CH655183A5

CH655183A5 - Verfahren und vorrichtung zur farbauftragsbestimmung einer aufsichtsbildvorlage.

Info

Publication number: CH655183A5
Application number: CH3882/81A
Authority: CH
Inventors: Fred Dr Mast; Tino Dr Celio
Original assignee: Gretag Ag
Priority date: 1981-06-12
Filing date: 1981-06-12
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3221812A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des physikalischen Farbauftrags einer auf 15 einer opaken Unterlage eine bildmodulationsmässig wirkende Schicht aufweisenden Aufsichtsbildvorlage.

Unter physikalischem - oft auch geometrisch genanntem -Farbauftrag wird in der Drucktechnik bekanntlich die der Schichtdicke proportionale optische Dichte beim einmaligen 20 Lichtdurchgang (im Falle von sogenannten Halbtonbildern) bzw. die Flächenbedeckung (im Falle von Rastertonbildern) der bildmodulationsmässig wirkenden (Druckfarb-) Schicht auf der opaken Unterlage verstanden.

Das Problem der Rekonstruktion der effektiv aufgetra-25 genen Farbmenge bzw. der Bestimmung des Farbauftrags bei Aufsichtsbildern hat seit jeher die Aufmerksamkeit von Forschern auf sich gelenkt. Es umfasst nämlich komplizierte, zum Teil hoch nichtlineare Wechselwirkungen zwischen den Absorptionseigenschaften der Schicht und den Reflexions-30 eigenschaften der Unterlage, bei welchen Modulationsart, spektrale Charakteristiken, Streueigenschaften sowie einfache und mehrfache Reflexionen eine Rolle spielen. Die theoretischen Grundlagen wurden für Dichtemodulation [1] und Flächenmodulation [2] in den 50er Jahren erstellt und 35 zeigen, dass der Zusammenhang zwischen geometrischer (Schichtdichte bei Dichtemodulation und Flächendeckung bei Flächenmodulation) und optischer (macrooptisch erfassbare Bildmodulation) Dichte sehr stark vom sogenannten Lichtfang abhängt. (Die in eckigen Klammern gesetzten Lite-40 raturhinweise beziehen sich auf die Literaturübersicht am Ende der Beschreibung).

Da der Lichtfang als solcher nicht direkt bestimmt werden kann, hat man versucht, den geometrischen Farbauftrag aus der optischen Remissions-Dichte durch mehr oder weniger 45 empirische Formeln auszurechnen [5-9], welche aber nur bei speziellen Druckererzeugnissen und -bedingungen einiger-massen befriedigen konnten.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die an sich naheliegende und bekannte Technik der Immersionsmessung zwecks so Ausschaltung des Lichtfanges anzuwenden [1]. Diese Technik lässt sich aber in der Praxis kaum anwenden.

Weitere Literatur zum Stand der Technik ist US-PS 3 748 046, DE-PS 1 572 871, US-PS 3 653 772 und DE-PS 2 757 196. Keine dieser Druckschriften befasst sich jedoch 55 mit dem Problem der Bestimmung des physikalischen Farbauftrags.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, welche die Bestimmung des physikalischen Farb-60 auftrages bei Aufsichtsbildern theoretisch genau und zugleich auf messtechnisch möglichst einfache Art erlauben.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beschriebene Verfahren und die im Patentanspruch 6 charakterisierte Vorrichtung erfin-65 dungsgemäss gelöst.

Gemäss der Erfindung wird somit der Farbauftrag aus Doppelmessungen von Remission und Transmission errechnet. Der Beizug von Daten aus Transmissionsmes

sungen (nebst den üblichen Daten aus Remissionsmessungen) zur Beschreibung der Eigenschaften von Aufsichtsvorlagen wurde bereits in der Druck [3] und in der Papierindustrie [10] in Erwägung gezogen. Dabei ging es aber bloss um den Beweis des nichtlinearen Einflusses des Lichtfanges auf Durchsichtsmessungen respektive um die Bestimmung einiger Parameter der opaken Unterlage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfin-dungsgemässen Vorrichtung.

