ（例えば、小型のステッピングモータ）を備え、コントローラ１からの指示を受け、このモータが偏光素子（アナライザ、または、ポラライザ）を自動で回転させ、偏光素子（アナライザ、または、ポラライザ）を通過する偏光の角度を変更する。
なお、偏光素子を回転させる機構は、手動で回転させる機構であってもよい。
【００２６】
コントローラ１に備えられた画像撮像手段１０は、グラビア版セル形状測定装置のオペレータの操作によって、カメラ顕微鏡２から入力されたデジタル画像（ここでは、グラビア版４のセルの画像）をコントローラ１に取り込む手段で、ビデオキャプチャーボードなどのコントローラ１に内蔵される画像入力ボードなどのハードウェア資源と、コントローラ１に組み込まれたＣＰＵを動作させるコンピュータプログラムで実現される。
【００２７】
コントローラ１の画像撮像手段１０には、カメラ顕微鏡２の偏光角度を変更する手順が予め定められ、この手順に従いカメラ顕微鏡２の偏光角度を変更するごとに、グラビア版セル形状測定装置のオペレータによってカメラ顕微鏡２のピントが調整され、オペレータの指示で、画像撮像手段１０は、カメラ顕微鏡２が撮像しているセルの画像を取り込み、取り込んだセルの画像を画像記憶手段１３に記憶する。
【００２８】
例えば、カメラ顕微鏡２の偏光角度変更手段２０が、カメラ顕微鏡２に組み込まれたアナライザを回転させる手段であるときは、画像撮像手段１０は、０度から３６０度まで４５度刻みでアナライザを回転させ、アナライザを回転させるごとに、カメラ顕微鏡２が撮像したセルの画像が画像記憶手段１３に記憶される。
【００２９】
なお、画像撮像手段１０が取り込んだセルの画像をコントローラ１の内部に記憶する手段である画像記憶手段１３は、フラッシュメモリなどの半導体メモリやハードディスクなどの磁気記憶装置などで実現される。
【００３０】
画像合成手段１１は、カメラ顕微鏡２の偏光角度を変更するごとに、グラビア版上の同じ箇所を撮像することで得られる複数枚のセルの画像を合成して、一枚のセル合成画像を生成する手段である。
画像合成手段１１はセル合成画像を生成する際は、画像記憶手段１３に記憶され、各セルの画像ごとに平均輝度を演算し、ある一定以上の輝度を持ったセルの画像を選択し使用する。
【００３１】
図４の（ａ）から（ｃ）のそれぞれは、カメラ顕微鏡２の偏光角度を３通りに変更したときに撮像されたセルの画像の一例を示した図である。図４で示した３つのセルの画像において、図４（ｃ）のセルの画像は、平均輝度が一定以上の輝度を持った画像でない、すなわち、セルの形状が明確でない画像であるため使用せず、図４（ａ）及び図４（ｂ）のみを合成する。
【００３２】
画像合成手段１１がセルの画像を合成するときは、合成に使用するセルの画像全体について、Shading補正による輝度の平滑化や、メディアンフィルターを用いた版面傷のぼかし処理などを実施した後、判別分析法など用いて、セルの画像を二値化処理、すなわち、多階調のセルの画像を２階調のセルの画像に変換する。
【００３３】
図４を参照すればわかるように、セルの画像は黒く表示されるため、画像合成手段１１が二値化処理したセルの画像を合成するときは、合成に使用するセルの画像の同じ位置の画素をそれぞれ比較し、輝度が最小の画素を抽出して合成する。
【００３４】
図５は、画像合成手段１１が図４（ａ）と図４（ｂ）とを合成して得られるセル合成画像を示した図で、図５（ａ）はセル合成画像、図５（ｂ）はセル合成画像から抽出したセルの輪郭線である。図５（ａ）を参照すればわかるように、反射光に伴う、図４（ａ）のセルの右上と、図４（ｂ）のセルの右下にあったセルの欠落部分は、双方のセルの画像によって補われ、図５（ａ）ではほぼ完全なセルの形状が得られている。
【００３５】
また、図５（ｂ）を参照すればわかるように、図５（ｂ）で示したセルの輪郭線には、図１（ｂ）に図示したような欠落部の輪郭線はなくなり、精度よくセルの形状を測定することができる。
【００３６】
セル形状測定手段１２は、画像合成手段１１が生成したセル合成画像から、セルの輪郭線を抽出し、抽出したセルの輪郭線からセルの形状を測定する手段で、図５（ａ）のように、チャネルによって、印刷方向で連結しているセルである場合には、チャネルの極小点位置を特定し、極小点位置で連結セルを分割する機能を備えている。
