第二章(6)密度检测原理

第二章密度检测原理主要内容：印刷密度，测量几何条件、表面特性与密度测量值的关系；彩色密度测量种类；密度计和密度测量误差分析。重点难点：透射测定、反射测定的几何条件，密度计的应用和密度测量误差分析

第一节印刷密度与测量条件一。反射率与反射密度测量1。反射率：

B固定，不受光通量大小的影响2。反射形式：

a.定向反射（镜面反射）

b.漫反射：各种光通量相等；c.介于两者之间：反射表面非理想漫反射表面

箭头长度表示相应方向上被反射光的强弱。

3.反射测定(主要在漫反射表面)常见各类纸张印刷品等（1）.观察一个用集中光源照明普通印品表面

A点：全反射光＋漫反射光。成分最大。B点：漫反射光。所含噪音光源最少。BA光源450标准光源放置位置：0－45角或45－0角因为这种情况理论上只测量有用的图像信息454545a.镜面b.无光白色表面c.普通纸张Sa=最大值,Sb=0Sa=SbSa>Sb反射测定的结果与几何条件和被测面的光泽性质密切相关（2）.不同情况比较4.反射密度测量a.亮度系数：测量区域亮度与某基准区域亮度的比值b.基准区域表面特性应接近理想无光白色表面c.标准白板：硫酸钡。人为定义＝1反射密度Dr，反射率d.在相同光学条件下，反射率和亮度系数的值近似相等原理：反射密度的测量，并不是直接测量密度，而是将被测量点亮度和标准白板亮度进行比较，在经过计算后得出密度值。1.透射率：透射光通量与入射光通量的比值一定物体

值固定透射率与透射密度测定

2.几何条件。（用乌布利希球满足）

a.入射光束：必须从半空间体均匀地投射到

被测物上

b.测量光束：只测量垂直通过被测物的光束

c.必要性。

保证测量效果：任何光通量测量仪只能测量来自一定立体角度内的光量，也就是说，只能测量一部分透射光量。

Why?S1S2平行光源漫射光源物体M1感应器感应器物体M1

已知物体M1的透射率一定，a用平行光，b用漫射光，两者的入射光通量相同。S1接受光通量>S2接受光通量必须考虑光源的性质ab3.透射测量

已知：两物体透射率是1.0。

Mt是非漫射体，Ms是漫射体S1接受光通量>S2接受光通量必须考虑透射体的表面性质S1S2平行光源物体Mt感应器感应器物体Ms平行光源S1S2漫射光源物体Mt感应器物体Ms漫射光源感应器

已知：入射光为漫射光

Mt为非漫射体，Ms为漫射体S1接受光通量=S2接受光通量透射测量几何条件据此原理设计4.透射密度与卡里尔效应透射密度：透射率倒数的对数

卡里尔效应：由于被测对象的漫射性能不同或测量的几何条件不同所引起的透射密度示值出现差异的现象称为卡里尔效应。已知：两个完全透明物体，平行光照射漫射物体透射率小于非漫射透射率漫射物体密度大于非漫射物体密度卡里尔系数：同一物体用平行光和漫射光照射时测得密度值的商数称为卡里尔系数（可做为软片中银离子大小的度量）卡里尔系数＝衡量软片的照相性能密度是反映颜色深浅的度量指标，而物体颜色深浅与物体对光照的什么性能有关？？——对光的吸收能力！？四色印刷中的黄、品、青分别吸收什么光？——各自的补色光！一、彩色密度：彩色物体对特定色光反射或透射的量度。第二节彩色密度测量技术彩色密度测量方式：在密度计的光电管前放置不同的滤光片，可以分别测得对应的色密度。滤光片作用：将可见光分段。通频带：滤光片通过光线的波长范围。彩色密度的测量与滤光片的颜色和滤光片通频带的宽度有关！！1.光谱窄带色密度a.波长范围：20－40nmb.特点：当被测密度有微量变化时，密度示值变化比较明显。c.用途：（1）用于测量墨层厚度

（2）计算网点扩大率、叠印率。d.应用：海德堡自动输墨系统应用此原理控制墨

量大小。二、彩色密度的分类2.宽带滤光色密度（最常用）a.波长范围：380－780nmb.特点：1）测量只取决于相对光谱辐射强度。2）容易估计颜色的色相。c.用途：1）评价油墨的色相、灰度、透明度。2）应用于对油墨纸张的颜色特征进行

