Brevet FR2748110A1 — publié le 19971031

La présente invention concerne un dispositif de mesure photoélectrique, comportant au moins un dispositif d'éclai- rage pour exposer une surface de mesure d'un produit d'im- pression à de la lumière, ainsi qu'au moins un canal de mesure à transducteur photoélectrique, le dispositif d'é- clairage, ainsi que le transducteur photoélectrique étant disposés en aval ou en amont d'une unité de commande et d'exploitation. Pour tester la qualité des résultats d'impression, on i0 utilise les dispositifs de mesure photoélectriques les plus différents. On peut citer ici en particulier les densito- mètres, dans lesquels la lumière réfléchie par un point de mesure est convertie de façon photoélectrique et une valeur de densité d'encre est détectée, à partir de la valeur de réflexion, par calculs logarithmiques. La valeur de densité d'encre pour une encre d'impression donnée est de plus détectée dans une zone spectrale qui est complémentaire à cette couleur, ce qui, en d'autres termes, signifie que la zone spectrale de la couleur ayant la plus faible réflexion D0 est utilisée pour dériver une densité d'encre. La structure optique d'un densitomètre est constituée essentiellement d'au moins un dispositif d'éclairage, pour exposer le point de mesure sur le produit d'impression à un rayonnement. De plus, un ou plusieurs canaux de mesure sont prévus, ceux-ci présentant un ou plusieurs transducteurs ou convertisseurs photoélectriques à côté d'éléments de filtrage disposés de façon correspondante en amont. Les propriétés de transmis- sion spectrales des filtres dans le canal de mesure respec- tif correspondent de plus à la valeur de densité d'encre à dériver. Le brevet EP-O 011 376 décrit un densitomètre qui présente, dans la tête de mesure, une voie du rayonnement d'éclairage, à côté de la source de lumière, ainsi que trois canaux de mesure simultanément actifs. Dans le but de dériver les valeurs de densité d'encre correspondantes dans une électro- nique d'exploitation disposée en aval, des filtres laissant passer de la lumière rouge, verte ou bleue pour les couleurs utilisées lors de l'impression cyan, magenta ou jaune sont prévus en amont des transducteurs photoélectriques dans les canaux de mesure. Les valeurs de densité d'encre détectées par ce densitomètre peuvent être affichées, mais il est également possible, par traitement des valeurs de réflexion obtenues par les trois canaux de mesure, en liaison avec des valeurs mémorisées, de déterminer la couleur d'une surface de mesure imprimée. Par le brevet US-4 003 660, on connaît un densitomètre en ligne, lequel présente deux canaux d'éclairage, pour irra- dier les champs de mesure d'une bande de contrôle d'impres- sion. Un tronçon de la bande de contrôle est représenté sur un plan qui présente plusieurs convertisseurs photoélectri- ques. L'éclairage de la zone du champ de mesure à mesurer est effectué, dans ce cas, en vérité, par deux dispositifs d'éclairage, ceux-ci étant cependant réalisés de la même façon l'un par rapport à l'autre. Dans le cas des appareils de mesure de couleur utilisés de nos jours de façon croissante dans l'industrie de l'impres- sion pour détecter et dériver des valeurs colorimétriques dites standards, il est connu de simuler différentes situa- tions d'éclairage, dans le sens du type de lumière utilisé, soit dans un canal d'éclairage par des dispositifs de filtrage pouvant être mis en circuit, soit par plusieurs canaux d'éclairage ayant une caractéristique spectrale différente. Du côté du récepteur, on doit prévoir, dans de tels appareils de mesure de couleur, des filtres pour pondérer, de façon spectralement différente, la lumière réfléchie par un champ de mesure conformément à la prescription de mesure standard. La structure optique de tels appareils de mesure de couleur présente une complexité correspondante. A côté des densitomètres ayant plusieurs canaux de mesure travaillant simultanément, on connaît également des densito- mètres comportant un transducteur photoélectrique, dans lequel les