颜色测量有几种方法?光电积分法的测色原理是怎样的?
2023-05-23
颜色测量是对颜色进行客观评价的主要手段,迄今为止,颜色测量主要有三种方法,分别是目视法、光电积分法和分光光度法。鉴于许多的朋友对颜色测量的这几种方法不是很了解,本文对颜色测量的几种方法及光电积分法的测色原理做了详细的介绍,对颜色测量知识感兴趣的朋友不妨关注了解一下!
颜色测量的几种方法:
迄今为止,颜色测量有三种方法:目视法、光电积分法(三刺激值)和分光光度法。各种测量方法及目前发展状况如下。
1.目视色度计
目视色度计是利用人的视觉去调节两个视场(或一个视场的两半)的颜色和量度达到匹配的一种仪器。观察者通过视觉观察,将比较光的颜色和亮度调节成与待测光相比。由于构成比较光的各原色的色度坐标是已知的,因而根据色度计各原色光的读数就可以计算待测颜色光的三刺激值和色度坐标。
典型的目视色度计是我国色度学工作者设计的一种双积分球目视色度计。
新型的目视色度计有日本FS-400D,Lovibond SVS-2000等。
2.光电积分测色仪
光电积分法是通过把探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线,或某一特定的光谱响应曲线,来测量光谱功率。用光电积分法测色时,通常用滤色片拟合国际照明委员会CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线。
光电积分测色仪包括色度计和色差计。典型的色度计如日本日本的CR-200、CR-210、CR-221、CR-231系列色度计。我国从上世纪80年代初开始研制这类仪器,如三恩时生产的NR145全自动测色色差计,但和国外相比,我国研制的色差计台间差较大。彩色亮度计也是一种光电积分式仪器,通过望远镜系统对远距离目标进行颜色参数测量。光电色度计测色速度快,但没有分光光度计的测试精度高。
3.光谱光度测色仪
分光测色仪是颜色测量最基本的仪器,它是测量光源相对光谱功率分布(测量光原色)或物体的光谱反射和光谱透射特性,即测量物体的光谱反射比或光谱辐亮度系数和光谱投射比(测量物体色),再选用CIE推荐的标准照明体和标准观察者的标准数据,通过积分计算求得颜色的三刺激值。
目前已制成自动化、智能化的分光测色仪。如三恩时公司的TS系列分光光度计,YS系列分光光度计。
光电积分法测量原理:
现代色度学的发展为仪器客观的评价颜色奠定了基础。光电积分法是20世纪60年代开始发展并推广使用的颜色测量方法。光电积分法不是测量某一波长的色度值,而是在整个测量波长区间内,通过积分测量测得样品的三刺激值X、Y、Z,再由此计算出样品的色品坐标等参数。
传统的方法用滤光片覆盖在探测器上,把探测器的相对光谱灵敏度S(λ)修正成CIE推荐的光谱三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)。这样需要三个光探测器接收光刺激,同时就能用一次积分测量出样品的三刺激值X、Y、Z。滤光片须满足卢瑟条件,以精确匹配光探测器。在实际的滤色修正中,由于色玻璃的品种有限,又存在一定的带宽,所以不可能完全符合卢瑟条件,只能近似符合。
而随着探测器技术的发展,彩色摄像器件的技术成熟,现在的某些探测器可以同时接收彩色信号三刺激值R、G、B,但由于不同的探测器对R、G、B具体波长的定义不同,彩色探测器件的动态范围有限等问题,使得这种测量也很难达到很高的精确度。
一般的光电积分式仪器由光源、探测器、数据处理器和输出单元四部分组成。光电积分式仪器直接测量出色源的三刺激值和色品坐标的误差相对较大,而测量两个色源之间的色差的精度相对较高,因而又被称为色差计。
光电积分法测色仪器的发展现状:
光电积分式测色仪的接收器部分是与人眼锥状细胞相对应的三个敏感器,分别接收红、绿、蓝三种颜色的反射光,从而直接得到物体表面颜色的三刺激值x,y和Z,通过微型计算机的计算还能转换到别的色空间,但得到的颜色参数也是很有限的。其光探测器一般为硅光电二极管,如果对仪器灵敏度要求很高,也可采用光电倍增管。
光电积分式测色仪的测色精度很大一部分取决于其设备中滤光片的匹配精度[7]。然而由于滤光片加工原料的限制,加工工艺也非常复杂并具有不确定性,所以滤光片与滤光片之间往往存在着一定的光谱匹配误差,这也使得光电积分式测色仪在测量颜色时存在着偏差。这种偏差在测量不同样品的颜色时显得尤为显著,且基本不能保证台间一致性,测量时如果不能保证使用同一台测色仪器,那么其测量得到的颜色数据基本没有意义。所以,光电积分式测色仪在测色性能上有着很大的局限性,但是它也有着价格低、灵活轻便、操作简单等优点,在一,些对产品颜色精度要求不高或者测色样品颜色比较单一的工业生产中还是发挥了很大的作用,市面上的TS7010、TS7020、TS7030型号的色差仪都属于光电积分式测色仪。