Die dargestellte Vorrichtung umfasst eine Auflage 1 für das auszumessende Aufsichtsbild 2, welches auf einer opaken Unterlage 2a eine Farbschicht 2b aufweist, zwei an gegenüberliegenden Seiten der Auflage 1 angeordnete Lichtquellen 3 und 4, eine Abbildungsoptik 5, zwei gekreuzte Polarisatoren 6a und 6b, einen Fotoempfänger 7 und eine Steuer- und Rechenschaltung 8 mit Eingabe 8a und Anzeige 8b.

Der optisch mechanische Aufbau der Vorrichtung ist im Prinzip analog dem herkömmlicher Remissions- bzw. Trans-missionsdensitometer, beispielsweise etwa dem computergesteuerten Densitometer Dl42 oder dem Densitometer D300 der Firma Gretag AG, Regensdorf, Schweiz. Detaillierte Angaben über diese und ähnliche Densitometer sind z.B. in [11] zu finden. Eine nähere Erläuterung des optisch-mechanischen Aufbaus der erfindungsgemässen Vorrichtung ist daher für den Fachmann unnötig.

Die Abbildungsoptik 5, die in der Zeichnung nur symbolhaft stilisiert angedeutet ist, sammelt das vom Aufsichtsbild 2 am Messort ausgehende - entweder von der Lichtquelle 3 stammende, remittierte oder von der Lichtquelle 4 stammende, transmittierte - Licht auf den Fotoempfänger 7, welcher ein entsprechendes Remissions- bzw. Transmissionssignal R bzw. T erzeugt und an die Steuer- und Rechenschaltung 8 abgibt. Die beiden gekreuzten Polarisationsfilter 6a und 6b verhindern in bekannter Weise, dass an der Oberfläche des Aufsichtsbilds 2 unmittelbar reflektiertes Licht auf den Fotoempfänger gelangt.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Entdek-kung, dass der physikalische Farbauftrag theoretisch exakt aus optisch messbaren Grössen ermittelt werden kann. Diese Grössen sind Remission und Transmission an einigen ausgewählten Messorten. Bei Aufsichtsbildern mit einer dichtemodulierten Farbschicht, also einer Schicht, deren optischen Eigenschaften durch die Schichtdicke bestimmt sind,

genügen dazu zwei Doppelmessungen, und zwar an einem Ort, an dem die Unterlage keine Farbschicht trägt (in der Regel weiss), und an dem eigentlichen Messort, an welchem der Farbauftrag bestimmt werden soll. Bei Aufsichtsbildern mit flächenmodulierter Farbschicht, also einer Schicht, deren optischen Eigenschaften durch die Flächenbedeckung bestimmt sind, kommt noch eine dritte Doppelmessung hinzu, und zwar an einem Messort mit 100%iger Flächenbedeckung, einem sog. Vollton.

Wenn R'eo, T'ro; R'e, T'r und R'ev, T'rv die Remissionen bzw. Transmissionen am schichtfreien, am eigentlich interessierenden und am Volltonmessort sind und mit Re, TRr und Rev, Trv die entsprechenden auf die Werte R'eo bzw. T'ro nor655183

mierten Werte, also

Re = R'e:R'eo,Tr = T'r:T'ro

Rev = R'ev:R'eo, Trv - T'rv:T'ro bezeichnet werden, so ergibt sich der physikalische Farbauftrag im Falle einer dichtemodulierten Farbschicht als normierte geometrische Schichtdicke Dt = -logt (t = 1 bei Schichtdicke Null)

