顏色測量知識

  • 顏色測量知識——照明和觀測幾何條件

  • 信息來源：彩譜品牌廠家   瀏覽次數(shù)：0    發(fā)表時間：2014-10-11
  •     在人眼對物體顏色的觀察中，照明光源、物體和人眼三個要素之間的相對位置會對顏色觀測的結(jié)果產(chǎn)生很復(fù)雜的影響。照明光源、物體和人眼三要素在顏色測量儀器的設(shè)計中對應(yīng)著照明光源、被測樣品和傳感器，三者之間的位置關(guān)系就是顏色測量中的照明觀測幾何條件，簡稱幾何條件。儀器的幾何條件不同，會對顏色測量的結(jié)果帶來很大的影響。為了能使評價結(jié)果在不同儀器之間具有可比性，幾何條件必須標(biāo)準(zhǔn)化；為了實現(xiàn)不同的檢測目的，應(yīng)用中也需要選擇相應(yīng)的幾何條件。為了靈活應(yīng)對不同的檢測目的，需要盡可能細(xì)致的規(guī)定多種幾何條件。但是幾何條件規(guī)定過多會是顏色測量儀器的設(shè)計難度、復(fù)雜度加大。
       
        CIE一直在完善對測量幾何條件的規(guī)定。CIE15:2004對CIE15.2:1986進(jìn)行了幾何條件的擴充，CIE15:2004第三版對反射樣品推薦了10種幾何條件；透射樣品推薦了六種幾何條件。主要是對照明和接收角度作了規(guī)定。CIE15.2:1986中角度的允差在CIE15:2004中暫缺，說明對公差問題還需深入研究。
       
        從照明光束的方向性來看，幾何條件可分為兩類：一類是漫射型照明或漫射型接收。此類儀器在幾何條件的設(shè)計中用積分球結(jié)構(gòu)，用積分球?qū)φ彰鞴饣蚍瓷涔膺M(jìn)行勻化。另一類是定向型的照明或接收條件。此類儀器在設(shè)計中不使用積分球。

        CIE15：2004推薦的反射樣品測量幾何條件共有十種，如圖 2.2所示。

    1.  di:8
        漫射照明，8°方向接收，包括鏡面反射成分。樣品被積分球在所有方向上均勻地漫射照明，照明面積應(yīng)大于被測面積。接收光束的軸線與樣品中心的法線之間的夾角為8°，接收光束的軸線與任一條光線之間的夾角不應(yīng)超過5°，探測器表面的響應(yīng)要求均勻，并且被吸收光束均勻地照明，如圖 2.2(a)所示。

    2.  de:8
        漫射照明，8°方向接收，排除鏡面反射成分。幾何條件同di:8，只是接收光束中不包括鏡面反射成分，也不包括與鏡面反射呈以內(nèi)的其他光線，如圖 2.2(b)所示。

    3.  8:di
        8°方向照明，漫反射接收，包括鏡面反射成分。幾何條件同di:8，只是di:8°的逆向光路。也就是照明光束的軸線與樣品中心的法線之間的夾角為8°，照明光束的軸線與任一條光線之間的夾角不應(yīng)超過5°。樣品被照明面積應(yīng)小于被測面積。漫反射光用積分球從所有方向上接收。如圖 2.2(c)所示。

    4.  8:de
        8°方向照明，漫反射接收，排除鏡面反射成分。幾何條件同de:8，是de:8的逆向光路。樣品被照明面積應(yīng)小于被測面積。如圖2-2(d)所示。

    5.  d:d
        漫射照明，漫反射接收。幾何條件同di:8，只是漫反射光用積分球從所有方向上接收。在這種幾何條件下測試，照明面積和接收面積是一致的。如圖 2.2(e)所示。

    6.  d:0
        漫射照明，0°方向接收，排除鏡面反射成分。d:0是漫射照明的另一種形式。樣品被積分球漫射照明，在樣品法線方向上接收。這種幾何條件能很好地排除鏡面反射成分。如圖 2.2(f)所示。

    7.  45ɑ:0
        45°環(huán)形照明，0°方向接收，如圖 2.2(g)所示。。樣品被環(huán)形圓錐光束均勻地照明，該環(huán)形圓錐的軸線在樣品法線上，頂點在樣品中心，內(nèi)圓錐半角為40°，外圓錐半角為50°，兩圓錐之間的光束用以照明樣品。在法線方向上接收，接收光錐的半角為5°，接收光束應(yīng)均勻地照明探測器。如果將上述照明光束改為：在一個圓環(huán)上裝若干離散光源或裝若干光纖束來照明樣品，就成為45c:0°幾何條件。

    8.0:45ɑ
        0°方向照明，45°環(huán)形接收。  幾何條件與45ɑ:0，只是45ɑ:0的逆向光路。在法線方向上照明樣品，在與法線成45°方向上環(huán)形接收。如圖 2.2(h)所示。

    9.45x:0
        45°定向照明，0°方向接收。幾何條件與45ɑ:0相同，但照明方向只有一個，而不是環(huán)形。“x”表示照明的方位。在法線方向上接收。如圖 2.2(i)所示。

    10.0:45x
        0°方向照明，45°定向接收。幾何條件同45x:0，不過是45x:0的逆向光路。在法線方向上照明樣品，在一定的方位角上與法線成45°角接收。如圖 2.2(j)所示。

    圖 2.2反射測量的幾何條件

        上述1，2，6，7，8，9，10幾何條件下，測量結(jié)果為是表面反射率R(λ)。在定向接收的幾何條件中，當(dāng)接受的立體角足夠小時，給出的反射因數(shù)稱為輻亮度因數(shù)β（λ）。所以，接受的立體角足夠小時，45x:0條件給出輻亮度因數(shù)β45:0(λ) ；0:45x條件給出的輻亮度因數(shù)β0:45(λ)；di:8條件給出輻亮度因數(shù)βdi：8（λ）；d:0條件給出近似輻亮度因數(shù)βd:0（λ）；幾何條件8:di給出光譜反射比 R(λ)。以上幾何條件并不能適用于所有的顏色測量，對于一些特殊樣品，比如逆反射材料，需要結(jié)合檢測目的制定另外的幾何條件，或給予不同的允差。

        彩譜科技的CS-200、CS-210、CS-220型號的色差儀采用CIE推薦的8：di和8：de幾何條件測量。在測量粗糙物體的顏色時，采用8：di幾何條件，讓最多的光線進(jìn)入探測器。在測量高光澤物體的顏色時，采用8：de幾何條件，去除反射光對顏色測量的影響。
    CS-580、CS-600、CS-610、CS-660型號的分光測色儀采用CIE推薦的di：8和de：8幾何測量條件。通過擋板和光阱的設(shè)計，創(chuàng)造性的將兩種幾何條件有機的結(jié)合到一個儀器里面，實現(xiàn)SCI/SCE兼容照明觀察條件。

        杭州彩譜科技有限公司可根據(jù)測量物體的不同，采用更符合測量物質(zhì)特性的幾何照明觀測條件，進(jìn)行定制特定物質(zhì)顏色測量儀器。

        注意：在使用積分球時，應(yīng)避免光源直接照射在被測樣品表面，破壞漫射照明效果，應(yīng)在被測樣品和照明光源之間加擋板阻隔光線的直接傳遞。為了保證漫射照明效果，積分球開口面積不能大于積分球內(nèi)壁總面積的10%。