第二章(6)密度檢測原理

第二章密度檢測原理主要內(nèi)容：印刷密度，測量幾何條件、表面特性與密度測量值的關(guān)系；彩色密度測量種類；密度計(jì)和密度測量誤差分析。重點(diǎn)難點(diǎn)：透射測定、反射測定的幾何條件，密度計(jì)的應(yīng)用和密度測量誤差分析

第一節(jié)印刷密度與測量條件一。反射率與反射密度測量1。反射率：

B固定，不受光通量大小的影響2。反射形式：

a.定向反射（鏡面反射）

b.漫反射：各種光通量相等；c.介于兩者之間：反射表面非理想漫反射表面

箭頭長度表示相應(yīng)方向上被反射光的強(qiáng)弱。

3.反射測定(主要在漫反射表面)常見各類紙張印刷品等（1）.觀察一個用集中光源照明普通印品表面

A點(diǎn)：全反射光＋漫反射光。成分最大。B點(diǎn)：漫反射光。所含噪音光源最少。BA光源450標(biāo)準(zhǔn)光源放置位置：0－45角或45－0角因?yàn)檫@種情況理論上只測量有用的圖像信息454545a.鏡面b.無光白色表面c.普通紙張Sa=最大值,Sb=0Sa=SbSa>Sb反射測定的結(jié)果與幾何條件和被測面的光澤性質(zhì)密切相關(guān)（2）.不同情況比較4.反射密度測量a.亮度系數(shù)：測量區(qū)域亮度與某基準(zhǔn)區(qū)域亮度的比值b.基準(zhǔn)區(qū)域表面特性應(yīng)接近理想無光白色表面c.標(biāo)準(zhǔn)白板：硫酸鋇。人為定義＝1反射密度Dr，反射率d.在相同光學(xué)條件下，反射率和亮度系數(shù)的值近似相等原理：反射密度的測量，并不是直接測量密度，而是將被測量點(diǎn)亮度和標(biāo)準(zhǔn)白板亮度進(jìn)行比較，在經(jīng)過計(jì)算后得出密度值。1.透射率：透射光通量與入射光通量的比值一定物體

值固定透射率與透射密度測定

2.幾何條件。（用烏布利希球滿足）

a.入射光束：必須從半空間體均勻地投射到

被測物上

b.測量光束：只測量垂直通過被測物的光束

c.必要性。

保證測量效果：任何光通量測量儀只能測量來自一定立體角度內(nèi)的光量，也就是說，只能測量一部分透射光量。

Why?S1S2平行光源漫射光源物體M1感應(yīng)器感應(yīng)器物體M1

已知物體M1的透射率一定，a用平行光，b用漫射光，兩者的入射光通量相同。S1接受光通量>S2接受光通量必須考慮光源的性質(zhì)ab3.透射測量

已知：兩物體透射率是1.0。

Mt是非漫射體，Ms是漫射體S1接受光通量>S2接受光通量必須考慮透射體的表面性質(zhì)S1S2平行光源物體Mt感應(yīng)器感應(yīng)器物體Ms平行光源S1S2漫射光源物體Mt感應(yīng)器物體Ms漫射光源感應(yīng)器

已知：入射光為漫射光

Mt為非漫射體，Ms為漫射體S1接受光通量=S2接受光通量透射測量幾何條件據(jù)此原理設(shè)計(jì)4.透射密度與卡里爾效應(yīng)透射密度：透射率倒數(shù)的對數(shù)

