第5章顏色測量和測色儀器

1、55.1 測色方法綜述測色方法綜述測量方法：目視法、光電積分法、分光光度法。測量方法：目視法、光電積分法、分光光度法。1、目視法、目視法：在某種規(guī)定的：在某種規(guī)定的CIE標(biāo)準(zhǔn)光源下（如標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源下（如標(biāo)準(zhǔn)光源A、D65或或“北窗光北窗光”等）利用人眼的觀察。要求等）利用人眼的觀察。要求，即便如此，即便如此，其測量結(jié)果仍然包含了一些人為的其測量結(jié)果仍然包含了一些人為的，而且，而且。2、光電積分法、光電積分法：通過把探測器的光譜響應(yīng)匹配成所要：通過把探測器的光譜響應(yīng)匹配成所要求的求的CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值曲線或某一特定標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值曲線或某一特定的光譜響應(yīng)曲線，從而對(duì)探

2、測器所接收到的來自被測顏的光譜響應(yīng)曲線，從而對(duì)探測器所接收到的來自被測顏色的光譜能量進(jìn)行積分測量。色的光譜能量進(jìn)行積分測量。優(yōu)點(diǎn)：測量速度很快，具有適當(dāng)?shù)臏y量精度。優(yōu)點(diǎn)：測量速度很快，具有適當(dāng)?shù)臏y量精度。缺點(diǎn)：無法測出顏色的光譜組成缺點(diǎn)：無法測出顏色的光譜組成53、分光光度法、分光光度法：測定物體反射的光譜功率分布：測定物體反射的光譜功率分布或物體本身的反射光度特性，然后根據(jù)光譜測或物體本身的反射光度特性，然后根據(jù)光譜測量數(shù)據(jù)可計(jì)算出物體在各種標(biāo)準(zhǔn)光源和標(biāo)準(zhǔn)照量數(shù)據(jù)可計(jì)算出物體在各種標(biāo)準(zhǔn)光源和標(biāo)準(zhǔn)照明體下的三刺激值。明體下的三刺激值。分光光度法：分光光度法：、。：利用分光色散系統(tǒng)對(duì)被測光譜：利

3、用分光色散系統(tǒng)對(duì)被測光譜進(jìn)行機(jī)械掃描，逐點(diǎn)測出各個(gè)波長對(duì)應(yīng)的輻射進(jìn)行機(jī)械掃描，逐點(diǎn)測出各個(gè)波長對(duì)應(yīng)的輻射能量，由此達(dá)到光譜功率分布的測量。能量，由此達(dá)到光譜功率分布的測量。：精度很高，但測量速度較慢。：精度很高，但測量速度較慢。5(a) 多光路探測技術(shù)多光路探測技術(shù)：多光路同時(shí)性只在紅外波段實(shí)現(xiàn)，：多光路同時(shí)性只在紅外波段實(shí)現(xiàn)，在可見光區(qū)只能部分實(shí)現(xiàn)。在可見光區(qū)只能部分實(shí)現(xiàn)。(b) 多通道探測技術(shù)多通道探測技術(shù)：即平行探測法。：即平行探測法。：快速、高效，大大降低對(duì)測量對(duì)象和照明光源：快速、高效，大大降低對(duì)測量對(duì)象和照明光源的時(shí)間穩(wěn)定性要求，應(yīng)用快速存取和分組處理，在時(shí)的時(shí)間穩(wěn)定性要求，應(yīng)用快

4、速存取和分組處理，在時(shí)間分辨和光譜分辨兩者之間實(shí)現(xiàn)有益的兼顧。間分辨和光譜分辨兩者之間實(shí)現(xiàn)有益的兼顧。 目前，國際上作為產(chǎn)品真正用于自動(dòng)配色的顏色測目前，國際上作為產(chǎn)品真正用于自動(dòng)配色的顏色測量系統(tǒng)都是采用多通道技術(shù)量系統(tǒng)都是采用多通道技術(shù)。：脈沖式脈沖式、直流式直流式脈沖光源：脈沖光源：接近接近D65的脈沖氙燈、高光強(qiáng)、即時(shí)精度和的脈沖氙燈、高光強(qiáng)、即時(shí)精度和重復(fù)性高。重復(fù)性高。直流式照明直流式照明：色溫接近：色溫接近A光源的鹵鎢燈，光源穩(wěn)定、光源的鹵鎢燈，光源穩(wěn)定、短波光強(qiáng)低、影響精度。短波光強(qiáng)低、影響精度。551、光電積分法、光電積分法 2、分光光度法、分光光度法d)(x)(S)(kX1

5、01010d)(y)(S)(kY101010d)(z)(S)(kZ101010d)(y)(S/100k1010)(x)(S)(kX101010)(y)(S)(kY101010)(z)(S)(kZ1010)(y)(S/100k1010d)(x)(S)(kX101010d)(y)(S)(kY101010d)(z)(S)(kZ101010)(x)(S)(kX101010)(y)(S)(kY101010)(z)(S)(kZ101051、照明和觀測條件的選擇、照明和觀測條件的選擇根據(jù)實(shí)際觀測物體情況來選擇照明和觀測條件。根據(jù)實(shí)際觀測物體情況來選擇照明和觀測條件。 舉例舉例：印染工作者通常要盡力避免鏡面反

