GB T 11500-2008 摄影.密度测量.第2部分 透射密度的几何条件.pdf

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1、lCS 3704020G 80 囝亘中华人民共和国国家标准GBT 1 1 500-2008ISO 5-2：200 1代替GBT 11500-1989摄影 密度测量 第2部分：2008-06-18发布透射密度的几何条件Photography-Density measurement-Part 2：Geometric conditions for transmission density(ISo 52：2001，IDT)2009-02-0 1实施丰瞀髁紫瓣訾糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会“1”前 言GBT 1 1500-2008180 5-2：2001本标准等同采用ISO 5-2：2001摄影密

2、度测量第2部分：几何条件(英文版)。本标准等同翻译IsO 5-2：2001。为便于使用，本标准做了以下编辑性修改：a)“本国际标准”一词改为“本标准”；b)用小数点“”代替作为小数点的逗号“，”；c)删除1SO 5-2：2001的前言；d)规范性引用文件的引导语改为GBT 112000规定的引导语。本标准代替GBT 11500 1989摄影透射密度测量的几何条件。本标准与GBT 11500-1989相比，主要包括以下变化：一将标准名称按国际标准名称翻译，从原来的摄影密度测量的几何条件改为摄影密度测量第2部分：透射密度的几何条件；一一增加了前言和引言；一引言中阐明了用“乳白玻璃”取代“积分球”作

3、漫射器的理由以及透射比和透射因数的区别等；一一为了能更清晰的理解标准内容，对“适用范围”这部分内容进行了明确的规定；同时扩充了应用范围(本版的第1章，1989版的第2章第22款)；一增加了“规范性引用文件”一章。在引用标准中，因我国现无等同采用被引用国际标准的国家标准，因此，直接引用国际标准(见本版第2章)；“定义”进行了扩充。为了应用的一致性和意义更明确，术语“透射因数”代替“透射比”，增加了“漫射系数”的定义(本版的第3章，1989版的第4章)；标准推荐了二种入射模式，二种出射模式的几何结构并以图表的形式作详细描述(本版的第5章第2款)；标准规定了漫射器的漫射系数和漫反射因数(本版的第5章

4、第3款)；标准推荐了新的漫射系数计算方法及其实际光学测量装置(附录A)；标准阐明了入射通量角和出射通量角对密度测量的影响，确定采样孔的光阑位置(附录B和附录C)。本标准的附录A为规范性附录，附录B和附录C为资料性附录。本标准由中国石油和化学工业协会提出。本标准由全国感光材料标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中国计量科学研究院。本标准主要起草人：陈锐、王煜、李在清。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT i1500 1989。GBT 11500-2008IS0 52 12001引 言本标准是IS0 5系列标准之一，它规定的透射密度的几何条件主要应用于黑白和彩色摄影，也可用于其他领域。从

5、1974第一版到1985第二版的主要改变是采用乳白玻璃法取代积分球法作为IsO标准漫透射密度的基础。虽然满足IsO 5-2规定的任一漫射方法都可以采用，为简便，通常用“乳白玻璃”标注其漫射法，以别于积分球漫射法。由于乳白玻璃与样品之间的相互反射的影响，得到的密度值与采用积分球法得到的相比，通常要稍低一些。实际影响取决于乳白玻璃和面向漫射器的样品表面反射特性。IsO 52的“宗旨”是，规定了接近实际应用条件下的测量光学密度的几何条件。漫透射密度尤其与接触印片和查片箱上评估影片等活动密切相关。在灯箱上查看影片是漫透射密度的重要应用之一。因此，为漫透射密度测量规定的条件考虑了查片箱的漫射特性和光谱反

6、射因数值。ISO 5-2同时描述了两类投影密度的几何条件。其光谱条件在ISO 5-3中规定。漫透射密度是对胶片调控光的能力的一种度量。影片在一侧被漫射照明，在另一侧观看，这与在漫透射辐射源(照明器)上观看影片相同。具有漫射照明的投影几何条件几乎等同于在漫辐射源上观看影片的几何条件，只是投影透镜代替了人眼。当影片置于漫射辐射源上或者与印片材料接触，光在样品及其附近表面之间存在相互反射。这种相互反射影响密度值，使用乳白玻璃作为集光器的测量仪器最好地考虑了这种影响，而积分球则不能。在密度计中采用乳白玻璃，除上述主要原因外，青睬此类仪器还在于它们更耐用、制造成本低和方便使用。投影密度是对这类胶片调控光

