JP2000241357A - 印刷物汚れ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速で走行するウエブに印刷された絵柄の撮
影が可能なカメラを用いた印刷物の汚れ検査装置を提供
する。 【解決手段】 同一絵柄が印刷され高速で走行するウエ
ブ１を撮像する三板式ラインセンサカメラ６と、この三
板式ラインセンサカメラ６の撮像した画像を解析して絵
柄の汚れを検出する汚れ検出部９と、を備え、三板式ラ
インセンサカメラは６、第１傾斜面で入射光の青色を反
射し、この第１傾斜面と直交する第２傾斜面で第１傾斜
面を通過した光の赤色を反射し、第１傾斜面と第２傾斜
面とを通過した緑色を出射する直角形三色分光プリズム
と、青色、赤色、緑色を受光するそれぞれのラインセン
サとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同一絵柄が印刷さ
れ高速で走行するウエブの印刷汚れを検出する印刷物汚
れ検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】同一絵柄が印刷され高速に走行するウエ
ブの印刷汚れを検出するため絵柄を撮像するイメージセ
ンサとしてラインセンサが用いられる。これは、ライン
センサの幅方向と直角方向に被写体をカメラに対して相
対的に移動することにより１次元のラインセンサにより
２次元の画像を得ることができるからである。モノクロ
の画像を得る場合は輝度を検知する１個のラインセンサ
を用いればよいが、カラー画像を得るためには幾つかの
方法が用いられている。従来、印刷物汚れ検査装置に用
いられていたカメラは３色１ラインＣＣＤカラーセンサ
を使用したもの、または３色３ラインＣＣＤカラーセン
サを使用したものであった。

【０００３】図７は３色１ラインのＣＣＤカラーライン
センサを使用したカメラの構成を説明する図である。レ
ンズを通過した光を３色１ラインカラーＣＣＤ（Charge
Coupled Device)でＲＧＢ（赤，緑，青）の色を取り出
し、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号として出力する。３色１ラ
インカラーＣＣＤは図示するようにＲ，Ｇ，Ｂを検出す
る受光素子がこの順に繰り返し配置された構造となって
いる。

【０００４】図８は３色３ラインのＣＣＤカラーライン
センサを使用したカメラの構成を説明する図である。３
色３ラインカラーＣＣＤは図示するように、Ｒ，Ｇ，Ｂ
それぞれの色を検出する受光素子のラインセンサＲ，
Ｇ，Ｂが配置されている。Ｒラインセンサ、Ｇラインセ
ンサ、Ｂラインセンサの出力が同時に出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の各技術には以下
の問題点がある。 図７の３色１ラインのＣＣＤカラーラインセンサで
は、１列のＣＣＤ上にＲ，Ｇ，Ｂの３色を検出する受光
素子が繰り返して配置されているため、空間色分解能が
悪い。また被写体エッジ部のモニター画面上の再現性の
忠実度が悪い。さらに高速で作動するＣＣＤセンサが得
難いため，高速で走行するウエブに印刷された絵柄の汚
れを精度よく検出することが困難であった。 図８の３色３ラインのＣＣＤカラーラインセンサで
は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色が同一線上にないため、ラインセ
ンサと直角方向にカメラと被写体が相対運動をしている
ときの画像を再生する際、３色間のずれが生ずる。これ
はＲ，Ｇ，Ｂ３色のＣＣＤ位置が異なるため、各ＣＣＤ
の映している被写体の場所が異なっていることによる。
さらに高速で作動するＣＣＤセンサがないため、高速で
走行するウエブに印刷された絵柄の汚れを精度よく検出
することが困難であった。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、高速で走行するウエブに印刷された絵柄を精度
よく撮像可能なカメラを用いた印刷物の汚れ検査装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明では、同一絵柄が印刷され高速で走行す
るウエブを撮像する三板式ラインセンサカメラと、この
三板式ラインセンサカメラの撮像した画像を解析して絵
柄の汚れを検出する汚れ検出部と、を備え、前記三板式
ラインセンサカメラは、第１傾斜面で入射光の青色を反
射し、この第１傾斜面と直交する第２傾斜面で第１傾斜
面を通過した光の赤色を反射し、第１傾斜面と第２傾斜
面とを通過した緑色を出射する直角形三色分光プリズム
と、前記青色、前記赤色、前記緑色を受光するそれぞれ
のラインセンサとを有する。

