色度計(jì)基礎(chǔ)（三）常見(jiàn)測(cè)色方法和儀器

正文

色度計(jì)基礎(chǔ)（三）常見(jiàn)測(cè)色方法和儀器

目視測(cè)色：

在某些特定的行業(yè)和環(huán)境中铝穷，依然保留著目視測(cè)色法钠怯，即通過(guò)人眼去判斷顏色是否與預(yù)期存在誤差，有時(shí)會(huì)用到標(biāo)準(zhǔn)光源或標(biāo)準(zhǔn)色樣曙聂。目視測(cè)色法完全依賴(lài)觀察者的經(jīng)驗(yàn)和敏銳的分辨力來(lái)判斷顏色的差別晦炊，且速度較慢。

  

圖 1 左：一種常見(jiàn)于紡織和服裝設(shè)計(jì)的比色卡

         右：一種判斷溶液中物質(zhì)濃度的標(biāo)準(zhǔn)比色液

光電積分測(cè)色：

將入射光分別通過(guò)濾光片透射率-探測(cè)器聯(lián)合響應(yīng)曲線滿足CIE標(biāo)準(zhǔn)三刺激值譜線(也有可能是某一特定譜線)的三條或四條通道（因?yàn)獒槍?duì)紅光筹陵，在CIE三刺激標(biāo)準(zhǔn)中有兩個(gè)峰刽锤，很難在一片濾光片做出吻合度很好的透射率曲線，有些設(shè)計(jì)中會(huì)做成四個(gè)通道）朦佩，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路并思，獲得樣品在標(biāo)準(zhǔn)光源下的三刺激值。這種測(cè)色方式语稠，獲得的三刺激值大小宋彼，與光電探測(cè)器上接受到的光強(qiáng)成比例。這種測(cè)試方法速度快仙畦，可以獲得滿足大部分情況的色坐標(biāo)準(zhǔn)確度输涕。各種色度計(jì)（或稱(chēng)作光電積分測(cè)色儀、比色計(jì)或色差計(jì)）普遍采用這種結(jié)構(gòu)慨畸。缺點(diǎn)是無(wú)法獲得樣品的光譜信息莱坎。

圖 2荷蘭Ademesy公司高速高精度色度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

這是一類(lèi)仿人眼結(jié)構(gòu)的測(cè)試設(shè)備，即用光電二極管和三色（也有可能是四色）濾光片模擬人眼中的三種色覺(jué)感受細(xì)胞寸士，在不考慮系統(tǒng)電子系統(tǒng)穩(wěn)定性檐什、精度和環(huán)境等因素的情況下，測(cè)色結(jié)果的準(zhǔn)確度弱卡，主要跟濾光片-探測(cè)器組成的通道的光譜響應(yīng)曲線和CIE標(biāo)準(zhǔn)譜線的吻合程度有關(guān)乃正，即盧瑟條件。該條件還指出三個(gè)線性無(wú)關(guān)的原色婶博，經(jīng)過(guò)混合能夠表示任意一種顏色瓮具，故可以用在儀器做測(cè)色結(jié)果的校準(zhǔn)，在相機(jī)和色度計(jì)中常見(jiàn)凡人。

圖 3 左：Hyperion色度計(jì)譜線與標(biāo)準(zhǔn)CIE-XYZ體系譜線比較

     右：顏色校準(zhǔn)矩陣

分光測(cè)色:

（1）光譜掃描測(cè)色：

這種工作方式的分光光度計(jì)往往將光源集成在設(shè)備內(nèi)名党，通過(guò)分光器件和單色器，將光源發(fā)出的光分成一路或兩路單色光（兩路光路居

多）挠轴，將經(jīng)過(guò)樣品透射或反射后的光譜兑巾，與空樣品池或標(biāo)準(zhǔn)白板做對(duì)比，獲得樣品的透射（或反射）光譜曲線忠荞。直接獲得的是樣品的光譜信息，需再經(jīng)數(shù)據(jù)處理，才能獲得樣品的三刺激值委煤。