6、射進(jìn)入眼睛，印染工作者通常要盡力避免鏡面反射進(jìn)入眼睛，大多數(shù)的測試采用大多數(shù)的測試采用 0/d SPEX。計(jì)算機(jī)配色采用計(jì)算機(jī)配色采用 0/d SPINC在線顏色測量采用在線顏色測量采用 0/45 和和 45/05多色漫射照明多色漫射照明5 單色漫射照明單色漫射照明5單獨(dú)采用鹵素鎢絲燈單獨(dú)采用鹵素鎢絲燈鹵素鎢絲燈與濾色鏡結(jié)合，鹵素鎢絲燈與濾色鏡結(jié)合，氙閃光燈氙閃光燈氙快速弧光燈。氙快速弧光燈。 絕對(duì)反射率白板、絕對(duì)反射率白板、 計(jì)算機(jī)貯存的標(biāo)準(zhǔn)白板計(jì)算機(jī)貯存的標(biāo)準(zhǔn)白板 光澤吸收阱切斷鏡面反射光、計(jì)算方法去除。光澤吸收阱切斷鏡面反射光、計(jì)算方法去除。 衍射光柵、干擾濾色鏡、連續(xù)干擾濾色鏡衍射光柵

7、、干擾濾色鏡、連續(xù)干擾濾色鏡：單光束、雙光束。：單光束、雙光束。520世紀(jì)世紀(jì)30年代一只樣品測色需年代一只樣品測色需2 分鐘分鐘以上，以上，20世紀(jì)世紀(jì)80年代初年代初Macbeth公司的公司的2020光柵分光光柵分光型測色只要型測色只要3 秒鐘秒鐘，瑞士瑞士Datacolor公司公司DC 3520 R分光光度計(jì)采用分光光度計(jì)采用連續(xù)干涉濾色片分光，測定時(shí)間包括計(jì)算需連續(xù)干涉濾色片分光，測定時(shí)間包括計(jì)算需6秒秒鐘，而到鐘，而到80年代末采用閃光氙燈作為光源，每年代末采用閃光氙燈作為光源，每只顏色只需測色一次時(shí)間少于只顏色只需測色一次時(shí)間少于0.3 秒秒，90年代，該公司的年代，該公司的388

8、1 Texflash型、型、DC 3890型、型、ELrepho 2000A型、脈絡(luò)式分光光度計(jì)、型、脈絡(luò)式分光光度計(jì)、Mixflash型等測色時(shí)間僅需型等測色時(shí)間僅需0.1 秒秒。 5 一臺(tái)分光光度計(jì)精確度和準(zhǔn)確度與該儀器的一臺(tái)分光光度計(jì)精確度和準(zhǔn)確度與該儀器的分光方式、光譜范圍、波長間隔等有關(guān)。分光方式、光譜范圍、波長間隔等有關(guān)。10 年前所用的測色儀器其波長間隔多在年前所用的測色儀器其波長間隔多在5 nm、10 nm、20 nm，至今瑞士至今瑞士Datacolor公司的產(chǎn)品波長間隔已達(dá)公司的產(chǎn)品波長間隔已達(dá)0.8 nm?？梢詮膬x器的穩(wěn)定性即短期或長期的重現(xiàn)?？梢詮膬x器的穩(wěn)定性即短期或長期

9、的重現(xiàn)性來加以考核，性來加以考核，過去反射率達(dá)過去反射率達(dá)0.2，現(xiàn)達(dá)，現(xiàn)達(dá)0.010.02 。5 現(xiàn)代分光光度計(jì)多與計(jì)算機(jī)配套應(yīng)用，均具有很現(xiàn)代分光光度計(jì)多與計(jì)算機(jī)配套應(yīng)用，均具有很廣的應(yīng)用范圍，廣的應(yīng)用范圍，測色對(duì)象可包括測色對(duì)象可包括有光澤有光澤和和無光澤無光澤的。例如纖維、織物、的。例如纖維、織物、塑料、油漆、陶瓷、紙張等，塑料、油漆、陶瓷、紙張等，能進(jìn)行能進(jìn)行鏡面鏡面和和非鏡面非鏡面測定。測定。不論是不論是散射性散射性的，的，反光性反光性的，的，透明性透明性的，的，遮蓋性遮蓋性的，的，熒光性熒光性的等等表面均不受限制，還可進(jìn)行色差、白度的等等表面均不受限制，還可進(jìn)行色差、白度等計(jì)算，

10、各種計(jì)算公式可任意選擇或配制。等計(jì)算，各種計(jì)算公式可任意選擇或配制。測色條件諸如測色條件諸如光源、視場、分光間隔等均可變化光源、視場、分光間隔等均可變化。有的儀器有的儀器正、逆向正、逆向(多色光和單色光照明多色光和單色光照明)均可測定；均可測定；反射、透射反射、透射皆可應(yīng)用。皆可應(yīng)用。有的儀器如瑞士有的儀器如瑞士MCS能用于能用于大型物體大型物體(汽車汽車)或或不可裁不可裁割割物體的顏色測量。物體的顏色測量。5 現(xiàn)代測色用分光光度計(jì)的測色操作過程，自現(xiàn)代測色用分光光度計(jì)的測色操作過程，自始至終是始至終是自動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)行，包括，包括儀器標(biāo)準(zhǔn)、波長間隔儀器標(biāo)準(zhǔn)、波長間隔的調(diào)整、測色條件改變、反射率

11、換算、各種測的調(diào)整、測色條件改變、反射率換算、各種測色計(jì)算、讀數(shù)和輸出色計(jì)算、讀數(shù)和輸出，而且大多數(shù)測色系統(tǒng)均，而且大多數(shù)測色系統(tǒng)均配有熒光屏輸出輸入終端或熒光屏和打印裝置配有熒光屏輸出輸入終端或熒光屏和打印裝置結(jié)合終端。結(jié)合終端。 此外國際上現(xiàn)在廣泛使用的傳遞標(biāo)準(zhǔn)是完全此外國際上現(xiàn)在廣泛使用的傳遞標(biāo)準(zhǔn)是完全漫反射體上標(biāo)定的絕對(duì)值，漫反射體上標(biāo)定的絕對(duì)值，計(jì)算機(jī)能將絕對(duì)反計(jì)算機(jī)能將絕對(duì)反射值予以存儲(chǔ)，并用來標(biāo)定儀器，從而保證儀射值予以存儲(chǔ)，并用來標(biāo)定儀器，從而保證儀器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下工作器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下工作。5測量角度依不同的結(jié)構(gòu)表面而定，如專為紡織品、紙測量角度依不同的結(jié)構(gòu)表面而定，如專為紡織品、