【０００８】ラインセンサでは被写体を左から右に走査
してこの１次元の映像を得るが、被写体を相対的に走査
方向と直角方向に移動させると、現在得られた１次元画
像とこの前に得られた１次元画像とは異なったものとな
る。このようにして繰り返し得られる１次元画像を得ら
れた順に上下方向に並べることにより２次元画像を得る
ことができる。なお、ＲとＢの１次元画像はプリズムで
１回反射しているが、上記のような方法で得られる２次
元画像は反転しない正常な画像となる。またラインセン
サは分光された色の輝度が検出できればよいので、モノ
クロラインセンサでよく、モノクロラインセンサの高速
なものは低価格で市販されている。被写体の同一位置か
らの光を三色にプリズムで分光しているので色ずれもな
い。かかる三板式ラインセンサカメラにより得られた画
像を汚れ検出部では汚れのない正常な画像と比較して差
異があれば汚れと判定する。

【０００９】請求項２の発明では、前記直角形三色分光
プリズムは、直角二等辺三角形の一方の等辺に青色を反
射する被膜を付着し、他方の等辺に赤色を反射する被膜
を付着した主プリズムと、前記一方の等辺に主プリズム
の底辺に直角方向に取付けられ、前記底辺に平行な光が
一方の等辺を通過し他方の等辺で反射し底辺より外側に
出るまでの通過経路と同じ長さの第１副プリズムと、前
記他方の等辺に底辺と平行に取付けられ、前記他方の等
辺で反射して底辺より外側に出るまでの通過経路と同じ
長さの第２副プリズムと、を備えている。

【００１０】かかる構成により、第１副プリズムの出射
面、主プリズムの出射面、第２副プリズムの出射面は、
一方の等辺への入射点からの光経路長が等しくなり、こ
れらの面から同じ距離の位置に各ラインセンサを設定す
ればよいので、アライメントの調整が容易となる。

【００１１】請求項３の発明では、前記三板式ラインセ
ンサカメラには、前記ウエブの垂直線に対し４５度傾斜
した第１ミラーと、この第１ミラーに対して直交して配
置され第１ミラーの反射像を反射する第２ミラーとから
なる光学系の第２ミラーの像が入射される。

【００１２】第１ミラーで入射光を直角に反射し、第２
ミラーで更に直角に反射するので、出射光は入射光の方
に逆戻りする。この出射光を三板式ラインセンサカメラ
に導くような光学系とすることにより、被写体とカメラ
との距離を大幅に短縮することができる。このように短
縮することができるため、カメラの対物レンズとして広
角レンズを使用しなくても、焦点距離の長い標準レンズ
を使い視野を広くすることができるので、広範囲にわた
りひずみのない画像を得ることができる。また装置をコ
ンパクトにすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の実施形態の構成を示
す図である。ウエブ１には図示しない版胴等により同一
絵柄が繰り返し印刷されている。ローラ２はウエブ１を
高速で矢印方向に搬送する。ローラ２の１つにはその軸
に直結して、または歯車を介してエンコーダ３が設けら
れ回転角度を検出しパルスとして出力する。照明装置５
は蛍光灯などが用いられ、三板式ラインセンサカメラ６
が撮像するエリアを照射する。撮像エリアの反射光は第
１ミラー７で直角に反射され、さらに第２ミラー８で直
角に反射されて三板式ラインセンサカメラ６に入射され
る。これによりカメラ６と撮像エリアとの距離を大幅に
短縮することができる。印刷汚れ検査装置９はエンコー
ダ３の出力からウエブ１の絵柄を取込み、基準絵柄と比
較して、絵柄の印刷汚れを検出する。

【００１４】図２は印刷汚れ検査装置９の構成を示すブ
ロック図である。画像生成部１０は三板式ラインセンサ
カメラ６で撮像さた画像信号のシェーディング補正を行
なう。またエンコーダ３の信号より、ウエブ１の走行方
向の絵柄を読み取り一定周期を有する絵柄信号に変換す
る。標準画像格納メモリ１１には、印刷汚れのない絵柄
の画像が格納さている。この標準画像は予め印刷汚れの
ない絵柄の画像を撮像したものでよいが、現在撮像した
画像に印刷汚れがない場合、その画像に更新するように
してもよい。比較部１２は現在撮像した画像と標準画像
を比較しその差を検出する。汚れ判定部１３は差がない
場合は、印刷汚れなしとし、差が有る場合その差が印刷
汚れか判定する。