différents filtres pour l'évaluation spectrale de la lumière réfléchie par le point de mesure sont disposés l'un après l'autre, c'est- à-dire séquentiellement, en amont du récepteur. De tels dispositifs mécaniques sensibles compliquent cependant de même la structure de telles têtes de mesure. Par ailleurs, dans le cas de plusieurs filtres, qui sont disposés séquentiellement en amont d'un transduc- teur photoélectrique, les zones de transmission sont accor- dées les unes aux autres. De même, dans le cas de têtes de mesure à réflexion, il est connu d'utiliser plusieurs transducteurs photoélectriques en liaison avec des systèmes de miroirs. Grâce à ces miroirs, la lumière réfléchie est spectralement divisée et amenée aux transducteurs indivi- duels. Un inconvénient dans ce cas consiste en ce que l'intensité de la lumière réfléchie par le point de mesure est encore diminuée par des pertes optiques. Par ailleurs, on doit considérer comme désavantageux, dans les appareils de mesure connus et utilisés comportant des lampes à incan- descence pour l'éclairage, que celles-ci présentent, dans la zone spectrale infrarouge, une émission plus forte que dans la zone spectrale visible. En conséquence, des filtres infrarouges supplémentaires sont nécessaires pour influencer cette zone infrarouge. Ainsi, la présente invention a pour but de développer un dispositif de mesure photoélectrique du type précité de sorte que, pour une construction simple et économique, ainsi qu'en évitant simultanément les inconvénients cités, la plage d'utilisation d'un appareil de mesure réalisé en particulier comme densitomètre peut être élargie, et la précision de la mesure et du traitement peut être augmentée. A cet effet, le dispositif de mesure photoélectrique du type indiqué précédemment est remarquable, selon l'invention, en ce qu'un certain nombre de dispositifs d'éclairage pouvant être activés de façon séquentielle par la commande sont prévus pour exposer la surface de mesure à de la lumière ayant, à chaque fois, une distribution d'intensité spectrale différente, et un transducteur photoélectrique est prévu pour détecter la lumière réfléchie à chaque fois par le point de mesure conformément à la commande des dispositifs d'éclairage. Avantageusement, le dispositif de mesure est réalisé comme densitomètre et les dispositifs d'éclairage individuels pour irradier le point de mesure sont réalisés, à chaque fois, avec une distribution d'intensité spectrale pour obtenir des valeurs de densité d'encre des couleurs cyan, magenta, jaune utilisées lors de l'impression dans une plage de longueur d'onde rouge, verte et bleue. De préférence, les dispositifs d'éclairage présentent des diodes électroluminescentes ayant une distribution d'inten- sité spectrale différente. En particulier, les dispositifs d'éclairage peuvent présen- ter des dispositifs de filtrage réalisés en particulier sous forme de filtres à interférences. Avantageusement, les dispositifs d'éclairage présentent des guides de lumière. De préférence, il est prévu un guide de lumière à plusieurs bras qui présente, de façon correspondant au nombre des dispositifs d'éclairage prévus, un certain nombre de D coupleurs optiques d'entrée et un point de couplage optique de sortie en regard du point de mesure. En particulier, un guide de lumière détectant la lumière réfléchie par le point de mesure peut être associé au transducteur photoélectrique. Avantageusement, les dispositifs d'éclairage individuels peuvent être commandés, de façon séquentielle, par la commande en liaison avec au moins une phase sombre pendant laquelle le point de mesure n'est exposé à aucune lumière. De préférence, à côté du transducteur photoélectrique pour détecter la lumière réfléchie par le point de mesure, il est prévu un autre récepteur photoélectrique en liaison active avec l'unité d'amplification et d'exploitation, grâce auquel la lumière engendrée directement par les dispositifs d'é- clairage est détectée. En particulier, entre le dernier élément du dispositif d'éclairage et le point de mesure, il peut être