估计。

3）应用于校色设备中。M3.视觉密度a.定义：在非彩色图象上测量得到的密度值。b.测量采用：视觉滤色片。c.视觉滤色片与传感器共同作用的效果模仿了人的视觉,与人眼灵敏度保持一致性，非彩色密度测量模仿人的眼睛看到的非彩色的深浅，所测值与人眼吻合。d.关键：，决定于仪器的好坏。密度计设计的决定因素——视觉滤色片必须满足卢瑟条件

：滤光片的光谱透射率：传感器的相对光谱灵敏度：人眼的光谱灵敏度第三节密度计一、密度计的种类反射密度计透射密度计1、光学特性黑白密度计彩色密度计2、色彩种类手持密度计扫描密度计测控条扫描密度计全幅面扫描密度计3、应用特点常见密度计种类及型号：

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

DM(DensitoMeter)---密度计；

D(DotMeter)---网点面积测量仪

TR---透射、反射两用；TD---透射密度计；

DT---网点面积透射测量；RD---反射密度计

一般后面的阿拉伯数字表示该密度计的产品序号

例如：TR524型二、密度计的组成密度计（反射密度计）一般的组成单元为：光源透镜组偏振片、滤色片光电传感器电子线路与微电脑显示器色与光的关系密切：1、光源密度计使用的光源应与观测样品的标准看样台光源一致，一般要求使用D65或D50光源新型密度计的功能强大，为了适应不同的测量要求，仪器配备了多种光源供选择，测量时选择光源不同，结果也会不同2、传感器光感应器:能够感应接收光,并对光强和光的特性作记录。（对380nm~720nm之间的光足够敏感）光电转换器:将记录的光强信号转换为电信号,电流量的大小与光强对应.>720nm(可见光谱的近红外部位)必须用红外吸收滤色片排除。主要元件：光电池、光电倍增管、半导体二极管3、微电脑与显示器反射密度：D=lg1tt1lg=D透射密度显示器显示按测量颜色：红（620nm）、绿（530nm）、蓝（430nm)。是黄、品、青油墨的补色滤色片。按使用目的：宽度、窄带、偏振滤色片、红外抑制滤色片。4.滤光片常用滤色片的特性及应用（1）.视觉滤光片：a.作用：抑制传感器对蓝紫光灵敏度及对绿光灵敏度与人眼不一致的现象，使密度计得以模拟人眼的视觉响应，与人眼感受亮度一致b.视觉密度测量的正确性检验：用密度计测量标准灰梯尺，测得值与标准值一致（柯达无银灰梯尺）2.宽带滤光片：

a.选用红、绿、蓝滤光片测色密度：

色密度测量是通过测量求得印刷面上某种颜料的相对量，而一个补色滤色片的光谱通常是与标准的三原色油墨主吸收带的范围一致，故通过补色滤色片的光强可以得知颜料的相对变化量。

b.特点：①由于只测量部分视觉光谱，测得数据与人眼感觉不太适应。②使用三个滤光片的密度读数，可大概判定被测色的色相。

如：Dr=1.5Dg=0.6Db=0.3③用不同密度计测量同一色，难以给出相同值。仪器间的一致性差。3.窄带滤光片：

特点：①提高测量值的灵敏性，保持仪器间数据一致性。②应用：印刷车间过程控制，墨层厚度。三密度计的标定1.标定：把密度计显示状态调整到合适的状态。2.定标板：一个理想的完全白色的漫反射表面。3.标定分类：A低端标定：白板定标，密度计调零；纸张定标调零。B高端标定：黑板定标，使密度具有最佳的最大显示值。反射最大3.0；透射最大4.0C线性标定：在整个范围内对密度值进行修订，用工厂提供的标准灰梯尺做标准（长时间）。D滤光片更换：滤光片退色，所测密度值偏小，应及时更换滤光片。密度计应当在定标板上调零还是应当在纸张上调零？（取决于测定密度数据的目的）1.评价油墨性能2.优化阶调复制纸张上定标3.评价墨纸共同作用定标板上定标4.测量网点百分比5.车间共用这样做排除了纸张白度的影响，测量值直接减去了纸张的密度。四密度计的测量标准1.ANSI/ISO标准状态A:定义了测量感光产品的函数状态M:定义了测量印前胶片的响应函数状态T:定义了使用宽谱密度计测量各种印刷材料的响应函数密度计的T状态响应：特点：所有按照标准制造的密度计，经适当的定标之后，能够得到相互一致的测量值。