【００１５】図３は三板式ラインセンサカメラ６の光学
系を示す図である。２１はレンズで被写体からの光を集
光する。２２は直角形三色分光プリズムで、主プリズム
２３と第１副プリズム２４、第２副プリズム２５から構
成されている。主プリズム２３は断面が直角二等辺三角
形の三角柱で、入射側を一方の等辺２３ａ、出射側を他
方の等辺２３ｂとし、２３ｃを底辺とする。一方の等辺
２３ａにはＢ（青）色を反射し他の色は透過する第１被
膜２６が蒸着されており、他方の等辺にはＲ（赤）色を
反射し他の色は透過する第２被膜２７が蒸着されてい
る。これらの被膜はダイクロイックミラーと呼ばれてい
る。

【００１６】一方の等辺２３ａには底辺２３ｃに直角に
第１副プリズム２４が取付けられており、他方の等辺２
３ｂには底辺２３ｃに平行に第２副プリズム２５が取付
けられている。入射光Ａの、一方の等辺２３ａとの交点
をａ、他方の等辺２３ｂとの交点をｂ、第１副プリズム
２４からの出射点をｃ、主プリズム２３からの出射点を
ｄ、第２副プリズム２５からの出射点をｅとすると、長
さａｃ，ａｂｄ，ａｂｅは同じ長さ３Ｌになっている。
これによりプリズム中を通過するＲ，Ｇ，Ｂ色の通過長
は皆同一となる。第１副プリズム２４からの出射面ｃ、
主プリズム２３からの出射面ｄ、第２副プリズム２５か
らの出射面ｅには色補正フィルタ２８が取付けられ、各
被膜２６，２７による色分解のみでは不完全な分光特性
を整える働きをする。

【００１７】３個のラインセンサ２９はそれぞれの色補
正フィルタ２８と一定の距離で配置し、ａ点からの光通
過距離を全て同じとしている。ラインセンサ２９は市販
されている高速型モノクロＣＣＤを用いている。各ライ
ンセンサ２９は各色の輝度を検知して電気信号に変換す
ればよいので、カラーラインセンサとする必要はない。
なお、画像を再生するのは、この各電気信号をモニター
のブラウン管の対応するＲ電子銃、Ｇ電子銃、Ｂ電子銃
に入力し、各色の電子ビームにより三色蛍光面の対応す
る色を発色させればよい。

【００１８】図４は本実施形態のカメラ回路構成を示
す。ＣＣＤは図３のラインセンサ２９を示す。駆動回路
３０は各ラインセンサ２９とこれに接続する機器３１，
３２の同期をとる。ビデオ信号処理回路３１はラインセ
ンサ２９の信号の増幅、映像信号の規定以上のレベルの
クリップ、黒レベルが変動しないようにクランプ、被写
体の階調を正しく再現するためのガンマ補正などの信号
処理を行なう。Ａ／Ｄコンバータ３２はアナログ信号を
デジタル信号に変換する。このようにして被写体のＲ，
Ｇ，Ｂデジタル信号が出力される。

【００１９】図５は本発明の三板式ラインセンサカメラ
で２次元画像が得られる説明図である。図のように物体
Ｓを見た場合、Ａ位置で見た像と一度鏡で反射させたＢ
位置で見た像とでは、上、下が逆になる。このため図３
に示したプリズムに２次元イメージセンサ（２次元ＣＣ
Ｄ）を使うと、Ｇを基準とし、ＢとＲの像を上、下逆転
させる操作が必要になる。これを避けるため、通常Ｂと
Ｒを２回鏡面反射するプリズムが使用される。しかるに
本発明のように、ＣＣＤラインセンサ（１次元イメージ
センサ）を使い、被写体がラインセンサの走査方向と直
交する方向に相対移動する場合、図のＫ点だけを見てい
る。つまりＣＣＤの各画素は図６に示すようにＫ位置の
横方向（紙面に垂直な方向）の明暗の分布を見ている。
次に被写体が移動し、Ｋ１点がＫ点位置にくると、ＣＣ
Ｄはその位置でＫ１点の横方向の明暗分布を表示する。
つまりＲ，Ｇ，Ｂの各ＣＣＤラインセンサは三色同時に
Ｋ点を表示し、次に移動してきたＫ１点を表示し、更に
Ｋ２点を表示してゆく。これを繰り返して２次元画面を
構成してゆくので、Ｒ，Ｂ像の上、下逆転はなくなり正
常な２次元画像が得られる。

