Figure 1: Illustration des différentes géométries de mesure et des effets directionnels qui en résultent en termes de différences de couleur.

ISO 13655:2017 Annexe C explique:

Si, toutefois, la détection et/ou l'irradiation sont limitées à un seul angle azimutal, les effets de direction et de texture sont accentués. Ces géométries sont dépréciées dans l'ISO 5-4 et donc dans la présente Norme 13655:2017. Elles sont connues sous le nom de "directionnelle à quarante-cinq degrés : normal" et "normal : directionnelle à quarante-cinq degrés".

En d'autres termes, lorsque des instruments à géométrie directionnelle sont utilisés, les résultats dépendent fortement de l'angle de mesure. En tournant le spectrophotomètre d'un certain degré, le même échantillon donnera des lectures différentes. Cet effet s'accentue avec l'augmentation de la texture de surface et sur les papiers non couchés, une différence de couleur de plus de dE*ab = 3 peut être constatée.

Question: Comment les utilisateurs peuvent-ils savoir si un instrument donné est conforme aux exigences géométriques de la norme ISO 13655

Réponse: La fiche technique d'un instrument indique généralement la géométrie. Si celle-ci n'est pas "45°a:0°" ou "45°c:0°" (ou l'inverse) mais seulement 45:0, il est probable que les exigences ne soient pas satisfaites. La déclaration de conformité à la norme DIN 5033 ne signifie pas non plus que l'instrument est conforme à la norme ISO 13655. La norme DIN 5033 décrit simplement toutes les géométries de mesure existantes.

Figure 2: Illustration du concept général pour définir une nouvelle méthode de mesure pour l'ISO 136555.

Une fois les conditions préalables de la géométrie de mesure remplies, un instrument conforme à la norme ISO 13655:2017 peut se conformer à 4 modes de mesure différents. Ces modes ont été développés en raison de différents besoins et applications. Ils sont appelés M0, M1, M2 et M3.

Figure 3: Illustration du concept général pour définir le nouveau mode de mesure pour l'ISO 136555.

Figure 4: Illustration simplifiée du mode de mesure M0 utilisé dans des conditions d'éclairage normalisées D50.

Les paragraphes suivants expliquent M2 et M3 avant les détails concernant M1 qui nécessite plus d'explications.

Figure 5: Papiers de production typiques dans des environnements avec différents niveaux d'UV.

Les azurants optiques emmettent une lumière bleutée qui dépend de la teneur en UV de l'environnement d'observation (et de la source lumineuse de l'appareil de mesure). Si un instrument avec filtre UV (UV-Cut) donne des résultats plus agréables qu'un instrument équipé d'une lampe au tungstène, c'est simplement que la teneur en UV de l'environnement d'observation est plus proche des UV coupés que de la teneur en UV d'une lampe au tungstène remplie de gaz.

Mais il est fort probable que l'environnement ne soit pas exempt d'UV (à moins que vous ne travailliez à côté de la Joconde). Le M2 n'est donc pas la solution appropriée pour la plupart des applications et il n'est normalisé que pour refléter les conditions d'observation sans UV.

Les instruments MYIRO offrent le choix du mode de mesure M2. Dans ce cas, la définition d'un filtre anti-UV de la norme ISO 13655:2017 est respectée.

A retenir : 

M2 = UV-Cut. Il n'est utile que pour les environnements sans UV (comme un musée par exemple).

Figure 6: Illustration simplifiée du mode de mesure M2 utilisé dans des conditions d'éclairage normalisées D50.

Figure 7: Illustration simplifiée du mode de mesure M1 utilisé dans des conditions d'éclairage normalisées D50.

Méthode 1 : Correspondance des illuminants 

M1 peut être atteint en utilisant une source lumineuse qui répond aux exigences de la norme ISO 3664:2009. Cela signifie simplement que si vous intégrez une source de lumière standardisée dans le spectrophotomètre, elle est conforme à M1 (mais n'oubliez pas la condition préalable de la géométrie). Cela semble simple mais n'est pas réalisable en pratique.

Le choix évident d'utiliser la même source lumineuse que celle utilisée dans la plupart des cabines de visualisation ne peut pas être réalisé car il s'agit le plus souvent de lampes fluorescentes qui ne peuvent pas être intégrées dans un spectrophotomètre. De plus, elles ne correspondent pas parfaitement à l'illuminant CIE D50 (approximation dans des tolérances définies).

Une autre possibilité pour atteindre le D50 est d'utiliser une combinaison de différentes LEDs, qui produisent un spectre D50. En pratique, un problème se pose lorsqu'on essaie de reproduire le contenu UV du D50, car les LED actuelles ne sont pas capables de reproduire parfaitement le contenu UV de D50.