7、的能力的一种度量。即胶片的一侧被垂直地照明，并被垂直地收集后投影出去。使用带聚光镜的设备观看缩微胶片、电影片和幻灯片及印制照片。本标准定义的投影密度几何条件模拟了这一条件：在带聚光镜的典型投影系统中片框中心的负片或幻灯片的小面积的透射特性受影响的条件。可用一个称为采样孔的或片框内不透明膜的小孔限定。透过样品的总通量与入射至采样jL的总通量之比定义为透射比，但它在实际中几乎不用。可是，透过采样区域并被投影透镜收集形成投影图像的通量是我们感兴趣的。此通量与采样孔没有样品时收集的通量之比被定义为透射因数，透射因数是计算投影密度的基础。被测密度取决于入射光线的半锥角和投影透镜向采样孔所张的半角。该半角

8、或者用角度表示，或者以，数表示。由于，数经常标在投影透镜上，所以本标准用，数表示二种投影密度类型即：f45和，16。f45型用途广泛，因为它用于微缩胶片阅读器。f16型是电影放映机的代表。GBT 11500-2008IS0 5-2 12001摄影密度测量第2部分：透射密度的几何条件1范围本标准规定了测量ISO漫透射密度和，45、f16投影透射密度的几何条件。漫透射密度主要应用在透明照明器(查片箱)上观看的影像、接触印制影像以及具有漫射照明系统投影的影像测量。投影密度主要应用于带有聚光镜的影像测量。虽然在本标准规定的密度测量方法主要用于影像测量，但是也经常应用到滤光器和其他透明材料的测量。2规范

9、性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 11501摄影密度测量第3部分：光谱条件(GBT 11501-2008，ISO 5-3：1995，IDT)ISO 5-1：1984摄影密度测量第1部分：术语，符号和表示法ISO 77241：颜料和油漆色度学第1部分：原理3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。31透射因数(T)transmittance factor透过样品的

10、通量与样品从测量仪器采样孔移开后所测通量之比。T一式中：甄透射通量；蛾孔径通量。32透射密度(DT)transmission density透射因数倒数取10为底的对数Dt一-嘴。=-。s，。妻33漫射系数(几)diffusion coefficient照明或接收系统漫射性的度量；注：参见附录A。GBT 11500-2008IS0 5-2：20014坐标系、术语和符号本文将ISO 5-1中描述的坐标系、术语和符号作为规定透射密度测量几何条件的基础。5 Iso标准漫射密度51几何模式采用漫射辐照源和定向接收器的方法可以测量漫透射密度，这种布置称为“漫入射模式”，另一种布置是定向辐照源和漫射接收器

11、，称之为“漫出射模式”。各种漫射模式如图1所示。可以用规定的漫射分布和规定的定向分布描述测量模式。该分布是辐射分布还是接收分布取决于具体模式。 反澎，1采样孔；2出射几何条件；3O点；4入射几何条件。漫透射密度测量 投影密度测量漫人射式：CK、一90。，K。10。) f45：(墨一噩一64。)。漫出射式：(K。一10。，90。)1 f16：(噩一K，一182。)8 90。指的是样品与漫射辐照系统相接触。o半角K的值根据本文62注释中的公式计算。图1 密度测量的几何条件52采样孔径测量密度占用的这部分尺寸和形状的区域称为采样孔。在物理上，用光阑实现采样孔，该光阑与被测样品接触(参见附录c)。图2

12、示出了可应用的四种组合方式：入射模式二种，出射模式二种。没有其他组合。注：图2所示，对于B和D的组合方式，不透光的光阑构成了具有漫射材料的光滑表面。由于B和D的组合成本较高，在实际中经常采用A和C的组合方式。圉戮缫溺鬻戮缀黼l2 CGBT 11500-2008ISO 5-2：20011光闻；2样品；3乳白玻璃。图2浸入射模式(A，B)和漫出射模式(c，D)的光阑的几何安排如果采样孔的尺寸没有大到采样孔各部位的入射通量和出射通量的几何条件有实质性变化；或者没有小到要考虑影片的颗粒和样品的厚度，或者明显存在衍射效应；则采样孔的大小和形状无需严格。本标准不涉及直径小于05 mm的区域或显微密度学范畴

13、以及需要特殊考虑的测量。采样孔和限制定向分布的光学元件的相对尺寸与定向分布对角弦的允差相关。在理想情况下，入射通量和出射通量的分布在采样孔上是均匀的。当用一个几何形状相似、大小不超过采样孔对应尺寸四分之一的光孔横向扫瞄采样孔时，采样孔上任一位置的辐射亮度应在最大值的lo以内。测量均匀图像时，不均匀性影响不大；但不均匀性是测量非均匀图像的重要误差源(参见附录B)。漫射器尺寸相对于采样孔应足够大，以防止漫射器的边缘和其支撑部件影响密度测量。被测样品应与漫射器接触。在测量影片和干版样品时，乳剂面应朝向漫射器。53漫射分布以采样孔为中心的漫射分布中，辐亮度的角分布或接收灵敏度的角分布在采样孔平面界定的