12、紙張?jiān)O(shè)計(jì)張?jiān)O(shè)計(jì)d8o，d0漫射零度；漫射零度；以閃光氙燈作光源，每個(gè)顏色用閃光測色只需一次；以閃光氙燈作光源，每個(gè)顏色用閃光測色只需一次；樣品的反射光及光源光線在瞬時(shí)閃光被接受，同時(shí)分樣品的反射光及光源光線在瞬時(shí)閃光被接受，同時(shí)分光，同時(shí)以整列接收器作光線強(qiáng)度測定及對(duì)比光，同時(shí)以整列接收器作光線強(qiáng)度測定及對(duì)比(雙光束雙光束)；用濾色片調(diào)節(jié)光源中的紫外部分能量，模擬日光，克用濾色片調(diào)節(jié)光源中的紫外部分能量，模擬日光，克服氙燈老化，有利于熒光樣品測量；服氙燈老化，有利于熒光樣品測量；可依用途更換濾光片裝置；可依用途更換濾光片裝置；垂直測量避免了積分球沾污，符合人體運(yùn)動(dòng)原理；垂直測量避免了積分球沾污

13、，符合人體運(yùn)動(dòng)原理；冷態(tài)測色防止了溫度升高影響測色準(zhǔn)確；冷態(tài)測色防止了溫度升高影響測色準(zhǔn)確；無運(yùn)動(dòng)部件，避免了機(jī)械磨損，不會(huì)產(chǎn)生故障；無運(yùn)動(dòng)部件，避免了機(jī)械磨損，不會(huì)產(chǎn)生故障；勿需空氣冷卻裝置，因?yàn)槭遣话l(fā)熱設(shè)計(jì)；勿需空氣冷卻裝置，因?yàn)槭遣话l(fā)熱設(shè)計(jì)；樣品測定面積可連續(xù)調(diào)整。樣品測定面積可連續(xù)調(diào)整。5利用已知標(biāo)準(zhǔn)白板的絕對(duì)反射率定標(biāo)利用已知標(biāo)準(zhǔn)白板的絕對(duì)反射率定標(biāo)測定樣品的反射率測定樣品的反射率 ( )或透射率或透射率 ( )計(jì)算求得三刺激值和色度坐標(biāo)計(jì)算求得三刺激值和色度坐標(biāo)：絕對(duì)反射率值絕對(duì)反射率值 ( )或絕對(duì)透射率值或絕對(duì)透射率值 ( )；吸收率吸收率lg ( ) ；K( ) / S( )

14、函數(shù)值；函數(shù)值；絕對(duì)反射率的平均值；三刺激值絕對(duì)反射率的平均值；三刺激值X、Y、Z；色度坐標(biāo)色度坐標(biāo)x、y；均勻顏色空間；均勻顏色空間L*、a*、b*；表色值表色值C*、h，色差，色差 E、 L*、 C*、 H*、 h以及其他一系列可以計(jì)算的擴(kuò)展數(shù)值。以及其他一系列可以計(jì)算的擴(kuò)展數(shù)值。5Spectrophotometry reflector source slit collimator dispersing element collimatorslit sample detector read out5Spectrophotometry a double-beam instrument 55l

15、、樣品擺放臺(tái)、樣品擺放臺(tái)2、測量孔徑、測量孔徑3、積分球、積分球4、紫外光調(diào)整、紫外光調(diào)整5、量度光度纖維、量度光度纖維 6、光源控制儀、光源控制儀 7、微處理器、微處理器8、電子界面、電子界面9、參考光度纖維、參考光度纖維10、電源、電源11、單色儀、單色儀12、控制閃光裝置、控制閃光裝置5GE Spectrophotometer5Diano-Match Scan Spectrophotometer5Hunter D54P-5 Spectrophotometer5Zeiss DMC-26 Spectrophotometer55Mabeth MS-2000 Spectrophotometer5

16、55 型號(hào)型號(hào)光學(xué)結(jié)構(gòu)光學(xué)結(jié)構(gòu)測量孔測量孔尺寸尺寸mm波長范圍波長范圍/間隔間隔色度色度重復(fù)性重復(fù)性光范圍光范圍/分辨率分辨率Texflash-2000d/0, 脈沖氙燈脈沖氙燈雙光束雙光束, 128單單元元SPD-400700nm0.03 ECIELAB -SF-600PLUSd/8, 脈沖氙燈脈沖氙燈雙光束雙光束, 128單單元元SPDSCI/SCE 2.5 5.0 26360700nm/10, 5 nm0.01 ECIELAB0200% MF-200d (便搬式便搬式)d/8, 脈沖氙燈脈沖氙燈128單元單元SPD 18400700Nm / 10nm0.05 ECIELAB 0200%瑞

