荧光样品白度怎么评价?影响荧光样品白度评价的客观因素有哪些?
2022-11-17
荧光样品白度评价主要分为主观评价和客观评价,主观评价易受观察者心理、环境等多种因素影响,并不易准确地将主观感知定量化。客观评价采用白度公式给出具体白度值,更有利于白度的表达与传递,但客观评价易受光源、亮度因素、兴奋纯度、色泽度等的影响。本文对这些影响因素进行了具体的分析,感兴趣朋友可以了解一下!
荧光样品白度客观评价方法:
有研究表明,影响色彩感觉的因素包括照明条件、地区文化差异、观察者年龄差异、个人色彩偏好,以及色样形状和色域位置等,这些都会造成不同评级人员之间出现偏差。且白色样品来源广泛,在评级时很难找到与试样对应的标准白度卡。这就为标准白度卡的实际应用带来很大的限制。为了解决人为主观因素,相关学者提出客观评价方法,即通过仪器测量样品色度参数,然后再选定白度公式进行计算。
使用仪器评价荧光样品的白度分两步。首先必须测量样品的三刺激值,这一步可以用分光测量的方法测出样品的光谱辐亮度因素,用计算的方法算出样品的三刺激值;也可用光电测度计直接读出三刺激值,一般白度测量都是采用光电色度计的测量方法。如果样品仅仅经过漂白和染蓝,或样品含有非荧光染料,而未经荧光增白剂(FWA)处理,可用标准的色度测量技术。但对于荧光样品则测量时需要加以特殊的注意,对照明光源的光谱分布不仅要考虑在可见光范围内符合标准照明体(如D65)的光谱分布,而且还必须注意在引起荧光激发的整个紫外区域内符合标准照明体的光谱分布。测出样品的三刺激值后,就要通过一定的白度公式计算出白度值。这些公式是建立在三刺激值的基础之上的,知道了三刺激值即可求出白度值。
影响荧光样品白度评价的客观因素有哪些?
1.标准照明体和标准光源
物体的颜色受照亮它的光源所左右,这是人所共知的,在日常生活中,人们通常在日光下观察颜色,但日光的组成却是随时间而变化的,如日出时、日落前、正午直射的日光、阴天的日光等其组成都不尽相同。除此之外,人们还在人造光源下观察物体的颜色,如白炽灯、日光灯等,它们也都有着各自的光谱能量分布,因此,在这些光源下观察颜色,彼此之间必然会产生一定的差别。在色度学中人们为了使颜色测量的结果便于传递,因而提出了标准光源的概念。所谓光源,在物理学中,指的是发光的物理辐射体。如:灯、太阳、天空(反射光)等等都可以叫做光源,而色度学中的所谓标准光源是指符合颜色测量要求的光源,标准照明体是继标准光源之后提出的一个新概念,标准照明体仅仅表示一种特定的光谱能量分布,这种分布是根据颜色测量的要求设定的,而这种分布不一定必须由一个光源直接提供,也不一定能由特定的光源来实现。
国际照明委员会推荐的标准照明体有:标准A照明体,标准B照明体,标准C照明体和标准D65照明体。目前常用的有标准D65照明体、标准A照明体。标准C照明体也有应用。此外,在测色中还常用D55、D75、三基色荧光灯和冷白荧光灯等照明体。从目前发展趋势看,标准B照明体和标准C照明体将来可能被淘汰。
标准D65照明体具有相当于色温为6504K的完全辐射体的光谱分布,标准D65照明体的光谱功率分布更接近于平均日光的光谱功率分布,又称重组日光。CIE目前尚未推荐作为标准D65照明体的光谱功率分布相应的光源D65,但各国都研制出的D65光源不仅在可见光范围内更接近日光,而且紫外区也和日光非常接近。因此,对评价带荧光的样品极为有利。
2.标准色度学系统
用三刺激值来定量描述颜色是一种可行的方法,为了测得物体颜色的三刺激值,首先必须研究人眼的颜色视觉特性,测出光谱三刺激值。在1931年CIE定出匹配等能光谱色的XYZ三刺激值,用x,y,z来表示,这一组函数叫做“CIE 1931 RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值”,CIE1931标准色度系统建立后,经过多年实践证明,CIE1931标准色度观察者的数据代表了人眼的2°视场的色觉平均特性。但是,当观察视场增大至于4°以上时,某些研究者从实验中发现x(λ)、y(λ)、z(λ)在波长380nm至460nm之间内数值偏低,这是由于大面积视场观察条件下,杆体细胞的参与以及中央凹黄色素的影响,颜色视觉会发生一定的变化。如果将2°视场,10°视场的光谱三刺激值曲线绘在同一坐标上进行比较,则更能清楚看到它们的差异。如下图所示。