【００２０】三板式ラインセンサカメラ６は色分解プリ
ズムを必要とするため、図３に示すように撮像レンズ２
１の収差の他に色分解プリズム２２の収差も加わり、画
面周辺部の画質が劣化し易い。一方撮像レンズ２１は一
般的に広角系のもの程周辺画質が劣り、色分解プリズム
２２と組み合わせると一段と画質が劣化する傾向にある
ので、できるだけ画質を良くする標準レンズを使う必要
がある。三板式ラインセンサカメラは３色１ラインカメ
ラに較べ約３倍の空間色分解能力があるので、検査に重
要な空間色分解能力を一定にした場合、１台のカメラの
視野を広くとることが可能である。しかるに短焦点の広
角レンズでなく標準レンズを使うと必然的に検査面とカ
メラとの距離が長くなり、本検査装置の取付けに大きな
スペースが必要になる。このため、図１に示すように第
１ミラー７と第２ミラー８を設けることにより、三板式
ラインセンサカメラ６とウエブ１の距離を短くすること
ができ、装置をコンパクトにすることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、次の効果を奏する。 色毎の空間分解能力の大きいカメラを用いることに
より、印刷汚れを正確に検出することができる。 市販されている高速型モノクロＣＣＤを使用するの
で、高速で移動する被写体の鮮明な映像を得ることがで
き、高速ラインの印刷汚れ検査が可能になる。 三色のラインセンサはそれぞれ同一場所の画像を出
力するので、ロール面などの曲面を走行しているウエブ
１の印刷汚れ検査もできる。 ミラーを使用することにより、画質を劣化させずカ
メラの設置スペースを小さくでき、装置全体がコンパク
トになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を示す図である。

【図２】印刷汚れ検査装置のブロック図である。

【図３】本発明に用いる直角形三色分光プリズムの構成
を示す図である。

【図４】実施形態のカメラ回路図である。

【図５】本発明のカメラの２次元画像が正常な画像とな
る説明図である。

【図６】ＣＣＤラインセンサの構成素子を示す。

【図７】３色１ラインＣＣＤを用いたカラーカメラの構
成を示す図である。

【図８】３色３ラインＣＣＤを用いたカラーカメラの構
成を示す図である。

【符号の説明】

１ ウエブ ２ ローラ ３ エンコーダ ５ 照明装置 ６ 三板式ラインセンサカメラ ７ 第１ミラー ８ 第２ミラー ９ 印刷汚れ検査装置 １０ 画像処理部 １１ 標準画像格納メモリ １２ 比較部 １３ 汚れ判定部 ２１ レンズ ２２ 直角形三色分光プリズム ２３ 主プリズム ２３ａ 一方の等辺 ２３ｂ 他方の等辺 ２３ｃ 底辺 ２４ 第１副プリズム ２５ 第２副プリズム ２６ 第１被膜 ２７ 第２被膜 ２８ 色補正フィルタ ２９ ラインセンサ ３０ 駆動回路 ３１ ビデオ信号処理回路 ３２ Ａ／Ｄコンバータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一絵柄が印刷され高速で走行するウエ
   ブを撮像する三板式ラインセンサカメラと、この三板式
   ラインセンサカメラの撮像した画像を解析して絵柄の汚
   れを検出する汚れ検出部と、を備え、前記三板式ライン
   センサカメラは、第１傾斜面で入射光の青色を反射し、
   この第１傾斜面と直交する第２傾斜面で第１傾斜面を通
   過した光の赤色を反射し、第１傾斜面と第２傾斜面とを
   通過した緑色を出射する直角形三色分光プリズムと、前
   記青色、前記赤色、前記緑色を受光するそれぞれのライ
   ンセンサとを有することを特徴とする印刷物汚れ検査装
   置。
2. 【請求項２】 前記直角形三色分光プリズムは、直角二
   等辺三角形の一方の等辺に青色を反射する被膜を付着
   し、他方の等辺に赤色を反射する被膜を付着した主プリ
   ズムと、前記一方の等辺に主プリズムの底辺に直角方向
   に取付けられ、前記底辺に平行な光が一方の等辺を通過
   し他方の等辺で反射し底辺より外側に出るまでの通過経
   路と同じ長さの第１副プリズムと、前記他方の等辺に底
   辺と平行に取付けられ、前記他方の等辺で反射して底辺
   より外側に出るまでの通過経路と同じ長さの第２副プリ
   ズムと、を備えていることを特徴とする請求項１記載の
   印刷物汚れ検査装置。
3. 【請求項３】 前記三板式ラインセンサカメラには、前
   記ウエブの垂直線に対し４５度傾斜した第１ミラーと、
   この第１ミラーに対して直交して配置され第１ミラーの
   反射像を反射する第２ミラーとからなる光学系の第２ミ
   ラーの像が入射されることを特徴とする請求項１または
   ２記載の印刷物汚れ検査装置。