17、士瑞士 Datacolor 公司公司5型號(hào)型號(hào)光學(xué)結(jié)構(gòu)光學(xué)結(jié)構(gòu)測量孔測量孔尺寸尺寸mm波長范圍波長范圍/ 間隔間隔色度色度重復(fù)性重復(fù)性光度范圍光度范圍/分辨率分辨率SP-68便攜式便攜式d/8, 鹵鎢燈鹵鎢燈16 8 4400700nm/10nm0.05 E*ab0200%SP-88便攜式便攜式d/8, 充氣鎢絲燈充氣鎢絲燈藍(lán)區(qū)增強(qiáng)藍(lán)區(qū)增強(qiáng)SPDSCI/SCE 8400700nm/10nm0.0 E*ab0200%51949年年Hardy發(fā)明一種與波長指示器一起用照發(fā)明一種與波長指示器一起用照明體明體A、B、C的簡單手控積分儀，還對(duì)他的分的簡單手控積分儀，還對(duì)他的分光光度計(jì)連接上三種機(jī)械加法器

18、，以便自動(dòng)完光光度計(jì)連接上三種機(jī)械加法器，以便自動(dòng)完成求和。成求和。1960年年早期在分光光度計(jì)上接上常規(guī)的圖表和早期在分光光度計(jì)上接上常規(guī)的圖表和磁帶穿孔機(jī)，以便于反射率值能輸入到能應(yīng)用磁帶穿孔機(jī)，以便于反射率值能輸入到能應(yīng)用加權(quán)坐標(biāo)法的離線計(jì)算機(jī)。加權(quán)坐標(biāo)法的離線計(jì)算機(jī)。1969年年為了在為了在17種波長下每種反射率的模擬等種波長下每種反射率的模擬等值能自動(dòng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，分光光度計(jì)對(duì)接了模擬值能自動(dòng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，分光光度計(jì)對(duì)接了模擬計(jì)算機(jī)，同年美國計(jì)算機(jī)，同年美國VA(Varian Associates)和英國和英國ICS(Instrumental Colour Systems)分別對(duì)接分光分

19、別對(duì)接分光光度計(jì)到數(shù)字計(jì)算機(jī)上更利于模擬。光度計(jì)到數(shù)字計(jì)算機(jī)上更利于模擬。520世紀(jì)世紀(jì)70年代年代初用小型微機(jī)取代了大體積計(jì)算初用小型微機(jī)取代了大體積計(jì)算機(jī)。機(jī)。70年代中期計(jì)算機(jī)不僅用來處理數(shù)據(jù)和計(jì)年代中期計(jì)算機(jī)不僅用來處理數(shù)據(jù)和計(jì)算各種色度值，而且用來自動(dòng)控制儀器的驅(qū)動(dòng)算各種色度值，而且用來自動(dòng)控制儀器的驅(qū)動(dòng)和校正，可以貯存各種程序和數(shù)據(jù)，其輸出輸和校正，可以貯存各種程序和數(shù)據(jù)，其輸出輸入通訊設(shè)備效率提高而大大便于操作。入通訊設(shè)備效率提高而大大便于操作?，F(xiàn)代分光光度計(jì)現(xiàn)代分光光度計(jì)三刺激值只需按下測量按鈕，三刺激值只需按下測量按鈕，在零點(diǎn)幾秒之內(nèi)就可以得到。在零點(diǎn)幾秒之內(nèi)就可以得到。 微

20、機(jī)的出現(xiàn)并非一概有利微機(jī)的出現(xiàn)并非一概有利，如分光光度計(jì)與，如分光光度計(jì)與微機(jī)連接，意味著微機(jī)連接，意味著，同時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)和程序和程序，若需改動(dòng)程，若需改動(dòng)程序則常常會(huì)帶來意想不到的后果。序則常常會(huì)帶來意想不到的后果。5a數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)：物理標(biāo)準(zhǔn)即使貯藏在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，在應(yīng)：物理標(biāo)準(zhǔn)即使貯藏在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，在應(yīng)用時(shí)也不可避免地產(chǎn)生變化，而現(xiàn)代分光光度計(jì)從用時(shí)也不可避免地產(chǎn)生變化，而現(xiàn)代分光光度計(jì)從長遠(yuǎn)目標(biāo)考慮到標(biāo)準(zhǔn)的精確性而使度量標(biāo)準(zhǔn)成為可長遠(yuǎn)目標(biāo)考慮到標(biāo)準(zhǔn)的精確性而使度量標(biāo)準(zhǔn)成為可行，如同事先準(zhǔn)備一樣，是貯存數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)而非重新行，如同事先準(zhǔn)備一樣，是貯存數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)而非重新測量標(biāo)準(zhǔn)。測量標(biāo)準(zhǔn)。b

21、物理標(biāo)準(zhǔn)物理標(biāo)準(zhǔn)： 1965年年英國染色工作者協(xié)會(huì)顏色測量委員會(huì)推薦了英國染色工作者協(xié)會(huì)顏色測量委員會(huì)推薦了英國陶瓷協(xié)會(huì)的瓷板（英國陶瓷協(xié)會(huì)的瓷板（BCRA瓷板）作為各種顏色中瓷板）作為各種顏色中產(chǎn)生的一組絕對(duì)永久的物理標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)生的一組絕對(duì)永久的物理標(biāo)準(zhǔn)。 1968年年1000套套(每套每套12塊塊)標(biāo)準(zhǔn)瓷板，由英國國立物標(biāo)準(zhǔn)瓷板，由英國國立物理研究所或由美國理研究所或由美國Hemmnendinger研究所提供光譜研究所提供光譜反射率和色度值，作為相對(duì)于專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的偏差評(píng)定反射率和色度值，作為相對(duì)于專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的偏差評(píng)定方法予以銷售。經(jīng)驗(yàn)顯示該瓷板用于監(jiān)測儀器之間方法予以銷售。經(jīng)驗(yàn)顯示該瓷板用于監(jiān)測