agencé un polariseur et, entre le premier élément du canal de récep- tion et le point de mesure, un analyseur pour supprimer le reflet superficiel. Selon l'invention, il est généralement prévu que l'éclairage du point de mesure à mesurer sur un produit d'impression est effectué au moyen d'un certain nombre de dispositifs d'é- clairage, la répartition de l'intensité spectrale des dispositifs d'éclairage étant choisie de façon correspondant à la prescription de l'évaluation spectrale de la lumière réfléchie par le point de mesure. En d'autres termes, cela signifie que, pour une tête de mesure réalisée comme densi- tomètre, en particulier trois canaux d'éclairage sont prévus, l'irradiation du point de mesure, par le premier canal d'éclairage, étant effectuée en lumière bleue, l'irradiation du point de mesure, par le deuxième canal d'éclairage, étant effectuée en lumière verte, et l'irradia- tion du point de mesure, par le troisième canal d'éclairage, étant effectuée en lumière rouge. Cela présente, par rapport à la structure de densitomètres usuels, l'avantage que, pour éclairer le point de mesure, aucun rayonnement ne doit être engendré dans une plage très large, ce qui a pour consé- quence, justement pour des sources de lumière thermiques (lampes à incandescence), une puissance thermique produite élevée et, à cause des dispositifs nécessaires pour évacuer la chaleur, engendre un coût constructif supplémentaire. Dans le cas d'un éclairage avec des diodes électrolumines- centes, on peut en particulier se passer de filtres d'arrêt des rayons infrarouges. Avantageusement, on utilise, lors de la réalisation de l'idée inventive sous forme d'un densitomètre, des diodes électroluminescentes, des filtres à interférences étant disposés en amont de celles-ci. Par une commande disposée en amont, les diodes électroluminescentes des canaux jaune, D0 magenta et cyan sont mises en service l'une après l'autre pour, à chaque fois, un court intervalle de temps, de sorte que les réflexions correspondantes du point de mesure se produisent en série sur le transducteur photoélectrique. Un circuit d'amplification et d'exploitation correspondant est de plus disposé en aval du transducteur photoélectrique, grâce auquel circuit les signaux de réflexion correspondants pour les canaux cyan, magenta, jaune ainsi que noir peuvent être convertis en unités de densité d'encre et affichés par l'intermédiaire d'un dispositif disposé en aval. En outre, il peut être de plus prévu qu'une phase sombre soit prédéfi- nie de même de façon sérielle par la commande, pendant laquelle le transducteur photoélectrique ne reçoit aucune lumière émise par les diodes électroluminescentes via le point de mesure. A l'intérieur de cette phase sombre, il peut être détecté, par l'unité d'amplification et d'exploitation, le courant sombre du récepteur comme offset et il peut être traité pour l'affichage des valeurs de mesure. La fréquence, à laquelle les diodes électroluminescentes individuelles sont commandées de façon séquentielle, peut s'élever à quelques kilohertz. La limite de la fréquence est de plus déterminée généralement par la fréquence maximale permise des éléments contenus dans l'unité d'amplification et d'exploitation (par exemple le transducteur analogi- que/numérique ou l'amplificateur commutable). Selon un développement de l'invention, il est prévu, à côté du transducteur photoélectrique, une autre unité de récep- tion photoélectrique réalisée en particulier comme photo- diode SI, laquelle est exposée directement à la lumière des diodes électroluminescentes servant à l'éclairage du point de mesure. Grâce à cette deuxième photodiode, on obtient une détection de l'intensité d'irradiation directe des diodes électroluminescentes individuelles, de sorte que des fluc- tuations de luminosité éventuelles des diodes électrolumi- nescentes peuvent être prises en compte et corrigées dans l'unité d'amplification et d'exploitation pour dériver des valeurs de mesure exactes. Selon une autre réalisation de l'invention, le dispositif de mesure photoélectrique