Dt = -logt = log (Tr:Re)

und im Falle einer flächenmodulierten Farbschicht als normierte geometrische Flächenbedeckung a (a = 1 bei Vollton)

a = (1-Te):(l-Ta)

mit

Ta = Rev:Tev und

Te = ( 1 -Tä • ( 1 -Y) • ß • (Tr-Re) • ( 1 -Ta)-1 • [1 -ß • ( 1 -Y)]-1 + Tr •

Die festen Parameter y und ß hängen von den optischen Eigenschaften der Unterlage 2a ab und geben an, welcher Anteil des einfallenden Lichts an der Oberfläche der Unterlage aus dieser jeweils wieder austreten kann, respektive welcher Anteil von der Unterlagenmasse jeweils intern zurückgestreut wird. Diese beiden Parameter können nach an sich bekannten Methoden für jede beliebige Unterlage bestimmt werden und werden dem Rechner 8 über die Eingabe 8a eingegeben. Beispielsweise kann die Bestimmung der Parameter y und ß anhand der beiden Gleichungen

(i—ß) • [i—ß(i—y)]_1 = v

1/2-Iog[l—ß(l—y)] = Dto erfolgen, worin V das bei einer Transmissionsmessung der betreffenden Unterlage ermittelte Verhältnis von transmit-tiertem zu einfallendem Licht ist und worin Dto der Abszissenabschnitt eines für eine Reihe von Schichten bekannter Dichte auf der betreffenden Unterlage aufgenommenen Transmissionsdichte-Remissionsdichte-Diagramms für Remissionsdichte = 0 ist.

Der Exponent k hängt von der optimalen Inhomogenität des Farbauftrags infolge der Rauhigkeit der Unterlagenoberfläche ab. Er kann theoretisch im Bereich von 1 bis 3 liegen. In der Praxis kann k für die meisten Fälle mit ausreichender Genauigkeit mit 2,0 bis 2,5 angenommen werden. Der genaue Wert ist weitgehend unkritisch, da Ta < ist.

Die Steuer- und Rechenschaltung 8 bewirkt eine mehr oder weniger automatische Steuerung der einzelnen Messabläufe und Verarbeitung der dabei gewonnenen Messwerte etwa nach dem folgenden Funktionsablaufschema:

3

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

655 183

4

Die Programmierung und hardwaremässig Implementierung ss zusätzlichen Komforts kann die Vorrichtung beliebig erwei-eines Mikrocomputersystems zur Realisierung eines solchen tert werden.

Funktionsablaufs liegt im Bereich des Könnens des Fach- Die nach der Erfindung ermittelten Farbaufträge sind manns und bedarf keiner weitergehenden Erläuterung. wesentlich präziser als die nach den bisher bekannten

Die Messung an den zwei bzw. drei Messorten kann in Methoden bestimmten, da bei der Erfindung der Einfluss des einer fest vorgegebenen oder auch in beliebiger Reihenfolge 60 eingangs erwähnten Lichtfangs ausgeschaltet wird.

erfolgen, solange der Steuer- und Rechenschaltung nur mitgeteilt wird, wie sie den jeweiligen Messwert zu interpretieren Literatur zum Stand der Technik hat. Selbstverständlich kann jeder Messwert auch mehrfach [1] Williams-Clapper:

aufgenommen werden. Denkbar ist auch, die zwei bzw. drei Multiple internal reflections in photographie color prints Messwertepaare im Rechner automatisch - z.B. durch gegen- 6s JOSA July 1953, p. 595-599 seitigen Vergleich - zu analysieren und als Vollton-, Halbton- [2] Clapper-Yule:

und Schichtfrei-Messwerte zu interpretieren. Diesbezüglich The effect of multiple internal reflections on the densities of und bezüglich des weiteren Bedienungs- und sonstigen halftone prints on paper

JOSAJuly 1953, p. 600-603

[3] Clapper-Yule:

Reproduction of color with halftone images TAGA Proceedings 1955, p. 1-12

[4] Chemburkar:

Theoretical examinations of the optical properties of conti-nuous tone ink films on paper Printing Technology 2 (1958) p. 20-39

[5] Murray:

Monochrome reproduction in photograving J. Franklin Inst. June 1936, p. 721-744

[6] Yule-Neilsen:

The pénétration of light into paper and its effect on halftone reproduction

TAGA Proc 1951, p. 55-76

[7] Schraner-Selivanov:

5 655183

Abhängigkeit der optischen Dichte von der Fläche der Rasterpunkte in der Reproduktion Polygraficeskoe Proizvodstro, Moskau 1962, Nr. 9, p. 11-13

[8] Pauckner:

s Beitrag zur Ermittlung der geometrischen Flächendeckung von Rasterdrucken durch optische Messung Druck Print Nov. 1975, p. 603-606

[9] Mast:

«Bestimmung der optischen Dichte von gerasterten Flächen» io Vortrag: Phot. Koll. ETH Zürich, Februar 1978

[10] Schmidt:

«Die Transparenz und die Lichtremission von Papieren, Theorie und Messverfahren»

Das Papier, April 1959, p. 141-149 «s [11] Mast:

US-PS 4 078 858

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

655183

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Bestimmung des physikalischen Farbauftrags einer auf einer opaken Unterlage eine bildmodulations-mässig wirkende Schicht aufweisenden Aufsichtsbildvorlage, dadurch gekennzeichnet, dass unter Ausschaltung von Oberflächenreflexionen an mindestens zwei ausgewählten Orten der Bildvorlage jeweils Remission und Transmission gemessen werden, und dass aus diesen mindestens vier Messwerten der physikalische Farbauftrag rechnerisch ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer dichtemodulierten Schicht je eine Doppelmessung an einem schichttragenden und an einem schichtfreien Ort der Bildvorlage vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer flächenmodulierten Schicht je eine Doppelmessung an einem voll schichttragenden, einem gerastet schichttragenden und einem schichtfreien Ort der Bildvorlage vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der physikalische Farbauftrag als geometrische Schichtdicke Dt nach der Beziehung

Dt = log(TR:RE)

errechnet wird, worin Re und Tr die auf den entsprechenden Messwert R'eo bzw. T'ro am schichtfreien Messort normierte, am schichttragenden Messort optisch gemessene Remission bzw. Transmission sind.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der physikalische Farbauftrag als geometrische Flächendeckung a nach der Beziehung a = (1-Te):(l-Ta)

errechnet wird, worin

Te = (1-Tka- (1-y) • ß • (Tr-Re) • (l-Ta)-> • [1-ß • (1-y)]-1 + Tr und

Ta = Rev:Tev bedeuten und Rev und Trv die auf den entsprechenden Messwert R'eo bzw. T'ro am schichtfreien Messort normierte, am voll schichttragenden Messort optisch gemessene Remission bzw. Transmission, Re und Te die gleich normierte, am gerastert schichttragenden Messort gemessene Remission bzw. Transmission und ß und y vorgegebene, die Remissions- und Transmissionseigenschaften der opaken Unterlage charakterisierende Parameter sind.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (1) zum Positionieren des Aufsichtsbilds (2) in einer Bildebene, zwei an gegenüberliegenden Seiten der Bildebene angeordnete, auf denselben Messort der Bildebene gerichtete Lichtquellen (3, 4), einen Fotoempfänger (7), eine das vom Aufsichtsbild am Messort remittierte bzw. transmittierte Licht auf den Fotoempfänger richtende Optik (5), Mittel (6a, 6b) zum Fernhalten von an der Oberfläche des Aufsichtsbilds direkt reflektiertem Licht vom Fotoempfänger und durch eine elektronische Steuer- und Rechenschaltung (8) mit einer Eingabe (8a) für Unterlagenparameter und einer Anzeige (8b) für das Messresultat, welche Steuer- und Rechenschaltung die beiden Lichtquellen abwechselnd aktiviert und aus den vom Fotoempfänger erzeugten Remissions- bzw. Transmissionssignalen den physikalischen Farbauftrag berechnet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuer- und Rechenschaltung (8) zur Schichtdickenmessung und zur Flächenbedeckungsmessung ausgebildet ist und dass Mittel vorgesehen sind, um jeweils eine dieser beiden Messungen auszuwählen.

s 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur selbsttätigen Speicherung einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Remissions-/TransmissionssignaIpaaren ausgebildet ist.

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