22、儀器之間的差異，對(duì)黃、栗、深藍(lán)最有效。的差異，對(duì)黃、栗、深藍(lán)最有效。 5 1983年年彩色瓷板標(biāo)準(zhǔn)彩色瓷板標(biāo)準(zhǔn)II型型(兩對(duì)色差瓷板兩對(duì)色差瓷板): 一對(duì)表示光譜完全不同的色差，一對(duì)表示光譜完全不同的色差， 一對(duì)更復(fù)雜，表示非同色異譜色差。一對(duì)更復(fù)雜，表示非同色異譜色差。 NBS Standard Reference Material 21012105濾色片組是一種專門用來檢驗(yàn)分光光度濾色片組是一種專門用來檢驗(yàn)分光光度計(jì)透射色的標(biāo)準(zhǔn)玻璃板，每組由紅、黃、綠、計(jì)透射色的標(biāo)準(zhǔn)玻璃板，每組由紅、黃、綠、藍(lán)、中性灰藍(lán)、中性灰5種玻璃板組成，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)種玻璃板組成，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局提供光譜透射率及色

23、度值，給出的三刺激局提供光譜透射率及色度值，給出的三刺激值都是在值都是在CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體下測試的，并給出了標(biāo)準(zhǔn)照明體下測試的，并給出了因某些誤差因素而引起的三刺激值的變化。因某些誤差因素而引起的三刺激值的變化。5光電積分測色儀光電積分測色儀：直接測量色源的三刺激值和色度：直接測量色源的三刺激值和色度 光電積分測色儀器最初稱為三刺激色度計(jì)，是由亨光電積分測色儀器最初稱為三刺激色度計(jì)，是由亨特在特在20世紀(jì)世紀(jì)40年代初，以年代初，以“NBS”為色差單位，在為色差單位，在 、 均勻色坐標(biāo)體系的基礎(chǔ)上而開發(fā)的相應(yīng)光電測色儀器，均勻色坐標(biāo)體系的基礎(chǔ)上而開發(fā)的相應(yīng)光電測色儀器，并于并于1950年制造和銷

24、售。不久又開發(fā)了年制造和銷售。不久又開發(fā)了Hunter-Lab體體系的光電色差計(jì)。系的光電色差計(jì)。色差儀：色差儀：指在光電測色儀上再附加上計(jì)算色差的機(jī)能。指在光電測色儀上再附加上計(jì)算色差的機(jī)能。光電積分測色儀原理光電積分測色儀原理：光電測色儀是仿照人眼紅、綠、：光電測色儀是仿照人眼紅、綠、藍(lán)三個(gè)基本顏色色覺的原理而制成的。藍(lán)三個(gè)基本顏色色覺的原理而制成的。模擬人眼方法：人眼色覺模擬人眼方法：人眼色覺 = 光電二極管光電二極管 + 濾色器濾色器 三塊濾色鏡能符合人眼的色覺程度，這種相互一致三塊濾色鏡能符合人眼的色覺程度，這種相互一致的條件稱為的條件稱為盧瑟條件盧瑟條件，是決定光電測色儀功能的重要

25、，是決定光電測色儀功能的重要因素。因素。5在在D光源照射下物體三刺激值光源照射下物體三刺激值 d)(x)()(SkXDd)(y)()(SkYDd)(z)()(SkZD標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源A 照射物照射物體接收器上電光流體接收器上電光流式中式中 ( )為濾色片的光為濾色片的光譜透射率，譜透射率， ( )為光電為光電元件的光譜靈敏度。元件的光譜靈敏度。d)()()()(SkIXXAXd)()()()(SkIYYAYd)()()()(SkIZZAZ 則測色儀的總靈敏度特性與則測色儀的總靈敏度特性與CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)觀察者一致，觀察者一致，IX = X，Iy = Y，IZ = Z 。盧瑟條件：盧瑟

26、條件：)(x)(S)()()(SDXXA)(y)(S)()()(SDYYA)(z)(S)()()(SDZZA5：三元件式三元件式、四元件式四元件式。 制作最困難是與人的色制作最困難是與人的色感覺相一致的紅色傳感器。感覺相一致的紅色傳感器。 X刺激值分布曲線有兩個(gè)刺激值分布曲線有兩個(gè)峰值。要制造具有這種透峰值。要制造具有這種透過特性的濾色鏡很不容易。過特性的濾色鏡很不容易。所以一般用兩個(gè)濾色鏡來所以一般用兩個(gè)濾色鏡來代替。為了使結(jié)構(gòu)簡單，代替。為了使結(jié)構(gòu)簡單，藍(lán)原色刺激值藍(lán)原色刺激值(Z )光譜分布光譜分布比濾色鏡所測定的值縮小比濾色鏡所測定的值縮小約約14，再加上紅色光譜，再加上紅色光譜分布的

27、一部分。分布的一部分。正常色覺者正常色覺者(實(shí)線實(shí)線)和偏色覺和偏色覺者者(虛線虛線)的色感覺光譜分布的色感覺光譜分布5 預(yù)先準(zhǔn)備顏色穩(wěn)定的預(yù)先準(zhǔn)備顏色穩(wěn)定的若干顏色板作為標(biāo)準(zhǔn)色若干顏色板作為標(biāo)準(zhǔn)色，用最，用最接近試樣顏色的色板進(jìn)行測定，根據(jù)光電測色儀的測接近試樣顏色的色板進(jìn)行測定，根據(jù)光電測色儀的測定值與用分光光度計(jì)預(yù)先求得的標(biāo)準(zhǔn)差值而進(jìn)行修正，定值與用分光光度計(jì)預(yù)先求得的標(biāo)準(zhǔn)差值而進(jìn)行修正，但是這樣操作很復(fù)雜，因此一般在用光電測色儀制定但是這樣操作很復(fù)雜，因此一般在用光電測色儀制定標(biāo)準(zhǔn)色板時(shí)，都調(diào)整儀器本身，使測定值與分光光度標(biāo)準(zhǔn)色板時(shí)，都調(diào)整儀器本身，使測定值與分光光度計(jì)測色值計(jì)測色值X