La dernière solution technique présentée pour obtenir le D50 comme éclairage physique consiste à utiliser des sources lumineuses filtrées pour imiter la distribution spectrale de puissance du D50. L'avantage de cette technique est qu'elle permet d'obtenir une correspondance étroite avec la D50. Elle devrait également permettre d'obtenir des mesures correctes pour les échantillons qui présentent une fluorescence active dans le domaine des longueurs d'onde visibles (quelques encres et toners présentent ce comportement dans une certaine mesure). L'inconvénient est que la source lumineuse peut ne pas être stable en termes de contenu UV et que la fiabilité dans le temps doit donc être remise en question.

En outre, nous devons nous demander si le D50 parfait est vraiment la meilleure solution à utiliser dans un appareil de mesure. Normalement, nous ne disposons pas d'un D50 parfait comme condition de visualisation, mais seulement d'une simulation dans les limites de la tolérance. Les avantages théoriques peuvent donc difficilement être transférés à l'utilisation pratique. La façon de surmonter ce problème sera expliquée plus loin dans ce document.

Méthode 2: Calcul des UV 

La deuxième possibilité de se conformer au mode de mesure M1 est liée à la nature des azurants optiques. Les azurants optiques absorbent l'énergie UV (dans l'invisible) et émettent une lumière bleue dans le visible. Pour mesurer l'effet d'un azurant optique, il est parfaitement suffisant d'assurer une corrélation entre l'excitation de l'azurant pendant la mesure et dans l'environnement d'observation souhaité. Ceci est décrit au moyen du rapport entre le contenu UV et le contenu visible dans la norme ISO 13655:2017.

En d'autres termes : Assurez-vous que pendant la mesure, l'azurant brille aussi "bleuâtre" que dans votre environnement de visualisation souhaité.

Cet objectif peut être atteint de différentes manières. Certaines méthodes sont décrites dans la littérature disponible. Deux d'entre elles seront abordées dans ce qui suit.

Comme nous l'avons vu, un azurant optique absorbe l'énergie UV et émet cette énergie sous forme de lumière bleue. Si nous souhaitons mesurer la quantité d'émission pour un certain illuminant de référence, nous devons nous assurer que la source lumineuse de l'appareil de mesure a suffisamment d'énergie dans la zone de longueur d'onde où l'azurant optique est actif.

Si vous pouviez effectuer deux mesures, l'une utilisant uniquement de l'énergie UV, pour donner une fluorescence pure, et l'autre sans énergie UV pour donner une réflectance pure, il serait donc possible de calculer le facteur de radiance totale résultant (souvent appelé facteur de réflectance bien qu'il soit la combinaison de la réflectance et de la fluorescence).

Le problème est que cette méthode repose sur l'existence d'une source de lumière exclusivement UV. Les LED UV disponibles aujourd'hui ont une distribution spectrale de puissance variable et émettent également de la lumière visible. Ainsi, non seulement la fluorescence mais aussi la réflectance (causée par la lumière visible émise par la LED-UV) sont mesurées et introduisent des erreurs dans le modèle sous-jacent. Les instruments réels utilisant cette méthode souffriraient d'une erreur de mesure variable.

Figure 8: Principe de fonctionnement du brevet "Virtual Fluorescence Standard".

Un autre avantage des instruments MYIRO concerne les environnements de visualisation réels. Même si des sources lumineuses normalisées sont utilisées, les cabines de lumière standardisées disponibles dans le commerce sont conformes à la norme ISO 3664:2009 mais ne reproduise pas un D50 parfait. En utilisant le VFS, il est facile de mesurer et quantifier les caractéristiques spectrales de la cabine et d'utiliser alors son spectre réel comme source lumineuse du MYIRO-1, ou MYIRO-9.

En utilisant le MYIRO-1, les utilisateurs peuvent obtenir objectivement les valeurs de couleurs qui correspondent parfaitement à la perception visuelle de ces couleurs. La fonction "Illuminant personnalisé" élimine le problème de repoduction du D50 approximatives générées par les cabines de visualisation. Cette fonction n'est bien sûr pas limitée aux simulateurs de D50, mais elle est également utile pour obtenir des correspondances de couleurs pour des conditions de lumière "sur site" ou pour des présentations commerciales.

Les deux méthodes partent du principe que la longueur d'onde d'excitation et la longueur d'onde d'émission des azurants optiques utilisés dans les papiers ne varient pas. Cette hypothèse est valable mais seul Konica Minolta a construit un équipement de mesure disponible dans le commerce pour déterminer les caractéristiques exactes de cette classe d'azurants (CM 3800d).

Comme l'étalonnage UV des instruments MYIRO n'est pas fixé au D50 (par exemple D65 peut également être utilisé), les valeurs mesurées avec un MYIRO présentent une très bonne corrélation avec les instruments utilisés dans l'industrie du papier, bien que la géométrie de l'instrument soit différente.