14、整个半球应是均匀的。其均匀度应为漫射系数岛。一092士o02。附录A中规定了漫射系数的测定方法。在GBT 11501中规定的光谱范围，漫射辐照(接收)系统的光谱反射因数Rd，8(ISO 77241中定义)应为055土005，表面应抛光。通常使用乳白玻璃产生这种分布。如果可以满足规定的光学条件，则不必使用乳白玻璃。注1：如果密度计的漫射系数和反射因数在上述规定的允差范围之内，因漫射系数和反射因数的偏离准确值而引人的密度测量不确定度与总不确定度相比通常比较小。注2：由于样品和漫射系统之间发生相互反射，所以漫射系统的表面抛光情况及其反射比会影响密度的读数。上述的反射比即“在给定条件下的反射光通量与入

15、射通量之比”，在C1E出版物174中给出了反射比的定义；这里用反射因数R表示，而CIE出版物174中也给出了反射因数定义，是在给定锥角方向的反射辐射通量与相同条件下理想漫反射体的反射辐射通量之比。如果立体角趋近于2”，反射因数趋近于反射比。通常对于规定了反射比的漫射系统，可以采用积分球测量光谱反射因数。因此，本标准规定(光谱)反射因数值；而在教科书上讨论物理现象时通常使用反射比。54定向分布对于定向分布，辐亮度的角分布和响应的角分布的最大值应在采样孔中心垂直于采样孔的方向上。3帚GBT 11500-2008IS0 5-2：2001在采样孔上任意点，离开样品平面法线10。角以外的分布应忽略不计。

16、55表示法按照51至54的规范得到的密度值应称为“ISO标准漫透射密度”。用函数表示为漫入射模式Dr(90。opal；SH：10。；s)；漫出射模式DT(10。；SH：90。；opal；s)。式中S。定义为透射密度入射光谱(参见GBT 11501)，S定义为接收器光谱灵敏度。6 ISO标准投影密度61采样孔为了限制采样孔上几何条件的变化，其尺寸应比光学系统的其他部分小。既不超过模拟投影透镜人瞳的六分之一，又不小于05 mm。在理想情况下，入射通量应在采样孔上均匀分布。当用一台至少在20。的接受角内均匀角响应和直径为14采样孔的灵敏面上具有均匀响应的辐射计横向扫描采样孔时，在采样孔上任意位置的辐

17、射计测量值应大于最大值的90。62 i45模式入射辐亮度角分布和探测器灵敏度角分布(包括滤光器、透镜和其他光学元件的影响)在光轴角0。至64。士02。之间的任意角度上的均匀性应在10以内。注：，数和形成轴像点的半光锥角(K)的关系式用下式表示：，数一磊1面式中：n是像方的折射率。63 f16模式入射辐亮度角分布和探测器角分布(包括滤光器、透镜和其他光学元件的影响)在光轴角o。至182。土1O。之间的任意角度上的均匀性应在10以内。64入射通量几何条件均匀性用2。半角圆锥内具有均匀响应(士10以内)的辐射计扫描入射辐亮度角分布时，在规定入射通量圆锥内任意方向的辐亮度变化应在最大值的lO以内。在规

18、定的入射通量圆锥之外的通量应小于圆锥内通量最大值的2。65 出射通量几何条件均匀性用具有2。半角圆锥分布的小光束扫描接收器的灵敏度角分布时，在规定的圆锥内的灵敏度变化应在最大值的lO以内；在规定的出射通量圆锥之外的通量应小于圆锥内通量最大值的2。66表示法按照62规范得到的，45型密度值应称为“ISO标准，45投影透射密度”。用函数表示为：DT(64。；SH：64。；s)；按照63规范得到的，16型密度值应称为“ISO标准f16投影透射密度”。用函数表示为：DT(182。；SH：182。；s)。4附录A(规范性附录)漫射系数漫入射模式的漫射系数岛。定义为二个辐射通量西，晚之比： 风一塞一唑AL

19、,a)cosec。2式中：L，实际漫射照明系统的辐亮度；雪。实际漫射照明系统的总辐射通量；L。朗伯源的辐亮度；西。朗伯源的总辐射通量；A漫射辐射系统的面积；n立体角；日漫射辐射源与其表面法线之间的夹角(参见图A1)。+90。GBT 1 1500-2008IS0 5=2：200 1彦苓蹩3乡一90。1理想漫反射分布Lz(cosO；2非理想漫反射分布L-(cosO)3漫射照明系统前表面。图A1 漫射照明系统几何分布在半球空间完成上式积分，L。会随方向变化，而L。为常数。为归一化起见，当日一o，即在垂直方向(参见图A1)，L，一Lz。注：为简化起见，文中只给出了漫射照明系统的公式，对于漫射接收系统，