28、、Y、Z相一致，采用這種方法每當(dāng)顏色改相一致，采用這種方法每當(dāng)顏色改變時(shí)，就要進(jìn)行一次儀器的調(diào)整工作也很麻煩。變時(shí)，就要進(jìn)行一次儀器的調(diào)整工作也很麻煩。 然而在光電測色儀中接上專用計(jì)算機(jī)，然而在光電測色儀中接上專用計(jì)算機(jī)，預(yù)先準(zhǔn)備在預(yù)先準(zhǔn)備在各種波段中修正盧瑟條件的程序各種波段中修正盧瑟條件的程序，可使工作效率提高，可使工作效率提高，復(fù)雜程度減少，同時(shí)將各個(gè)濾色鏡進(jìn)行修正，改為將復(fù)雜程度減少，同時(shí)將各個(gè)濾色鏡進(jìn)行修正，改為將三塊濾色鏡所輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次結(jié)合計(jì)算，并將結(jié)三塊濾色鏡所輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次結(jié)合計(jì)算，并將結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理可改進(jìn)修正精度，即使如此，修正后果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理可改進(jìn)修正精度，即使

29、如此，修正后仍有在理論上不可避免的差異。仍有在理論上不可避免的差異。5光電測色儀大多是用光電測色儀大多是用 45o/ 0o 。 光電測色儀使用白板進(jìn)行光電測色儀使用白板進(jìn)行100修正，然而白修正，然而白板的校正值是用積分球式分光光度計(jì)進(jìn)行測色板的校正值是用積分球式分光光度計(jì)進(jìn)行測色的。由于受光的幾何條件不相等，導(dǎo)致光電測的。由于受光的幾何條件不相等，導(dǎo)致光電測色儀的精度降低。色儀的精度降低。5色卡色卡光電測色儀光電測色儀 Minolta CR-100分光光度儀分光光度儀Macbeth MS-2000XYZXYZ5R 6430.0627.8823.4231.7029.1325.555YR 642

30、8.1526.9815.9228.9027.2416.895Y 6427.0728.0613.7327.3428.5114.585GY 6423.9027.7715.2824.7528.4716.075G 6422.0428.2625.2823.5129.9625.555B 6421.2826.1037.0923.7628.7738.855PB 6424.1726.2540.1126.8829.1042.885P 6428.1727.2526.2930.2029.2738.995RP 6432.4829.9029.4134.2831.5131.60545o入射和入射和0o反射的測色幾何條件近似

31、于目測，反射的測色幾何條件近似于目測，只要能準(zhǔn)確調(diào)整盧瑟條件，光電測色還是能只要能準(zhǔn)確調(diào)整盧瑟條件，光電測色還是能接近于理想的。接近于理想的。若測色數(shù)據(jù)用于計(jì)算機(jī)配色，可將色樣和試若測色數(shù)據(jù)用于計(jì)算機(jī)配色，可將色樣和試染織物同時(shí)測色，再通過計(jì)算機(jī)修正計(jì)算予染織物同時(shí)測色，再通過計(jì)算機(jī)修正計(jì)算予以縮小。以縮小。對(duì)修正計(jì)算后的試樣進(jìn)行試染。對(duì)修正計(jì)算后的試樣進(jìn)行試染。5 數(shù)字測色色差計(jì)由光電源、探測器、主機(jī)計(jì)算機(jī)、數(shù)字測色色差計(jì)由光電源、探測器、主機(jī)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)色板和測試附件組成。探測器采用打印機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)色板和測試附件組成。探測器采用450的照明觀察方法，以單光源、雙光束及非球面鏡和螺的照明

32、觀察方法，以單光源、雙光束及非球面鏡和螺紋透鏡的結(jié)構(gòu)，同時(shí)取半球面反射輻射的原理，使各紋透鏡的結(jié)構(gòu)，同時(shí)取半球面反射輻射的原理，使各接受器獲得均勻的信號(hào)。接受器獲得均勻的信號(hào)。 目前用于光電測色的測色儀有多種，北京理工大學(xué)目前用于光電測色的測色儀有多種，北京理工大學(xué)研制的研制的FS-100FS-600型便攜式色差計(jì)就是其中之一。型便攜式色差計(jì)就是其中之一。其國外同類儀器有：日本日電公司其國外同類儀器有：日本日電公司P6R-100DP型，美型，美能達(dá)公司能達(dá)公司CR-100型、型、CR-200型，美國亨特實(shí)驗(yàn)室型，美國亨特實(shí)驗(yàn)室D25-PC2型等。型等。5標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體：輸出：輸出D65、

33、10o視場下的色度值視場下的色度值色差色差 E：HunterLab、L*a*b*、 L*、 C*、 H*準(zhǔn)確度：準(zhǔn)確度： X、 Y 1.5； x、 y 0.02重復(fù)性：重復(fù)性： E*ab 0.15測色面積：測色面積： 20 mm、 24 mm、兩種、兩種照明探測方式：照明探測方式： FS-100型型0d、FS-200型型045 FS-300型型30o照明同軸探測照明同軸探測 FS-400型型d0、FS-500型型450 FS-600型透射色差計(jì)型透射色差計(jì)(測量厚度測量厚度1040 mm)工作電源：工作電源：AC 220 V l0 50 Hz 35 光密度計(jì)非常類似與光電測色儀，光密度計(jì)非常類