卡里爾效應(yīng)：由于被測對象的漫射性能不同或測量的幾何條件不同所引起的透射密度示值出現(xiàn)差異的現(xiàn)象稱為卡里爾效應(yīng)。已知：兩個完全透明物體，平行光照射漫射物體透射率小于非漫射透射率漫射物體密度大于非漫射物體密度卡里爾系數(shù)：同一物體用平行光和漫射光照射時測得密度值的商數(shù)稱為卡里爾系數(shù)（可做為軟片中銀離子大小的度量）卡里爾系數(shù)＝衡量軟片的照相性能密度是反映顏色深淺的度量指標(biāo)，而物體顏色深淺與物體對光照的什么性能有關(guān)？？——對光的吸收能力！？四色印刷中的黃、品、青分別吸收什么光？——各自的補(bǔ)色光！一、彩色密度：彩色物體對特定色光反射或透射的量度。第二節(jié)彩色密度測量技術(shù)彩色密度測量方式：在密度計(jì)的光電管前放置不同的濾光片，可以分別測得對應(yīng)的色密度。濾光片作用：將可見光分段。通頻帶：濾光片通過光線的波長范圍。彩色密度的測量與濾光片的顏色和濾光片通頻帶的寬度有關(guān)?。?.光譜窄帶色密度a.波長范圍：20－40nmb.特點(diǎn)：當(dāng)被測密度有微量變化時，密度示值變化比較明顯。c.用途：（1）用于測量墨層厚度

（2）計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大率、疊印率。d.應(yīng)用：海德堡自動輸墨系統(tǒng)應(yīng)用此原理控制墨

量大小。二、彩色密度的分類2.寬帶濾光色密度（最常用）a.波長范圍：380－780nmb.特點(diǎn)：1）測量只取決于相對光譜輻射強(qiáng)度。2）容易估計(jì)顏色的色相。c.用途：1）評價油墨的色相、灰度、透明度。2）應(yīng)用于對油墨紙張的顏色特征進(jìn)行

估計(jì)。

3）應(yīng)用于校色設(shè)備中。M3.視覺密度a.定義：在非彩色圖象上測量得到的密度值。b.測量采用：視覺濾色片。c.視覺濾色片與傳感器共同作用的效果模仿了人的視覺,與人眼靈敏度保持一致性，非彩色密度測量模仿人的眼睛看到的非彩色的深淺，所測值與人眼吻合。d.關(guān)鍵：，決定于儀器的好壞。密度計(jì)設(shè)計(jì)的決定因素——視覺濾色片必須滿足盧瑟條件

：濾光片的光譜透射率：傳感器的相對光譜靈敏度：人眼的光譜靈敏度第三節(jié)密度計(jì)一、密度計(jì)的種類反射密度計(jì)透射密度計(jì)1、光學(xué)特性黑白密度計(jì)彩色密度計(jì)2、色彩種類手持密度計(jì)掃描密度計(jì)測控條掃描密度計(jì)全幅面掃描密度計(jì)3、應(yīng)用特點(diǎn)常見密度計(jì)種類及型號：

T(transmission)---透射；R(Reflection)---反射

DM(DensitoMeter)---密度計(jì)；

D(DotMeter)---網(wǎng)點(diǎn)面積測量儀

TR---透射、反射兩用；TD---透射密度計(jì)；

DT---網(wǎng)點(diǎn)面積透射測量；RD---反射密度計(jì)

一般后面的阿拉伯?dāng)?shù)字表示該密度計(jì)的產(chǎn)品序號

例如：TR524型二、密度計(jì)的組成密度計(jì)（反射密度計(jì)）一般的組成單元為：光源透鏡組偏振片、濾色片光電傳感器電子線路與微電腦顯示器色與光的關(guān)系密切：1、光源密度計(jì)使用的光源應(yīng)與觀測樣品的標(biāo)準(zhǔn)看樣臺光源一致，一般要求使用D65或D50光源新型密度計(jì)的功能強(qiáng)大，為了適應(yīng)不同的測量要求，儀器配備了多種光源供選擇，測量時選擇光源不同，結(jié)果也會不同2、傳感器光感應(yīng)器:能夠感應(yīng)接收光,并對光強(qiáng)和光的特性作記錄。（對380nm~720nm之間的光足夠敏感）光電轉(zhuǎn)換器:將記錄的光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電信號,電流量的大小與光強(qiáng)對應(yīng).>720nm(可見光譜的近紅外部位)必須用紅外吸收濾色片排除。主要元件：光電池、光電倍增管、半導(dǎo)體二極管3、微電腦與顯示器反射密度：D=lg1tt1lg=D透射密度顯示器顯示按測量顏色：紅（620nm）、綠（530nm）、藍(lán)（430nm)。是黃、品、青油墨的補(bǔ)色濾色片。按使用目的：寬度、窄帶、偏振濾色片、紅外抑制濾色片。4.濾光片常用濾色片的特性及應(yīng)用（1）.視覺濾光片：a.作用：抑制傳感器對藍(lán)紫光靈敏度及對綠光靈敏度與人眼不一致的現(xiàn)象，使密度計(jì)得以模擬人眼的視覺響應(yīng)，與人眼感受亮度一致b.視覺密度測量的正確性檢驗(yàn)：用密度計(jì)測量標(biāo)準(zhǔn)灰梯尺，測得值與標(biāo)準(zhǔn)值一致（柯達(dá)無銀灰梯尺）2.寬帶濾光片：