T状态响应与宽带响应类似原理上的特征：光源、虑光片、传感器三者的光谱乘积对数值的分布必须符合标准规定；光谱乘积描述了一个密度计在给定波长上的总响应。2.DIN标准（1）.测量的几何条件（避免全反射光的干扰）450/00

或00/450

测量孔径尽可能在±50

光源Sr漫反射粗糙表面（2）照明光源：A光源（3）光接受器：可见光谱范围内足够敏感，红外阻隔作用（4）测量滤色片：可在入射光路，也可在测量光路（5）显示形式：小数点后两位（6）测量光孔：3.5mm（7）设备要线性化 ：用校准灰梯尺（8）校零——校白减色法三原色黄、品、青主要吸收其补色光蓝、绿和红，这三个颜色的深浅主要取决于它们吸收补色光的能力大小。例如：五、密度的测量原理对于所印的黄墨层来说，墨层越厚实，其吸收的蓝色光就越多，颜色越暗，反过来说只要能够检测出其反射出的蓝色光的情况，便可以测知其密度，即墨层厚度了。在实际的密度测量中，是通过在密度计中加设滤色片来进行彩色密度测量的。六、密度测量的应用胶片的透射密度

Dmin=0.03Dmax=3.8-4.0印刷实地密度网点面积和网点增大油墨叠印率印刷反差（相对反差k）油墨成色效果1.测量的项目1）印刷品密度测量中纸张白度对测量值的影响印刷品在测量时光的反射、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密度测量时，主要计算的光量为入射和反射２2、密度测量中的注意事项影响因素：纸张的白度（吸收光的性能）纸张的透光性能（不透明度）同样的油墨层印在不同的纸张上要保证所测的密度值是相同的，必须要剔除纸张的影响因素。密度计测量时首先要定零点，即将所测纸张本身的密度值设定为零！测得的是一个相对密度2）印刷品密度测量中纸面平整度对测量值的影响透射反射２入射吸收１吸收２反射１纸面是否平整直接影响到光的反射，也会导致测量值变化。3、密度计测量过程一。相加法则与比例法则失效1.朗伯－比尔定律

a.理想状态下，密度值随墨层厚度的增加成比例增加

b.密度值的相加性原则在透射测量的情况相当准确，但对反射测量是不精确的，只具近似意义。第四节密度测量误差分析例1：如右图，原则上两层墨层，应是a(x1+x2)

，但是由于表面反射等误差引起值的差异，使相加法则失效。2.比例法则失效：

a.玛瑞－戴维斯公式x1x2F-网点面积Dt–网点密度Ds—实地密度b.为了计算网点覆盖率，必须根据测得的亮度信号换算出密度值，这是不必要的，可以根据光电二极管接受的光通量进行换算。由避免了对数计算产生的误差二对亮调测量误差a.实践证明，用M-D公式计算网点面积率时在亮调会产生不允许的计算误差。

例2：当实际网点密度Dt=0.025，实地密度Ds=2.00,仪器精度为±0.01

分析：示值可能是Dt1＝0.02，Dt2=0.03则，经计算得，F1=8.88%F2＝6.74％△F＝F1-F2=2.14%规定：在制板工艺中，强调要以

1％得网点覆盖率进行复制b.结论：当所用得测量密度计的测量精度为1％时，不能用M-D公式的计算结果控制和评价亮调图象的质量。c.方法：一般在实际生产中，用控制条来观察其上的小点子（1％－5％）。视觉直接观察。

对暗调的是否有误差例3.当网点密度Dt=1.505，实地密Ds=2.00，仪器精度为±0.01。分析：示值可能是Dt1＝1.50，Dt2=1.51

则，经计算得，F1=97.82%F2＝97.88％△F＝F2-F1=0