由图中可看出,10°视场的y10(λ)曲线在400nm~500nm区域高于2°视场的y(λ),表明视网膜上中央凹以外的区域对短波光谱有更高的感受性。研究还表明,人眼用小视场观察颜色时,辨别颜色差异的能力较低。当观察视场从2°增大至10°时,颜色匹配的精度也随之提高。日常观察物体时视野经常超过2°范围,因此,为了适应大视场颜色测量的需要,CIE在1964年规定了一组“CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值”简称“CIE1964补充标准色度观察者”,这一系统叫10°视场x10y10z10色度系统。
为了验证CIE白度公式得到的样品的白度与主观测量之间关系,必须对样品进行测量。色度学的测量并不能测量颜色而只能测量颜色刺激,因为相同的颜色刺激在不同的背景上往往会产生不同的色感知,即被我们感知成不同的颜色,但是如果用仪器测量它们时,则得到相同的结果,因此要得到样品的白度值,可以直接从光电色度计直接读出三刺激值,然后通过一定白度公式计算出白度。
3.测色角度
绝大多数被测物体都不是完全漫反射体,照射在物体上的光,一部分可能被吸收,一部分可能透射过去,另一部分被反射出来。被吸收的部分转变成了热能等其他能量形式,透过部分则朝着离开眼睛的方向传播,剩下的这两部分对眼睛的那部分光,才能构成颜色刺激。由此看来,在不同的照明和观察条件下,不透明体表面的分光反射因素β(λ)是不同的。因此,国际照明委员会于1970年正式推荐了四种照明和观测条件,其中0/45和45/0以及d/0三种照明和观测条件下测得的分光反射率因数也可以叫做分光辐射因数,可记作β(0/45)和β(45/0)以及β(d/0),在0/d条件下测得的分光反射率因数可以称作分光反射率。分光反射率因数是四种观察和照明条件下的总称。
4.亮度因数Y
亮度因数指非自发光面在给定方向上的亮度与相同照明观察条件下理想漫反射(或透射)体的亮度之比该值为1.0时代表物体的白度等于理想的100%白色表面的白度,它表明物体表面对于入射光进行了完全反射,没有选择性的吸收,因此没有颜色的变化,例如白雪;同样,如果光透过玻璃时强度或波长分布没有明显的变化,那么玻璃是无色的(τ=1.0)。
白色样品的高亮度因数是显示白色的必要条件,然而Sanders-Wyszecki和Fukuda-Sugiyama等人提出:如果适当的波长和亮度因素不变,样品的兴奋纯度降低到淡蓝色,那么这些样品的主观明亮度比其他样品要高。
Sanders-Wyszecki在颜色空间设计了B与Y之间的关系:样品越蓝,B/Y越大。他们研究结果表示:对偏淡白蓝色样品,尽管亮度因素较低,但比起带黄光的白色样品要白。
目视效果表明带微蓝色光的荧光增白样品比在色品图中完全漫反射样品还要白,因此在色品图中某些范围内,带微蓝光的荧光增白样品比完全反射漫射样品的白度指数要高,白色公式应反映这一点。
5.色泽度Tw
白色样品中的带红白或带绿白淡色影响着白度的评价。它的目视评价用RR、R、B、G、GG分别表示带红色的、中灰色(蓝色)和带绿色的白。这种标定类似于对染色特征和染色固着试验效果的评价。用主波长标定色泽度Tw是不合理的;一般在广泛变化的主波长上,依赖于兴奋纯度,找到一些带相等红色或带相等绿色的淡色。对偏色样品白度的主观评价取决于观察者个人的色彩偏爱、体验、生活环境,色彩的教育和当代人的时尚。
在不知不觉中,观察者时常会找出带有偏色如红、蓝、绿的荧光增白样品中最白的样品,这叫“喜爱白”,一个观察者和其他人的喜爱白程度是指偏色程度,因此,一个白度公式应符合大多数人的喜爱白。一个荧光增白样品色泽度Tw的增加和它的白度感光度的减小不是成比例的。
6.兴奋纯度P
对白色样品,许多观察者在色泽度方面有很好的颜色判别能力,但在兴奋纯度方面就有欠缺。甘茨色品图中,观察者主观判断的等白椭圆中有一条长轴,是基准线的一部分(从偏黄到偏蓝),而短的轴则是色泽度T,的一部分(从偏红到偏绿)。兴奋纯度的增加在色品图上是指白色样品的白度沿着基准线从偏蓝向偏黄方向移动3。
在CIE白度公式中,最大的白度指数限制在5Y-280应用范围内,它取决于每一个样品的亮度因数,对于接近完全反光漫射的样品很容易超出这个限制。因此,白度公式的修正应定义沿着兴奋纯度变化方向超出5Y-280应用范围仍很白的样品。