なお、セル形状測定手段１２は、本出願人が既に特許文献３で開示している技術を利用し、コントローラに組み込まれた画像処理ボードなどのハードウェア資源と、コントローラ１のＣＰＵを動作させるコンピュータプログラムで実現している。
【００３７】
ここから、図を参照しながら、グラビア版セル形状測定装置がセルの形状を測定する一連の動作について詳細に説明する。図６は、セルの形状を測定する一連の動作手順を示したフロー図である。
【００３８】
この手順の最初のステップＳ１は、グラビア版４のセルの形状を測定する場所にカメラ顕微鏡２の位置を設定するステップである。このステップでは、グラビア版セル形状測定装置に備えられた高さ方向移動機構部３１及び幅方向移動機構部３２を、自動又は手動で動作させることで、セルの形状を測定する場所にカメラ顕微鏡２の位置は設定される。
【００３９】
次のステップＳ２は、セルの画像を撮像するステップである。このステップでは、カメラ顕微鏡２の光学顕微鏡２０のピントが、オペレータによってグラビア版４の表面に合わせられ、コントローラ１の画像撮像手段１０は、カメラ顕微鏡が撮像しているセルの画像を取り込み、例えば、図１（ａ）で図示しているような、多階調（例えば、２５６階調）の濃淡白黒画像であるセルの画像を画像記憶手段１３に記憶する。
【００４０】
次のステップＳ３は、カメラ顕微鏡２の偏光角度を変更するステップである。このステップで、カメラ顕微鏡２の偏光角度を変更するときは、カメラ顕微鏡２の偏光角度変更手段２０がコントローラ１もしくはオペレータによって操作され、カメラ顕微鏡２の偏光角度が所定の値に偏光され、ステップＳ２に戻る。
また、このステップで、偏光角度を変更しない場合は、ステップＳ４に進む。
【００４１】
次のステップＳ４は、画像合成手段１１がセル合成画像を生成するときに使用するセルの画像を取捨選択するステップである。このステップでは、ステップＳ２からステップＳ３が繰り返し実行されることで得られる複数枚のセルの画像の中から、平均輝度がある閾値以上のセルの画像が、セル合成画像に使用するセルの画像として選択される。
【００４２】
次のステップＳ５は、画像合成手段１１がセルの画像を合成し、セル合成画像を生成するステップである。このステップにおいては、ステップＳ４で選択したすべてのセルの画像において、Shading補正による輝度の平滑化や、メディアンフィルターを用いた版面傷のぼかし処理等が実施した後、判別分析法など用いて、多階調の表面画像を２階調のセルの画像に変換する。
そして、合成に使用するセルの画像の同じ位置の画素をそれぞれ比較し、輝度が最小の画素を抽出して合成することで、セル合成画像を生成する。
【００４３】
次のステップＳ６は、セル形状測定手段１２が、ステップＳ５で生成したセル合成画像からセルの形状を測定するステップである。ステップＳ５で生成したセル合成画像は、モフォロジー処理（morphological operation）が施され、細かいノイズが除去された後、エッジ検出処理でセルの輪郭は抽出され、彫刻針角度毎に、セルの幅の最大値に対する断面積が書き込まれたテーブルを予め用意しておくなどして、撮像した画像一つ一つのセルの面積や体積をセルの形状として測定する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】セルの内壁からの反射光が強い場合に得られるセルの画像を示した図。
【図２】グラビア版セル形状測定装置をグラビア版彫刻機に設置したときの図。
【図３】グラビア版セル形状測定装置のブロック図。
【図４】カメラ顕微鏡の偏光角度を変えて撮像したセルの画像の一例を示した図。
【図５】セル合成画像を示した図。
【図６】セルの形状を測定する一連の動作手順を示したフロー図。
【符号の説明】
【００４５】
１  コントローラ
１０  画像撮像手段
１１  画像合成手段
１２  セル形状計測手段
２  カメラ顕微鏡
２０  偏光角度変更手段
４  グラビア版
【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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