a.選用紅、綠、藍(lán)濾光片測色密度：

色密度測量是通過測量求得印刷面上某種顏料的相對量，而一個補(bǔ)色濾色片的光譜通常是與標(biāo)準(zhǔn)的三原色油墨主吸收帶的范圍一致，故通過補(bǔ)色濾色片的光強(qiáng)可以得知顏料的相對變化量。

b.特點(diǎn)：①由于只測量部分視覺光譜，測得數(shù)據(jù)與人眼感覺不太適應(yīng)。②使用三個濾光片的密度讀數(shù)，可大概判定被測色的色相。

如：Dr=1.5Dg=0.6Db=0.3③用不同密度計(jì)測量同一色，難以給出相同值。儀器間的一致性差。3.窄帶濾光片：

特點(diǎn)：①提高測量值的靈敏性，保持儀器間數(shù)據(jù)一致性。②應(yīng)用：印刷車間過程控制，墨層厚度。三密度計(jì)的標(biāo)定1.標(biāo)定：把密度計(jì)顯示狀態(tài)調(diào)整到合適的狀態(tài)。2.定標(biāo)板：一個理想的完全白色的漫反射表面。3.標(biāo)定分類：A低端標(biāo)定：白板定標(biāo)，密度計(jì)調(diào)零；紙張定標(biāo)調(diào)零。B高端標(biāo)定：黑板定標(biāo)，使密度具有最佳的最大顯示值。反射最大3.0；透射最大4.0C線性標(biāo)定：在整個范圍內(nèi)對密度值進(jìn)行修訂，用工廠提供的標(biāo)準(zhǔn)灰梯尺做標(biāo)準(zhǔn)（長時間）。D濾光片更換：濾光片退色，所測密度值偏小，應(yīng)及時更換濾光片。密度計(jì)應(yīng)當(dāng)在定標(biāo)板上調(diào)零還是應(yīng)當(dāng)在紙張上調(diào)零？（取決于測定密度數(shù)據(jù)的目的）1.評價油墨性能2.優(yōu)化階調(diào)復(fù)制紙張上定標(biāo)3.評價墨紙共同作用定標(biāo)板上定標(biāo)4.測量網(wǎng)點(diǎn)百分比5.車間共用這樣做排除了紙張白度的影響，測量值直接減去了紙張的密度。四密度計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)1.ANSI/ISO標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)A:定義了測量感光產(chǎn)品的函數(shù)狀態(tài)M:定義了測量印前膠片的響應(yīng)函數(shù)狀態(tài)T:定義了使用寬譜密度計(jì)測量各種印刷材料的響應(yīng)函數(shù)密度計(jì)的T狀態(tài)響應(yīng)：特點(diǎn)：所有按照標(biāo)準(zhǔn)制造的密度計(jì)，經(jīng)適當(dāng)?shù)亩?biāo)之后，能夠得到相互一致的測量值。

T狀態(tài)響應(yīng)與寬帶響應(yīng)類似原理上的特征：光源、慮光片、傳感器三者的光譜乘積對數(shù)值的分布必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；光譜乘積描述了一個密度計(jì)在給定波長上的總響應(yīng)。2.DIN標(biāo)準(zhǔn)（1）.測量的幾何條件（避免全反射光的干擾）450/00