comporte des dispositifs de guidage de lumière, au moyen desquels la lumière, colorée de façon différente conformément à la prescription de mesure choisie, des diodes électroluminescentes individuelles est orientée pour l'éclairage sur le point de mesure. Avantageusement, dans ce cas, on peut utiliser un guide de lumière à plu- sieurs bras comportant plusieurs surfaces de couplage d'entrée de lumière et une surface de couplage de sortie de lumière. Ce guide de lumière peut présenter une autre surface de sortie de lumière, grâce à laquelle la lumière des diodes électroluminescentes est amenée directement à une unité de réception photoélectrique supplémentaire encore décrite ci-dessus (photodiode SI). La lumière réfléchie par le point de mesure peut de même être amenée, par l'intermé- diaire d'un guide de lumière séparé, au transducteur photo- électrique prévu en amont de l'unité d'amplification et d'exploitation. Pour le couplage d'entrée ou le couplage de sortie du rayonnement dans les guides de lumière, on utilise des optiques de couplage appropriées. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre la structure de base du dispositif de mesure à côté des composants disposés en aval. La figure 2 montre le développement du dispositif de mesure avec un guide de lumière pour l'éclairage du point de mesure. La figure 3 montre la structure correspondant à la figure 2 élargie par un dispositif de guidage de lumière pour exposer le transducteur photoélectrique à la lumière réfléchie par le point de mesure. La figure 1 montre la structure de base du dispositif de mesure selon l'invention. Dans un boîtier non représenté, sont agencées, selon les réalisations encore à suivre, en totalité trois diodes électroluminescentes 3 autour d'un transducteur photoélectrique central 5, de sorte que l'irra- diation d'un point de mesure 2 se trouvant sur une feuille d'impression 1 est effectuée sous, à chaque fois, 45 par rapport à la normale à la surface, et la lumière réfléchie par le point de mesure 2 sur la feuille 1 est reçue par le transducteur photoélectrique 5 en direction de la normale à la surface. En particulier, les diodes électroluminescentes 3 ainsi que le transducteur photoélectrique 5 sont montés, dans ce cas, dans des perçages d'un boîtier non représenté, de sorte que, en particulier, le transducteur photoélectri- que 5 est protégé de la meilleure manière possible contre la lumière parasite provoquée par la luminosité de l'environne- ment. Les diodes 3, associées aux encres d'impression cyan C, jaune Y et magenta M des canaux rouge R, bleu B et vert G, sont de plus décalées l'une par rapport à l'autre d'à chaque fois 120 et agencées autour du transducteur photo- électrique 5 se trouvant directement au-dessus du point de mesure 2. Les diodes individuelles 3, qui sont associées aux canaux précédemment indiqués rouge R, bleu B et vert G de façon correspondant aux couleurs cyan C, jaune Y et magenta M, présentent des propriétés de rayonnement qui fournissent une détermination de valeurs de densité d'encre. Cela signifie que la diode 3 associée au canal rouge R et associée pour obtenir une valeur de densité d'encre pour l'encre d'impres- sion cyan C présente une distribution d'intensité spectrale essentiellement dans la zone rouge lointaine. De façon correspondante, l'intensité du rayonnement de la diode 3 associée au canal bleu B pour obtenir une valeur de densité d'encre pour le jaune Y présente un maximum dans le bleu, et la diode électroluminescente 3 du canal vert G pour l'encre d'impression magenta M présente un maximum d'intensité dans le vert. Les diodes électroluminescentes individuelles 3 sont dispo- sées de plus en amont de filtres à interférences 4 à bande étroite, de sorte que la lumière émise par les diodes électroluminescentes 3 est exactement adaptée à la condition spectrale pour la dérivation de valeurs de densité d'encre. En particulier, les zones qui ne sont pas appropriées pour obtenir des valeurs de densité d'encre sont supprimées des distributions d'intensité spectrales des