顏色測量有幾種方法?光電積分法的測色原理是怎樣的?
2023-05-23
顏色測量是對顏色進行客觀評價的主要手段,迄今為止,顏色測量主要有三種方法,分別是目視法、光電積分法和分光光度法。鑒于許多的朋友對顏色測量的這幾種方法不是很了解,本文對顏色測量的幾種方法及光電積分法的測色原理做了詳細的介紹,對顏色測量知識感興趣的朋友不妨關注了解一下!
顏色測量的幾種方法:
迄今為止,顏色測量有三種方法:目視法、光電積分法(三刺激值)和分光光度法。各種測量方法及目前發(fā)展狀況如下。
1.目視色度計
目視色度計是利用人的視覺去調節(jié)兩個視場(或一個視場的兩半)的顏色和量度達到匹配的一種儀器。觀察者通過視覺觀察,將比較光的顏色和亮度調節(jié)成與待測光相比。由于構成比較光的各原色的色度坐標是已知的,因而根據(jù)色度計各原色光的讀數(shù)就可以計算待測顏色光的三刺激值和色度坐標。
典型的目視色度計是我國色度學工作者設計的一種雙積分球目視色度計。
新型的目視色度計有日本FS-400D,Lovibond SVS-2000等。
2.光電積分測色儀
光電積分法是通過把探測器的光譜響應匹配成所要求的CIE標準色度觀察者光譜三刺激值曲線,或某一特定的光譜響應曲線,來測量光譜功率。用光電積分法測色時,通常用濾色片擬合國際照明委員會CIE標準色度觀察者光譜三刺激值曲線。
光電積分測色儀包括色度計和色差計。典型的色度計如日本日本的CR-200、CR-210、CR-221、CR-231系列色度計。我國從上世紀80年代初開始研制這類儀器,如三恩時生產(chǎn)的NR145全自動測色色差計,但和國外相比,我國研制的色差計臺間差較大。彩色亮度計也是一種光電積分式儀器,通過望遠鏡系統(tǒng)對遠距離目標進行顏色參數(shù)測量。光電色度計測色速度快,但沒有分光光度計的測試精度高。
3.光譜光度測色儀
分光測色儀是顏色測量最基本的儀器,它是測量光源相對光譜功率分布(測量光原色)或物體的光譜反射和光譜透射特性,即測量物體的光譜反射比或光譜輻亮度系數(shù)和光譜投射比(測量物體色),再選用CIE推薦的標準照明體和標準觀察者的標準數(shù)據(jù),通過積分計算求得顏色的三刺激值。
目前已制成自動化、智能化的分光測色儀。如三恩時公司的TS系列分光光度計,YS系列分光光度計。
光電積分法測量原理:
現(xiàn)代色度學的發(fā)展為儀器客觀的評價顏色奠定了基礎。光電積分法是20世紀60年代開始發(fā)展并推廣使用的顏色測量方法。光電積分法不是測量某一波長的色度值,而是在整個測量波長區(qū)間內(nèi),通過積分測量測得樣品的三刺激值X、Y、Z,再由此計算出樣品的色品坐標等參數(shù)。
傳統(tǒng)的方法用濾光片覆蓋在探測器上,把探測器的相對光譜靈敏度S(λ)修正成CIE推薦的光譜三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)。這樣需要三個光探測器接收光刺激,同時就能用一次積分測量出樣品的三刺激值X、Y、Z。濾光片須滿足盧瑟條件,以精確匹配光探測器。在實際的濾色修正中,由于色玻璃的品種有限,又存在一定的帶寬,所以不可能完全符合盧瑟條件,只能近似符合。
而隨著探測器技術的發(fā)展,彩色攝像器件的技術成熟,現(xiàn)在的某些探測器可以同時接收彩色信號三刺激值R、G、B,但由于不同的探測器對R、G、B具體波長的定義不同,彩色探測器件的動態(tài)范圍有限等問題,使得這種測量也很難達到很高的精確度。
一般的光電積分式儀器由光源、探測器、數(shù)據(jù)處理器和輸出單元四部分組成。光電積分式儀器直接測量出色源的三刺激值和色品坐標的誤差相對較大,而測量兩個色源之間的色差的精度相對較高,因而又被稱為色差計。
光電積分法測色儀器的發(fā)展現(xiàn)狀:
光電積分式測色儀的接收器部分是與人眼錐狀細胞相對應的三個敏感器,分別接收紅、綠、藍三種顏色的反射光,從而直接得到物體表面顏色的三刺激值x,y和Z,通過微型計算機的計算還能轉換到別的色空間,但得到的顏色參數(shù)也是很有限的。其光探測器一般為硅光電二極管,如果對儀器靈敏度要求很高,也可采用光電倍增管。
光電積分式測色儀的測色精度很大一部分取決于其設備中濾光片的匹配精度[7]。然而由于濾光片加工原料的限制,加工工藝也非常復雜并具有不確定性,所以濾光片與濾光片之間往往存在著一定的光譜匹配誤差,這也使得光電積分式測色儀在測量顏色時存在著偏差。這種偏差在測量不同樣品的顏色時顯得尤為顯著,且基本不能保證臺間一致性,測量時如果不能保證使用同一臺測色儀器,那么其測量得到的顏色數(shù)據(jù)基本沒有意義。所以,光電積分式測色儀在測色性能上有著很大的局限性,但是它也有著價格低、靈活輕便、操作簡單等優(yōu)點,在一,些對產(chǎn)品顏色精度要求不高或者測色樣品顏色比較單一的工業(yè)生產(chǎn)中還是發(fā)揮了很大的作用,市面上的TS7010、TS7020、TS7030型號的色差儀都屬于光電積分式測色儀。