或00/450

測量孔徑盡可能在±50

光源Sr漫反射粗糙表面（2）照明光源：A光源（3）光接受器：可見光譜范圍內(nèi)足夠敏感，紅外阻隔作用（4）測量濾色片：可在入射光路，也可在測量光路（5）顯示形式：小數(shù)點(diǎn)后兩位（6）測量光孔：3.5mm（7）設(shè)備要線性化 ：用校準(zhǔn)灰梯尺（8）校零——校白減色法三原色黃、品、青主要吸收其補(bǔ)色光藍(lán)、綠和紅，這三個顏色的深淺主要取決于它們吸收補(bǔ)色光的能力大小。例如：五、密度的測量原理對于所印的黃墨層來說，墨層越厚實(shí)，其吸收的藍(lán)色光就越多，顏色越暗，反過來說只要能夠檢測出其反射出的藍(lán)色光的情況，便可以測知其密度，即墨層厚度了。在實(shí)際的密度測量中，是通過在密度計(jì)中加設(shè)濾色片來進(jìn)行彩色密度測量的。六、密度測量的應(yīng)用膠片的透射密度

Dmin=0.03Dmax=3.8-4.0印刷實(shí)地密度網(wǎng)點(diǎn)面積和網(wǎng)點(diǎn)增大油墨疊印率印刷反差（相對反差k）油墨成色效果1.測量的項(xiàng)目1）印刷品密度測量中紙張白度對測量值的影響印刷品在測量時光的反射、吸收和透射情形分析透射反射２入射吸收１吸收２反射１密度測量時，主要計(jì)算的光量為入射和反射２2、密度測量中的注意事項(xiàng)影響因素：紙張的白度（吸收光的性能）紙張的透光性能（不透明度）同樣的油墨層印在不同的紙張上要保證所測的密度值是相同的，必須要剔除紙張的影響因素。密度計(jì)測量時首先要定零點(diǎn)，即將所測紙張本身的密度值設(shè)定為零！測得的是一個相對密度2）印刷品密度測量中紙面平整度對測量值的影響透射反射２入射吸收１吸收２反射１紙面是否平整直接影響到光的反射，也會導(dǎo)致測量值變化。3、密度計(jì)測量過程一。相加法則與比例法則失效1.朗伯－比爾定律

a.理想狀態(tài)下，密度值隨墨層厚度的增加成比例增加

b.密度值的相加性原則在透射測量的情況相當(dāng)準(zhǔn)確，但對反射測量是不精確的，只具近似意義。第四節(jié)密度測量誤差分析例1：如右圖，原則上兩層墨層，應(yīng)是a(x1+x2)

，但是由于表面反射等誤差引起值的差異，使相加法則失效。2.比例法則失效：

a.瑪瑞－戴維斯公式x1x2F-網(wǎng)點(diǎn)面積Dt–網(wǎng)點(diǎn)密度Ds—實(shí)地密度b.為了計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率，必須根據(jù)測得的亮度信號換算出密度值，這是不必要的，可以根據(jù)光電二極管接受的光通量進(jìn)行換算。由避免了對數(shù)計(jì)算產(chǎn)生的誤差二對亮調(diào)測量誤差a.實(shí)踐證明，用M-D公式計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)面積率時在亮調(diào)會產(chǎn)生不允許的計(jì)算誤差。

例2：當(dāng)實(shí)際網(wǎng)點(diǎn)密度Dt=0.025，實(shí)地密度Ds=2.00,儀器精度為±0.01

分析：示值可能是Dt1＝0.02，Dt2=0.03則，經(jīng)計(jì)算得，F(xiàn)1=8.88%F2＝6.74％△F＝F1-F2=2.14%規(guī)定：在制板工藝中，強(qiáng)調(diào)要以

1％得網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率進(jìn)行復(fù)制b.結(jié)論：當(dāng)所用得測量密度計(jì)的測量精度為1％時，不能用M-D公式的計(jì)算結(jié)果控制和評價亮調(diào)圖象的質(zhì)量。c.方法：一般在實(shí)際生產(chǎn)中，用控制條來觀察其上的小點(diǎn)子（1％－5％）。視覺直接觀察。

對暗調(diào)的是否有誤差例3.當(dāng)網(wǎng)點(diǎn)密度Dt=1.505，實(shí)地密Ds=2.00，儀器精度為±0.01。分析：示值可能是Dt1＝1.50，Dt2=1.51

則，經(jīng)計(jì)算得，F(xiàn)1=97.82%F2＝97.88％△F＝F2-F1=0