diodes électroluminescentes 3. Pour supprimer le reflet superficiel en particulier d'une feuille 1 fraîchement imprimée, il est agencé, entre le dernier élément du dispositif d'éclairage 3, 4, 9, 10 et le point de mesure 2, un polariseur 12 et, entre le premier élément du canal de réception 5; 11 -fi- gure 3- et le point de mesure 2, un analyseur 13. Les diodes individuelles 3 sont reliées à chaque fois, de façon individuelle, à une commande 6, grâce à laquelle il peut être effectué une commande séquentielle. Par exemple, par l'intermédiaire de la commande 6, successivement, la diode 3 du canal rouge R est tout d'abord activée, puis celle du canal vert G et celle du canal bleu B pour, à chaque fois, un court intervalle de temps. De façon supplé- mentaire, il peut être également prévu une phase sombre, dans laquelle la commande 6 n'active aucune des trois diodes 3. Sur la figure 1, il est représenté, à côté de la commande 6, en principe, le profil dans le temps des trois processus d'activation décalés les uns par rapport aux autres pour le canal rouge R, le canal vert G et le canal bleu B. La phase sombre D pouvant être prédéfinie par la commande 6 est de même indiquée. Grâce à l'activation séquentielle des diodes R, G et B 3 par la commande 6, le transducteur photoélectrique 5 reçoit la lumière réfléchie par le point de mesure 2 successivement dans les zones rouge, verte et bleue R, G, B. Le transduc- teur photoélectrique 5 est raccordé de plus à une unité d'amplification et d'exploitation 7 grâce à laquelle les grandeurs électriques correspondant aux intensités de réflexion sont traitées. L'unité d'amplification et d'ex- ploitation 7 est disposée en amont d'un dispositif d'affi- chage 8, au moyen duquel les valeurs de densité d'encre pour la couleur cyan C, la couleur magenta M, la couleur jaune Y, peuvent être affichées. Par un traitement des valeurs de réflexion du canal rouge R, du canal vert G et du canal bleu B, on peut de plus dériver, d'une façon connue en soi, une valeur de densité d'encre pour l'encre d'impression noire K. Sur la figure 1, à côté de l'unité d'amplification et d'exploitation, il est représenté le profil dans le temps des valeurs de réflexion existant dans les canaux rouge, vert et bleu R, G, B, comme celles-ci peuvent être détectées par l'unité d'amplification et d'exploitation de façon correspondant à la prédétermination séquentielle par la commande 6. La figure 2 montre un développement de l'invention, dans lequel, dans ce cas, il est prévu un guide de lumière 10 pour l'éclairage du point de mesure 2 sur la feuille 1. Les trois diodes 3 associées aux canaux rouge, vert et bleu R, G, B sont associées, en totalité, à trois points de couplage d'entrée de lumière, des optiques de couplage 9 étant de plus encore prévues en amont de ceux-ci. De même, des filtres à interférences supplémentaires 4 sont associés aux diodes 3, grâce auxquels l'adaptation spectrale expliquée précédemment de la lumière émise par les diodes 3 est effectuée. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le guide de lumière 10 --la représentation selon les figures 2 et 3 est d'une nature montrant le principe-- présente trois bras avec des points de couplage de lumière, lesquels sont associés aux diodes électroluminescentes correspondantes 3. La lumière reçue par les points de couplage d'entrée de lumière des diodes 3 est guidée, de façon correspondant à la géométrie d'éclairage prévue --il est représenté une géomé- trie dite 45o/0 -- sur le point de mesure 2 de la feuille 1. De façon correspondante, le guide de lumière 10 présente une surface de sortie de lumière, laquelle est associée au point de mesure 2. La lumière réfléchie par le point de mesure 2 de façon correspondant à l'activation séquentielle des diodes 3 est amenée au transducteur photoélectrique 5 comme dans l'exemple de réalisation selon la figure 1 avec, le cas échéant, interposition de moyens de représentation corres- pondants. