对颜色和色差进行定量化的表达,是有色行业产品质量管控的重要手段,但是在测量的过程中,多种因素会影响颜色和色差测量结果的准确性,搞清这些影响因素,有助于提升测量结果的准确性。本文对颜色及色差测量中影响测量结果准确性的因素做了介绍。
标准光源的影响:
物体的颜色受照亮它的光源所左右,这是人所共知的,在日常生活中,人们通常在日光下观察颜色,但日光的组成却是随时间而变化的,如日出时、日落前、正午直射的日光、阴天的日光等其组成都不尽相同。除此之外,人们还在人造光源下观察物体的颜色,如白炽灯、日光灯等,它们也都有着各自的光谱能量分布,因此,在这些光源下观察颜色,彼此之间必然会产生一定的差别。在色度学中人们为了使颜色测量的结果便于传递,因而提出了标准光源的概念。所谓光源,在物理学中,指的是发光的物理辐射体。如:灯、太阳、天空(反射光)等等都可以叫做光源,而色度学中的所谓标准光源是指符合颜色测量要求的光源,标准照明体是继标准光源之后提出的一个新概念,标准照明体仅仅表示一种特定的光谱能量分布,这种分布是根据颜色测量的要求设定的,而这种分布不一定必须由一个光源直接提供,也不一定能由特定的光源来实现。
国际照明委员会推荐的标准照明体有:标准A照明体,标准B照明体,标准C照明体和标准D65照明体。目前常用的有标准D65照明体、标准A照明体。标准C照明体也有应用。此外,在测色中还常用D55、D75、三基色荧光灯和冷白荧光灯等照明体。
标准色度系统的影响:
用三刺激值来定量描述颜色是一种可行的方法,为了测得物体颜色的三刺激值,首先必须研究人眼的颜色视觉特性,测出光谱三刺激值。在1931年CIE定出匹配等能光谱色的XYZ三刺激值,用x,y,z来表示,这一组函数叫做“CIE 1931 RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值,CIE1931标准色度系统建立后,经过多年实践证明,CIE1931标准色度观察者的数据代表了人眼的2°视场的色觉平均特性。但是,当观察视场增大至于4°以上时,某些研究者从实验中发现x(λ)、y(λ)、z(λ)在波长380nm至460nm之间内数值偏低,这是由于大面积视场观察条件下,杆体细胞的参与以及中央凹黄色素的影响,颜色视觉会发生一定的变化。如果将2°视场,10°视场的光谱三刺激值曲线绘在同一坐标上进行比较,则更能清楚看到它们的差异。
研究表明,人眼用小视场观察颜色时,辨别颜色差异的能力较低。当观察视场从2°増大至10°时,颜色匹配的精度也随之提高。日常观察物体时视野经常超过2°范围,因此,为了适应大视场颜色测量的需要,CIE在1964年规定了一组“CIE1964 补充标准色度观察者光谱三刺激值”简称“CIE1964补充标准色度观察者”,这一系统叫10视场X10Y10Z10色度系统。目前,颜色测量中一般都会使用CIE1964标准色度系统。
测色角度的影响:
绝大多数被测物体都不是完全漫反射体,照射在物体上的光,一部分可能被吸收,一部分可能透射过去,另一部分被反射出来。被吸收的部分转变成了热能等其他能量形式,透过部分则朝着离开眼睛的方向传播,剩下的这两部分对眼睛的那部分光,才能构成颜色刺激。由此看来,在不同的照明和观察条件下,不透明体表面的分光反射因素β(λ)是不同的。因此,国际照明委员会于1970年正式推荐了四种照明和观测条件,其中0/45和45/0以及d/O三种照明和观测条件下测得的分光反射率因数也可以叫做分光辐射因数,可记作β(0/45)和β(45/0)以及β(d/0),在0/d条件下测得的分光反射率因数可以称作分光反射率。分光反射率因数是四种观察和照明条件下的总称。
1.垂直/45°(记作0/45):照明光束的光轴和样品表面的法线间的夹角不超过10°,在与样品表面法线成45°±5°的方法观测,照明光束的任一光线和其光轴之间的夹角不超过5°,观察光束也按同样规定。
2.45°/垂直(记作45/0):样品被一束光照射,照明光束的轴线与样品表面法线间的夹角为45°±5°,观测方向和样品法线之间的夹角不应超过10°,照明光束的任一光线和照明光轴之间的夹角不超过5°,观测光束也应按相同规定。
3.垂直/漫射(记作0/d):照明光束的光轴和样品法线之间的夹角不超过10°,反射光借助于积分球来收集,照明光束的任一光线和其光轴之间的夹角不超过5°,积分球的大小可以随意,一般直径为200mm比较适宜,积分球开孔面积不能超过积分球总面积的10%。
4.漫射/垂直(记作d/0):用积分球漫射照明样品,样品的法线和观测光束光轴之间的夹角不应超过10°,积分球可任意大小,但开孔面积不得超过积分球总面积10%,观测光束的任一光束和其光轴之间的夹角不应超过5°。