什么是光电积分法?光电积分法是通过把光电探测器的光谱响应,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函数,从而对探测器所接收到的来自被测颜色的光谱能量进行积分测量,常用的仪器就是色差仪。本文对光电积分法测色原理和仪器类型做了简要的介绍。
什么是光电积分法?
光电积分法是通过把光电探测器的光谱响应,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函数,从而对探测器所接收到的来自被测颜色的光谱能量进行积分测量。这类仪器的测量速度很快,并具有适当的测色精度(取决于探测器光谱灵敏度满足卢瑟条件的程度),可满足大多数场合下的色貌测量要求,在工业中有很大的市场前景。
光电色度计可以看成是一个反射率计,它带有一套专门的三滤色片,这不同于密度计的红绿蓝滤色片,这套滤色片根据CIE光谱三刺激值在色度计的每个通道中给光谱的各波长加权,它涉及的主要是反射率问题,而不是对数问题。
光电测色仪照明光源采用模拟D65光源,探测器采用光电池,设计三组校正滤色器,使整个系统能够模拟人眼的X,Y,Z感光机构。通过转换三组不同的滤色器,把人眼所接受的刺激用光电池所产生的光电流表示,则可以确定物体的颜色,在用某测色系统中光源S(λ)按照一定的角度照射物体,用光电组件和滤色器配合的接收器在一定方向接收,则接收器产生对应的光电流。为了进行光电积分式颜色测量、仪器的三个光探测器的光谱响应必须满足卢瑟条件。
光电积分法测色原理:
光电积分式色度测量方法是将探测器的相对光谱灵敏度S(λ)修正成CIE推荐的标准色度观察者光谱三刺激值x(λ)、y(λ)和z(λ),在整个测量波长区间内进行一次积分测量,则有下面的方程式:
式中,K、cx为常数,τ(λ)为覆盖的色玻璃的光谱透射比,当τx(λ)满足下述条件时,可实现一次积分得到样品三刺激值:
Y、Z、τ(λ)、τz(λ)计算方法完全相同,上式中的τx(λ)、τy(λ)、τz(λ)需满足的条件也被称为卢瑟条件,系统的测色精度取决于滤色玻璃与卢瑟条件的匹配程度。
显然,光电积分式结构的测色仪器不需要对物体的反射或透射光谱成分进行分析,故其结构相对简单,但因滤色片难以很好的符合卢瑟条件,故测量精度相对较低。
光电积分法测色仪器:
光电积分法,是在整个测量波长范围内,对被测物体颜色的光能量进行一次性积分测量,直接得到三刺激值X、Y、Z,再计算出样品的色品坐标等参数。因此,该方法又称为三刺激值法。通常用滤光片覆盖在探测器上,把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的光谱三刺激值。滤光片需满足卢瑟条件,以和光探测器精确匹配。但在实际应用中,由于有色玻璃的品种有限,仪器不可能完全符合该条件,只能近似符合。
光电积分式测色仪器主要包括色差计和色度计。色差计利用仪器内部的标准光源照明来测量透射色或反射色,直接测出物体色的三刺激值。该仪器往往不能准确测定绝对值,但可以较为准确地测量两种颜色之间的色差。色度计可测量光源色和由仪器外部光源照明的物体颜色,包括亮度色度计和光源测色仪等。
光电积分式测色仪器虽能准确测出两近似光谱功率分布的颜色之间的差别,但测量精度在很大程度上取决于光探测器的光谱匹配精度,在测定三刺激值和色品坐标的绝对精度方面有一定的局限性。这类仪器具有一定的测量精度但速度很快。光电积分型测色仪器在颜色工业生产、控制、产品检验与销售等品质管理方面已得到广泛应用。尽管光电积分式测色仪器成本较低,使用广泛,但是功能有限,精度还不够高。