Color characterization of a new laser printing system

Caractérisation des couleurs d'un nouveau système d'impression laser Grâce aux progrès récents dans le domaine des nanotechnologies il est maintenant possible de colorer des plaques de verre avec du dioxyde de titane contenant de l’argent par irradiation laser. L’une des caractéristiques de ce procédé est que le rendu couleur des échantillons produits diffère quand ceux-ci sont observés en réflexion (spéculaire ou diffuse) ou en transmission, ainsi que quand on polarise la lumière. Ce nouveau procédé d’impression laser que l’on a appelé PICSLUP (pour Photo-Induced Colored Silver LUster Printing system) permet de produire des images couleur gonio-apparentes.L’objectif de cette thèse est de caractériser l’apparence couleur (d’un point de vus colorimétrique et photométrique, et ce selon plusieurs géométries d’observation) de plaques de verre colorées par ce procédé. Ce qui pose de nombreux challenges techniques du fait que le système d’impression utilisé est encore en cours de développement et pas souvent accessible, du fait également de plusieurs spécificités photométriques (surface fortement translucide, fortement spéculaire, forte gonio-chromaticité). Afin de lever de toutes ces contraintes techniques notre première approche a été de caractériser la couleur grâce à un imageur monté sur un microscope. Nous avons pour cela généré par impression laser (avec le système PICSLUS) tout un ensemble d’échantillons couleur en faisant varier de manière exhaustive différents paramètres d’impression (temps d’exposition du faisceau laser, longueur d’onde, distance focale). Afin d’obtenir des mesures couleur précises nous avons ensuite développé une méthode de calibrage couleur spécifique dédiée à la mesure de surfaces fortement spéculaires. La précision de cette méthode de calibrage, appliquée aux échantillons créés par le système PICSLUP, est comparable à celles relevées dans l’état de l’art. À partir des couleurs obtenues on peut estimer la gamme des couleur (color gamut) qui peut être obtenue par ce système d’impression, en particulier pour la géométrie spéculaires 0º:0º, et étudier l’influence des différents paramètres d’impression ainsi que l’effet de la polarisation. Quoique les mesures réalisées sous microscope avec la géométrie spéculaire 0°:0° soient particulièrement utile pour étudier les propriétés colorimétriques et photométriques produites par le système PICSLUP, ces mesures ne sont pas suffisantes pour caractériser complètement ce système. En effet, l’apparence couleur des échantillons produits varie également en fonction de la géométrie d’éclairement et d’observation, il est donc nécessaire de caractériser le système PICSLUP selon d’autres géométries que la seule géométrie 0°:0°. Nous avons donc développé une autre méthode de caractérisation basée sur l’utilisation d’un imageur hyperspectral à géométrie ajustable, ce qui nous a permis de caractériser un ensemble donné d’échantillons couleur produits par le système PICSLUP. Ces échantillons ont été mesurés, en recto-verso, en transmission (avec la géométrie 0°:0°), en réflexion spéculaire (avec la géométrie 15°:15°), et en réflexion hors spéculaire (avec la géométrie 45°:0°). Grâce à ces mesures on a pu estimer pour différentes géométries d’observation les changements de gamme des couleurs qui peuvent être obtenus par le système PICSLUP. Le volume qui circonscrit chacune de ces gammes de couleur peut être modélisé par une forme concave qui contient beaucoup de zones éparses, ce qui revient à dire que certaines couleurs ne peuvent être directement obtenues par impression. Afin d’obtenir une forme convexe, plus dense quelque soit la zone d’étude considérée, nous avons testé avec succès une nouvelle méthode d’impression qui consiste non plus à imprimer des aplats (zones uniformément colorées par juxtaposition de lignes laser identiques) mais à imprimer des demi-tons (par juxtaposition de lignes laser de différentes couleurs). Cette méthode est basée sur le principe de l’halftoning et sur un nombre limité de primaires couleur pré-sélectionnées