紅外線與噴墨墨水的光學特性

一、紅外線（Infrared）

紅外輻射稱紅外線或紅外光，是人眼看不見的光線。但這種光和其他任何光 一樣，也是一種客觀存在的物質。紅外線與可見光、紫外線、X 射線、γ 射線和 微波等無線電磁波一貣構成了連續的電磁波波譜。

在電磁波譜中，通常將波長範圍為 0.76~1000μm 的區域稱為紅外光譜區。在 紅外光技術中，為便於對不同波長的紅外光進行研究，一般將紅外輻射分為四個 區域：1.波長：λ=0.76~3μm、2.波長：λ=3~6μm、3.波長：λ=6~20μm、4.波長：

λ=20~1000μm。

所謂遠或近，是指紅外輻射在電磁波譜中距離可見光的遠、近，靠近可見光 的為近紅外區（圖 2-14）：

圖 2-14 可見光光譜示意圖

資料來源：陳永甫（2004）紅外輻射紅外器件與典型應用。北京：電子工業出版 社。

22 程，而碳黑物質（Carbon Black）在中紅外線區域呈現較大的被吸收率，印刷工 業上常以碳黑來加強色彩的黑度值（Blackness），其原因是碳黑的粒徑較小，對 於色調呈現相當有幫助，因此碳黑為各種顏料中經常使用的配料。

噴墨印表機印刷四色 C、M、Y、K 墨水，透過顯微光柵式分光光譜儀求取 於波長 192~2600 nm 區段（近紫外光至近紅外線）的透射率（圖 2-15）為 C、M

、Y、K 墨水在不同波長下的透射光譜圖（劉文心，2009），光譜透射率（Spectral Transmittance）定義為物體透射的輻射通量入射的輻射通量之比。透射率分佈於

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K 墨水吸收該波段的光，於近紅外光線下呈現不透明且顯現（金台寶，2006）。

圖 2-15 C、M、Y、K 墨水在不同波長下的透射光譜圖

資料來源：劉文心（2009）以紅外線浮水印為基礎之擴增實境創新研究。國立臺 灣師範大學圖文傳播學系碩士論文，台北市。

由於噴墨印表機是依 C、M、Y 三個色版透過數位過網程式計算後，在設定 的位置進行著墨。在實際應用上，除 C、M、Y 三色之外，也增加了黑色，因此 利用程式過網四色輸出，即可以模擬出網點的分佈。由上述可知，碳黑吸收紅外 線區，青、洋紅、黃色等色料在紅外線下則幾乎呈現透明。本研究即是利用此特 性製作具有隱藏資訊的浮水印。

碳黑成分也有應用於少數特殊油墨，例如隱藏資訊之證件設計（張家龍，2008

）有部分印紋就是利用紅外線吸收型油墨印製的，其印墨就是添加了碳黑成分。

因此，部分圖文在紅外線觀察下就會呈現深色與透明反差。圖 2-16 為置於紅外 線偵測下觀察的情形，可看出利用特殊油墨印製的圖紋呈現深色，其餘部分則呈 現透明。由於此種紅外線吸收型特殊油墨較難取得，因此可作為一項防偽特徵，

此效果和本研究欲達到目的類似，但這類利用特殊油墨印製的方式並沒有利用到 數位半色調的概念。

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圖 2-16 隱藏資訊設計於紅外線偵測裝置觀察之效果

資料來源：Rudolf, M., Koren, T., & Žiljak-Vujić, J. (2012). New Postage Stamp Design With Tone Gradation in Infrared Design Technology. ACTA GRAPHICA

Journal for Printing Science and Graphic Communications, 23(3-4), 57-64.

三、紅外線偵測取像

對於日常的可見光攝影中，紅外輻射會影響取像的品質，由於鏡頭對此波段 光源的折射率與可見光不同，因此成像的聚焦位置也就不同。當可見光所形成的 影像對焦清晰時，這些非可見光所成的影像是對焦不正確的，會使照片中的影像 產生模糊的現象。拍攝物件對於可見光、非可見光反射、吸收性能不同，可見光 中的低光區域可能是紅外線的強反射區域，如果可見光、紅外線同時成像，共同 作用的結果會使影像反差降低。因此相機等取像裝置大多都有內置紅外截止濾鏡

（Infrared Cut Filter, ICF）來阻擋紅外線（陳永甫，2004）。

目前的數位攝影已相當普及，而感光元件 CCD、CMOS 感光元件除了偵測 可見光譜波段外，實際上也能偵測光波長 780nm-1200nm 的近紅外線波段，但由 於上述原因，偵測紅外線的能力往往也被忽視，於是也有廠商將紅外截止濾鏡製 作為移動式，需要紅外線偵測功能時再利用機械切換濾鏡（夜視模式）。此外現 今紅外線 LED 體積輕巧且成本逐漸降低，亦可作為輔助紅外光源使用，本研究 也是利用上述紅外線偵測方式進行取像。

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根據 Pira 和 RadtechEurope 共同發布的最新調查结果顯示（泓博，2012），

全球包装印刷 UV 墨水將在 2011 年的基礎上成長 24%，到 2016 年其產量將達到 3.75 萬噸。從產值來看，其成長幅度將超過 60%，到 2016 年總產值將達到 8.83 億美元。Pira 預計未來 UV 噴墨印刷將具有主要地位。如今，單一產品的印刷量 不斷創新低，UV 噴墨印刷正好適合這種短版的印刷。