色度計基礎（三）常見測色方法和儀器

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色度計基礎（三）常見測色方法和儀(yi) 器

目視測色：

在某些特定的行業(ye) 和環境中，依然保留著目視測色法，即通過人眼去判斷顏色是否與(yu) 預期存在誤差，有時會(hui) 用到標準光源或標準色樣。目視測色法完全依賴觀察者的經驗和敏銳的分辨力來判斷顏色的差別，且速度較慢。

  

圖 1 左：一種常見於(yu) 紡織和服裝設計的比色卡

         右：一種判斷溶液中物質濃度的標準比色液

光電積分測色：

將入射光分別通過濾光片透射率-探測器聯合響應曲線滿足CIE標準三刺激值譜線(也有可能是某一特定譜線)的三條或四條通道（因為(wei) 針對紅光，在CIE三刺激標準中有兩(liang) 個(ge) 峰，很難在一片濾光片做出吻合度很好的透射率曲線，有些設計中會(hui) 做成四個(ge) 通道），再經過信號放大與(yu) 模數轉換電路，獲得樣品在標準光源下的三刺激值。這種測色方式，獲得的三刺激值大小，與(yu) 光電探測器上接受到的光強成比例。這種測試方法速度快，可以獲得滿足大部分情況的色坐標準確度。各種色度計（或稱作光電積分測色儀(yi) 、比色計或色差計）普遍采用這種結構。缺點是無法獲得樣品的光譜信息。

圖 2荷蘭(lan) Ademesy国产黄色在线观看高速高精度色度計結構示意圖

這是一類仿人眼結構的測試設備，即用光電二極管和三色（也有可能是四色）濾光片模擬人眼中的三種色覺感受細胞，在不考慮係統電子係統穩定性、精度和環境等因素的情況下，測色結果的準確度，主要跟濾光片-探測器組成的通道的光譜響應曲線和CIE標準譜線的吻合程度有關(guan) ，即盧瑟條件。該條件還指出三個(ge) 線性無關(guan) 的原色，經過混合能夠表示任意一種顏色，故可以用在儀(yi) 器做測色結果的校準，在相機和色度計中常見。

圖 3 左：Hyperion色度計譜線與(yu) 標準CIE-XYZ體(ti) 係譜線比較

     右：顏色校準矩陣

分光測色:

（1）光譜掃描測色：

這種工作方式的分光光度計往往將光源集成在設備內(nei) ，通過分光器件和單色器，將光源發出的光分成一路或兩(liang) 路單色光（兩(liang) 路光路居

多），將經過樣品透射或反射後的光譜，與(yu) 空樣品池或標準白板做對比，獲得樣品的透射（或反射）光譜曲線。直接獲得的是樣品的光譜信息，需再經數據處理，才能獲得樣品的三刺激值。

因為(wei) 采用參比法測量物體(ti) 透射（反射）光譜，消除了光源不穩定、光學器件效率等一些幹擾因素。且往往這類設備體(ti) 積較大，測試環境穩定，光學器件精密，故這種方法獲得的樣品光譜信息zui為(wei) 準確，但速度較慢，且常受限於(yu) 測試場景和樣品尺寸，使用成本較高。

（2）多通道平行測色

光源發出的光照射在樣品上，經樣品透射（或反射）後，通過狹縫進入設備。設備中分光器件將不同波長的光線分到不同的方向角上，經凹麵反射鏡聚焦到線性ccd上，CCD將光強轉換為(wei) 電信號，每一個(ge) CCD單元獲取的光能量，對應樣品光譜中某一波長範圍的光譜能量，從(cong) 而獲得樣品的透射（反射）光譜。

   

圖 4  左：Rhea光譜儀(yi) 的結構示意圖

 右：測得某樣品的光譜圖

這樣獲得的樣品光譜實際上是一係列底邊較窄的柱狀圖，是一種實際光譜的近似，通過計算樣品每一小段波長的光能量，對CIE標準下的XYZ三刺激值產(chan) 生的作用並求和，就可以獲得樣品的三刺激值。

這樣的設備，將經過標準光源校準後的數據存儲(chu) 在設備中，在測量光源，發光屏時不需要額外的參考光路，這要求設備有較好的穩定性和光譜準確度。這樣的測試方法容易獲得較為(wei) 準確的色坐標值，且測試速度較快。

測色標準相關(guan) 器件：

歸根結底，顏色是物體(ti) 對光源光譜的選擇性透射和反射，需要評價(jia) 樣品的顏色，就必須要建立標準，在相同條件下獲得的樣品光譜或色坐標，才具有可比性。除了測色儀(yi) 器本身以外，我們(men) 還需要用到這些器件：如標準光源、積分球和標準白板等。這些儀(yi) 器的搭配使用，也拓展了測色儀(yi) 器的使用場景。

1. 標準光源：

標準光源有固定的光譜，和很好的穩定性。可以用於(yu) 測試儀(yi) 器的標定，也可以用做樣品的照明，常用的有A光源，C光源，D65光源。

2. 標準白板

將標準白板屬於(yu) 全反射漫射體(ti) ，波長選擇性低，反射比接近1，常見的塗覆層材料有硫酸鋇（BaSO4）、碳酸鈣（CaCO3）、氧化鎂（MgO）等。常放置於(yu) 雙光路分光光度計的參比光路中，作為(wei) 反射測量的標準參照，可以用於(yu) 儀(yi) 器的校定，也可以用來和樣品做對比來獲得樣品色度信息。

3. 積分球

積分球為(wei) 一種內(nei) 壁塗有低光譜選擇性的高反射材料的球體(ti) ，光在積分球中經過漫反射可以變得均勻。

（1）可以讓標準光源發出的光變成均勻光，這對儀(yi) 器標定，樣品照明都很重要；

（2）可以在積分球上加光陷阱，吸收不需要的樣品反射光（如吸收樣品鏡麵反射光）。

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