34、似與光電測色儀，主要差別主要差別在于接收系統(tǒng)的總光譜靈敏度不符合在于接收系統(tǒng)的總光譜靈敏度不符合CIE規(guī)定的規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值。 盡管光密度計(jì)測得的值不是盡管光密度計(jì)測得的值不是CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者標(biāo)準(zhǔn)觀察者觀察到的顏色，但它仍在產(chǎn)品生產(chǎn)過程及材料觀察到的顏色，但它仍在產(chǎn)品生產(chǎn)過程及材料質(zhì)量控制中非常合適和有用的儀器。質(zhì)量控制中非常合適和有用的儀器。光密度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：光密度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)： D（s；g：g；s） 例如：例如：DR（3000 K；0o5o：45o5o , V） 表示用一色溫為表示用一色溫為3000 K的光源正入射樣品，的光源正入射樣品，以以45o眼睛觀察反射光密度

35、，下標(biāo)眼睛觀察反射光密度，下標(biāo)R指測量反射指測量反射光密度。光密度。5反射測量反射測量：建議采用：建議采用45/0照明和觀測條件。照明和觀測條件。：彩色密度術(shù)主要應(yīng)用于照相業(yè)和圖片藝術(shù)品?。翰噬芏刃g(shù)主要應(yīng)用于照相業(yè)和圖片藝術(shù)品印刷業(yè)產(chǎn)品的加工及生產(chǎn)質(zhì)量控制。例如反射和透射印刷業(yè)產(chǎn)品的加工及生產(chǎn)質(zhì)量控制。例如反射和透射印刷品曬印曝光量的計(jì)算和控制。刷品曬印曝光量的計(jì)算和控制。透射測量透射測量：有兩種照明和觀測條件：有兩種照明和觀測條件：（1）漫射）漫射，即照明是準(zhǔn)直的并正入射樣品表面，以半，即照明是準(zhǔn)直的并正入射樣品表面，以半球面來接收；球面來接收；（2）鏡向）鏡向，即入射和透射光被限制在一小

36、錐角內(nèi)，錐，即入射和透射光被限制在一小錐角內(nèi)，錐角大小要詳細(xì)說明。例如角大小要詳細(xì)說明。例如 f / 4.5 或或 f / 1.6 等。等。 在圖片藝術(shù)品印刷中，光密度計(jì)用于印刷機(jī)的質(zhì)量在圖片藝術(shù)品印刷中，光密度計(jì)用于印刷機(jī)的質(zhì)量控制，用它可評(píng)價(jià)最后的印刷圖象，確定在制版時(shí)蒙控制，用它可評(píng)價(jià)最后的印刷圖象，確定在制版時(shí)蒙片修正的要求等。隨著現(xiàn)代固體接收系統(tǒng)的靈敏度和片修正的要求等。隨著現(xiàn)代固體接收系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)定度的提高，光密度計(jì)已能進(jìn)行在線測量。穩(wěn)定度的提高，光密度計(jì)已能進(jìn)行在線測量。51、熒光增白劑、熒光增白劑 目前熒光增白劑廣泛地用于紙張、紡織物、目前熒光增白劑廣泛地用于紙張、紡織物、

37、塑料等方面以提高它們?cè)诳梢姽庾V藍(lán)區(qū)的反射塑料等方面以提高它們?cè)诳梢姽庾V藍(lán)區(qū)的反射比。比。 熒光增白劑本身并不是白色的，它對(duì)色調(diào)的熒光增白劑本身并不是白色的，它對(duì)色調(diào)的影響是由于在近似白色的物體中添加了可見光影響是由于在近似白色的物體中添加了可見光譜藍(lán)光區(qū)的熒光發(fā)射而產(chǎn)生的目視增白效果。譜藍(lán)光區(qū)的熒光發(fā)射而產(chǎn)生的目視增白效果。 我們定義染料熒光的我們定義染料熒光的CIE三刺激值之和為三刺激值之和為有有效熒光效熒光，而增白效果則正比于有效熒光。此時(shí)，而增白效果則正比于有效熒光。此時(shí)有效熒光可以作為增白本領(lǐng)的度量。有效熒光可以作為增白本領(lǐng)的度量。55 熒 光 染 料熒 光 染 料是染料的一種，是染料

38、的一種，它吸收可見光它吸收可見光和近紫外輻射和近紫外輻射的能量后又發(fā)的能量后又發(fā)射波長不同的射波長不同的可見光?？梢姽?。為吸收譜，為吸收譜，為發(fā)射譜為發(fā)射譜若丹明溶液的吸收和發(fā)射光譜若丹明溶液的吸收和發(fā)射光譜51、總光譜輻亮度因數(shù)、總光譜輻亮度因數(shù) 總光譜輻亮度因數(shù)是在多色光照明下，來自熒光物總光譜輻亮度因數(shù)是在多色光照明下，來自熒光物體表面的反射和發(fā)射的輻亮度與在相同照明觀測條件體表面的反射和發(fā)射的輻亮度與在相同照明觀測條件下非熒光參考樣品的反射輻亮度之比。下非熒光參考樣品的反射輻亮度之比。CIE于于1977年正式定義其為年正式定義其為“相對(duì)輻亮度相對(duì)輻亮度”或或“光譜輻光譜輻亮度因數(shù)亮度因

39、數(shù)”，表達(dá)式如下：，表達(dá)式如下： T( ) = S( ) + L( )式中式中 T( )為波長為波長 處的總光譜輻亮度因數(shù)處的總光譜輻亮度因數(shù)； S( )為波為波長長 處反射輻亮度因數(shù)處反射輻亮度因數(shù)(介質(zhì)反射的輻亮度與在相同輻介質(zhì)反射的輻亮度與在相同輻照條件下完全反射漫射體的輻亮度之比照條件下完全反射漫射體的輻亮度之比)；(介質(zhì)熒光的輻亮度與在相同輻介質(zhì)熒光的輻亮度與在相同輻照條件下完全反射漫射體的輻亮度之比照條件下完全反射漫射體的輻亮度之比)。5 T( ) = S( ) t( ) + F( )/S( ) r( ) = t( ) + F( )/S( )式中：式中： t( )為樣品的真實(shí)光譜反

