为了便于国际对比,颜色的测量必须在CIE标准照明体或标准光源下进行。由于样品表面的结构特性,同样的物体在不同方向上具有不同的反射或透射,因此照明的几何状态对测色结果会有很大的影响。同时,照明光束的孔径和测量光束的孔径大小对颜色测量的结果也有影响,这些几何参数称为照明与观察条件。可见,为了交流、比较颜色测量的结果,必须严格规定照明与观察几何条件。本文介绍了颜色测量照明和观察几何条件。
物体色的颜色测量是通对光谱或三刺激值的测量来实现的,因此测量结果与光源、探测器和样品的相对位置关系,即几何条件有关。同样的,对颜色样品的目视评价也会受照明和观察的几何条件影响,测量结果和目视评价的相关程度依赖于仪器测量的几何条件对实际观察时的几何条件的模拟程度。在2004年之前,CIE根据人眼观察物体的主要方式规定了4种反射测量的几何条件和4种透射测量的几何条件。
1.反射测量几何条件
1971年CIE正式推荐了四种用于反射样品测量的标准照明与观察几何条件,如下图所示。
垂直/45°(符号为0/45)
如图(a)所示,以垂直于样品表面的方向照明,照明光束的光轴与样品法线之间的夹角不应超过10°,在与样品表面法线成(45土2)°角的方向上测量。照明光束和测量光束的任一光线与其光轴之间的夹角不应超过8°。
45°/垂直(符号为45/0)
如图(b)所示,照明光束的光轴方向与样品法线成(45±2)°角,测量方向的光轴和样品法线之间的夹角不应超过10°,照明光束和测量光束的任一光线与其光轴之间的夹角不应超8°。
垂直/漫射(符号为0/d)
如图(c)所示,照明光束的光轴和样品法线之间的夹角不超过10°,从样品反射的辐射通量用积分球收集。照明光束的任一光线与其光轴之间的夹角不应超过5°,积分球直径可以任意选择,但其开孔总面积不应大于积分球总表面积的10%
漫射/垂直(符号为d/0)
如图(d)所示,通过积分球漫射照明样品,样品的法线与测量光束的光轴之间的夹角不应超过10°。积分球直径可以任意选择,但其开孔面积不应超过积分球总表面积的10%,测量光束的任一光线与其光轴之间的夹角不应超过5°。
2.透射测量几何条件
对透射样品的颜色测量,CIE推荐了三种照明与观察几何条件,如下图所示。
垂直/垂直(符号为0/0)
如图(a)所示,照明光束的光轴与样品法线的夹角不应超过5°,照明光束的任何光线与其光轴之间的夹角不应超过5°,测量光束的几何结构与照明光束相同。放置样品时,只让规则透射部分的光辐射进入探测器,在该条件下测得的透射比称为规则透射比。
垂直/漫射(符号为0/d)
如图(b)所示,照明光束的光轴与样品法线的夹角不超过5°,照明光束的任何光线与其光轴之间的夹角不超过5°。用积分球收集半球形透射的光辐射通量,积分球内壁的反射比应一致,此时获得的测量值称为全透射比;如果在积分球上设置光泽陷阱,可以消除规则透射部分光辐射通量的影响,在该条件下测得的透射比称为漫透射比,此时对所设置的光泽陷的尺寸、形状和位置应作详细说明。如果探测器与光源的位置相互交换,则其照明与观察的几何条件为d/0。
漫射/漫射(符号为d/d)
如图(c)所示,用积分球对样品进行漫射照明,并用另一个积分球收集透过样品的光辐射通量,在该条件下测得的透射比称为双漫射透射比。在0/0照明与观察几何条件下测得的数值称为光谱透过率因数,而当几何条件为0/d或d/d时,测得的结果称为光谱透射比。