因?yàn)椴捎脜⒈确y(cè)量物體透射（反射）光譜堂油，消除了光源不穩(wěn)定、光學(xué)器件效率等一些干擾因素碧绞。且往往這類(lèi)設(shè)備體積較大府框，測(cè)試環(huán)境穩(wěn)定，光學(xué)器件精密讥邻，故這種方法獲得的樣品光譜信息zui為準(zhǔn)確迫靖，但速度較慢，且常受限于測(cè)試場(chǎng)景和樣品尺寸兴使，使用成本較高系宜。

（2）多通道平行測(cè)色

光源發(fā)出的光照射在樣品上，經(jīng)樣品透射（或反射）后发魄，通過(guò)狹縫進(jìn)入設(shè)備盹牧。設(shè)備中分光器件將不同波長(zhǎng)的光線分到不同的方向角上，經(jīng)凹面反射鏡聚焦到線性ccd上励幼，CCD將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)汰寓，每一個(gè)CCD單元獲取的光能量，對(duì)應(yīng)樣品光譜中某一波長(zhǎng)范圍的光譜能量苹粟，從而獲得樣品的透射（反射）光譜有滑。

   

圖 4  左：Rhea光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖

 右：測(cè)得某樣品的光譜圖

這樣獲得的樣品光譜實(shí)際上是一系列底邊較窄的柱狀圖，是一種實(shí)際光譜的近似嵌削，通過(guò)計(jì)算樣品每一小段波長(zhǎng)的光能量毛好，對(duì)CIE標(biāo)準(zhǔn)下的XYZ三刺激值產(chǎn)生的作用并求和，就可以獲得樣品的三刺激值掷贾。

這樣的設(shè)備睛榄，將經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光源校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在設(shè)備中，在測(cè)量光源想帅，發(fā)光屏?xí)r不需要額外的參考光路场靴，這要求設(shè)備有較好的穩(wěn)定性和光譜準(zhǔn)確度。這樣的測(cè)試方法容易獲得較為準(zhǔn)確的色坐標(biāo)值港准，且測(cè)試速度較快旨剥。

測(cè)色標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)器件：

歸根結(jié)底，顏色是物體對(duì)光源光譜的選擇性透射和反射浅缸，需要評(píng)價(jià)樣品的顏色轨帜，就必須要建立標(biāo)準(zhǔn)，在相同條件下獲得的樣品光譜或色坐標(biāo)衩椒，才具有可比性蚌父。除了測(cè)色儀器本身以外哮兰，我們還需要用到這些器件：如標(biāo)準(zhǔn)光源、積分球和標(biāo)準(zhǔn)白板等苟弛。這些儀器的搭配使用喝滞，也拓展了測(cè)色儀器的使用場(chǎng)景。

1. 標(biāo)準(zhǔn)光源：

標(biāo)準(zhǔn)光源有固定的光譜膏秫，和很好的穩(wěn)定性右遭。可以用于測(cè)試儀器的標(biāo)定缤削，也可以用做樣品的照明窘哈，常用的有A光源，C光源亭敢，D65光源滚婉。

2. 標(biāo)準(zhǔn)白板

將標(biāo)準(zhǔn)白板屬于全反射漫射體，波長(zhǎng)選擇性低吨拗，反射比接近1满哪，常見(jiàn)的涂覆層材料有硫酸鋇（BaSO4）、碳酸鈣（CaCO3）劝篷、氧化鎂（MgO）等哨鸭。常放置于雙光路分光光度計(jì)的參比光路中，作為反射測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)參照娇妓，可以用于儀器的校定像鸡，也可以用來(lái)和樣品做對(duì)比來(lái)獲得樣品色度信息。

3. 積分球

積分球?yàn)橐环N內(nèi)壁涂有低光譜選擇性的高反射材料的球體哈恰，光在積分球中經(jīng)過(guò)漫反射可以變得均勻只估。

（1）可以讓標(biāo)準(zhǔn)光源發(fā)出的光變成均勻光，這對(duì)儀器標(biāo)定着绷，樣品照明都很重要蛔钙；

（2）可以在積分球上加光陷阱，吸收不需要的樣品反射光（如吸收樣品鏡面反射光）荠医。

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