20、自然保持相同的形式。如果辐亮度L1(n)是绕其法线方向对称(根据定义L：也是如此)；凡可表示为：f2sin咒。(c。sOdO!，一 f2sin见。(Dc。sOdO5竺善f；|卜乒GBT 11500-2008Is0 5-2：2001jLlco胡sinOdO州口一o)c。s如i栅日对于一个以法线为轴旋转对称系统的漫射系数，可以将漫射照明系统前表面置于安装辐射计的臂旋转中心上。在臂从法线向90。转动过程中，记录各个角度的辐射计读数(见图A2)。要证明漫射照明系统是关于光轴(法线)各向同性的，应按不同方向绕光轴转动漫射照明系统并重复上述测量过程。如果漫射系统不是以光轴为旋转对称，漫射系数应按公式A1计

21、算。+901辐射计；2最大值10。；3漫射照明系统前表面。图A2辐射计示意图辐射计视场应限制在10。以内并仔细屏蔽系统的杂散光。以等空间角增量测量辐射分布，增量不超过10。以测量光学密度相同的布置测量漫射系数，例如，测量设备应安装孔径光阑。如果根据图A2测量漫射系数，接收器读数R(口)与L。(口)cos8加成正比，n为接收器面积对应的立体角。漫射系数可由下式确定：忙丽等斟潞岛c们，在漫出射模式的测量中，一个近似点光源围绕漫射接受面，在半圆周上移动；以角增量不超过10。为间隔读取R(。采用公式(A3)计算该系统的漫射系数。测定漫射系数的光谱条件应与测量光学密度的相一致；即不仅它们的光谱乘积相同，

22、而且照明系统的光谱功率分布和探测器的光谱灵敏度分布也相同。附录B(资料性附录)入射通量角和出射通量角不匹配GBT 11500-2008IS0 5-2：2001投影密度是以半角表示(本标准)的入射通量和出射通量几何条件的函数，其中二者半角较大的发生变化后对测量值影响较大，而半角较小的发生变化后对结果没什么影响。鉴于此，可略减小入射通量和出射通量中的任一半角，而不影响密度测量。仪器设计人员可利用这一优点，从而避免覆盖相同的孔径之问的对准问题。如采用此技术，较大的半角应满足本标准第6章的规定。7GBT 11500-2008IS0 5-2：2001附录C(资料性附录)确定采样孔的光阑位置由于漫射乳白玻

23、璃、样品和光阑具有一定厚度的影响，以及二种不同模式，光阑有四种不同的安放位置(见图2)。由于本标准将采样孔定义为“测量密度时占用的这部分的区域的形状和大小”，因此样品和光阑必须直接接触。为简化问题，以漫入射模式为例；根据辐射度的原理，在测量密度时，不是测量漫射系统的“辐亮度”(见图C1)，就是测量探测器上的“辐照度”(见图C2)。在这二种情况下，“有效视场”(图C1和图C2虚线所示)由光阑的尺寸(等同于采样孔)和它到探测器的距离给定。该距离固定不变。在采用辐亮度原理时，如果样品厚度改变，或漫射照明器(见图c1)移动，光阑和探测器将移动相同距离。这种移动不会导致探测器“看见”乳白玻璃的边沿。因为

24、在这种情况下，被测密度与样品厚度紧密相关。在采用辐照度原理时，所有元件都是固定的。它们根本不移动，其位置与样品厚度无关。只要遵循上述原理，密度测量结果就与样品厚度无关。用类似的方法考虑漫出射模式。81固定距离2一一探测器；3一一光阑；4样品；5 乳白玻璃1一一固定距离2探测器；3 光阑；4样品；5乳白玻璃图c1 漫入射模式几何条件，“辐亮度”原理图C2浸入射模式几何条件，“辐照度”原理r莹f，t一一二一一马印二=二 一签参考文献GBT 1 1500-2008IS0 5-2：20011WALSH JwTPhotometry，New York，Dover Publications，1965，3rd

25、 ed(London，Constable and Co，1958，3rd ed)2 BYER，RYconsiderations for Measuring Transmission DensityJournImaging Techn13(1987)，PP1-3r3 BUHR，E，HOESCHEN，Dand BERGMANN，DThe Measurement of Diffuse OptiealDensitiesPart 1：The Diffusion CoefficentJournImaging Science and Techn39(1995)，PP4534574CIE PublicationNo174：1987，International Lighting Vocaulary9