40、射比為樣品的真實(shí)光譜反射比 r( )為參考標(biāo)準(zhǔn)的光譜反射比為參考標(biāo)準(zhǔn)的光譜反射比(設(shè)設(shè) r( )=1) S( )為所用光源的光譜輻亮度為所用光源的光譜輻亮度 L( ) = F( )S( ) 在測量樣品的總光譜輻亮度因數(shù)時(shí)應(yīng)使用漫在測量樣品的總光譜輻亮度因數(shù)時(shí)應(yīng)使用漫射光照明，樣品法線和觀測方向夾角不應(yīng)超過射光照明，樣品法線和觀測方向夾角不應(yīng)超過10o，即，即d0條件，反射比條件，反射比 t( )用輻亮度因數(shù)用輻亮度因數(shù) S( )代替。代替。5 在光源在光源S( ) 照明下，樣品吸收的總的量子數(shù)為照明下，樣品吸收的總的量子數(shù)為N，其，其真實(shí)熒光光譜發(fā)射率為真實(shí)熒光光譜發(fā)射率為F( )。 如果用另

41、一個(gè)光源如果用另一個(gè)光源S*( ) 照明樣品，吸收的量子數(shù)為照明樣品，吸收的量子數(shù)為N*，則真實(shí)熒光光譜發(fā)射率為：，則真實(shí)熒光光譜發(fā)射率為：F*( ) = (N*N) F( ) 熒光通量的光譜功率分布僅僅與熒光樣品的發(fā)射光譜熒光通量的光譜功率分布僅僅與熒光樣品的發(fā)射光譜有關(guān)，而發(fā)光強(qiáng)度卻與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)：有關(guān)，而發(fā)光強(qiáng)度卻與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)： 材料的熒光量子產(chǎn)出率；材料的熒光量子產(chǎn)出率； 材料吸收用來激發(fā)熒光的總光子數(shù)。材料吸收用來激發(fā)熒光的總光子數(shù)。：根據(jù)定義進(jìn)行的直接測量法根據(jù)定義進(jìn)行的直接測量法，此時(shí)照明光源的光譜功，此時(shí)照明光源的光譜功率分布必須標(biāo)準(zhǔn)化并且要仔細(xì)控制；率分布必須標(biāo)準(zhǔn)化并且要仔

42、細(xì)控制；分別測量分別測量 S( )和和 L( )，然后根據(jù)光譜功率分布把它們?nèi)缓蟾鶕?jù)光譜功率分布把它們結(jié)合起來。結(jié)合起來。5測量總光譜輻亮度因數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)測量總光譜輻亮度因數(shù)的光學(xué)系統(tǒng) d/05測量總光譜輻亮度因數(shù)的光路測量總光譜輻亮度因數(shù)的光路 (0/45)5曲線曲線1：含有熒光增白別樣品的總輻亮度因數(shù)：含有熒光增白別樣品的總輻亮度因數(shù)曲線曲線2：該樣品的普通反射比：該樣品的普通反射比曲線曲線3：該樣品的熒光發(fā)射：該樣品的熒光發(fā)射曲線曲線4：某非熒光白色樣品的總輻亮度因數(shù)和反射比：某非熒光白色樣品的總輻亮度因數(shù)和反射比5曲線曲線l：總光譜輻亮度因數(shù)：總光譜輻亮度因數(shù)曲線曲線2：普通反射比：普

43、通反射比曲線曲線3：熒光輻亮度因數(shù)：熒光輻亮度因數(shù)5系統(tǒng)主要組成部分：系統(tǒng)主要組成部分： 激發(fā)單色儀激發(fā)單色儀 傳播光路傳播光路 樣品支架樣品支架 分析單色儀分析單色儀 該裝置該裝置可測量可測量在單色輻照和單色接收條件下的在單色輻照和單色接收條件下的熒光發(fā)射、激發(fā)或吸收譜及光譜反射因數(shù)熒光發(fā)射、激發(fā)或吸收譜及光譜反射因數(shù)。通常。通常是用是用45/0條件，但也可使用積分球。對(duì)該系統(tǒng)的條件，但也可使用積分球。對(duì)該系統(tǒng)的唯一唯一，以便排除系統(tǒng)中的熒光發(fā)射。，以便排除系統(tǒng)中的熒光發(fā)射。51、發(fā)射譜；、發(fā)射譜；2、激發(fā)譜；、激發(fā)譜；3、反射輻亮度因數(shù)、反射輻亮度因數(shù)5 雙單色儀測量數(shù)據(jù)可用于計(jì)算熒光量子產(chǎn)出雙單色儀測量數(shù)據(jù)可用于計(jì)算熒光量子產(chǎn)出綠、反射分量和熒光分量的三刺激值及其他色綠、反射分量和熒光分量的三刺激值及其他色度學(xué)參數(shù)，例如白色樣品的白度等。度學(xué)參數(shù)，例如白色樣品的白度等。熒光材料的色度學(xué)計(jì)算的公式熒光材料的色度學(xué)計(jì)算的公式： 式中：式中：Ti 為總的三刺激值為總的三刺激值 X、Y、Z S( )為反射輻亮度因數(shù)為反射輻亮度因數(shù) S( )為照明體的光譜功率分布為照明體的光譜功率分布 ti( )為為CIE光譜三刺激值光譜三刺激值 F( )為樣品的真實(shí)熒光發(fā)射為樣品的真