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, il est prévu, pour exposer le transducteur photoélectrique 5 à la lumière réfléchie par le point de mesure 2 de façon corres- pondant à l'activation séquentielle des diodes 3, de même, un guide de lumière 11. Egalement dans ce cas, la représen- tation du guide de lumière 11il est purement de principe; la forme de réalisation concrète dépend des dimensionnements prévus de la tête de mesure à réaliser. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure photoélectrique, comportant au moins un dispositif d'éclairage pour exposer une surface de mesure d'un produit d'impression à de la lumière, ainsi qu'au moins un canal de mesure à transducteur photoélectrique, le dispositif d'éclairage, ainsi que le transducteur photoélec- trique étant disposés en aval ou en amont d'une unité de commande et d'exploitation, caractérisé en ce qu'un certain nombre de dispositifs d'éclairage (3, 4, 9, 10) pouvant être activés de façon séquentielle par la commande (6) sont prévus pour exposer la surface de mesure (2) à de la lumière ayant, à chaque fois, une distribution d'intensité spectrale différente, et un transducteur photoélectrique (5) est prévu pour détecter la lumière réfléchie à chaque fois par le point de mesure (2) conformément à la commande des dispositifs d'éclairage (3, 4, 9, 10). 2. Dispositif de mesure photoélectrique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure est réalisé comme densitomètre et les dispositifs d'éclairage indivi- duels (3, 4, 9, 10) pour irradier le point de mesure (2) sont réalisés, à chaque fois, avec une distribution d'inten- sité spectrale pour obtenir des valeurs de densité d'encre des couleurs cyan (C), magenta (M), jaune (Y) utilisées lors de l'impression dans une plage de longueur d'onde rouge (R), verte (G) et bleue (B). 3. Dispositif de mesure photoélectrique selon la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce que les dispositifs d'éclairage (3, 4, 9, 10) présentent des diodes électroluminescentes (3) ayant une distribution d'intensité spectrale différente. 4. Dispositif de mesure photoélectrique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs d'éclairage (3, 4, 9, ) présentent des dispositifs de filtrage réalisés en particulier sous forme de filtres à interférences (4). 5. Dispositif de mesure photoélectrique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs d'éclairage (3, 4, 9, ) présentent des guides de lumière (10). 6. Dispositif de mesure photoélectrique selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un guide de lumière à plusieurs bras (10) qui présente, de façon correspondant au nombre des dispositifs d'éclairage prévus (3, 4, 9, 10), un certain nombre de coupleurs optiques d'entrée (9) et un point de couplage optique de sortie en regard du point de mesure (2). 7. Dispositif de mesure photoélectrique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un guide de lumière (11) détectant la lumière réfléchie par le point de mesure (2) est associé au transducteur photoélectrique (5). 8. Dispositif de mesure photoélectrique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs d'éclairage indivi- duels (3, 4, 9, 10) peuvent être commandés, de façon séquen- tielle, par la commande (6) en liaison avec au moins une phase sombre (D) pendant laquelle le point de mesure (2) n'est exposé à aucune lumière. 9. Dispositif de mesure photoélectrique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à côté du transducteur photoélectri- que (5) pour détecter la lumière réfléchie par le point de mesure (2), il est prévu un autre récepteur photoélectrique en liaison active avec l'unité d'amplification et d'exploi- tation (7), grâce auquel la lumière engendrée directement par les dispositifs d'éclairage (3, 4, 9, 10) est détectée. 10. Dispositif de mesure photoélectrique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, entre le dernier élément du disposi- tif d'éclairage (3, 4, 9, 10) et le point de mesure (2), il est agencé un polariseur (12) et, entre le premier élément du canal de réception (5, 11) et le point de mesure (2), un analyseur (13) pour supprimer le reflet superficiel.