第6章颜色测量和测色仪器-1

1、5 5 5 1、光电积分法、光电积分法 2、分光光度法、分光光度法 d)(x)(S)(kX 101010 d)(y)(S)(kY 101010 d)(z)(S)(kZ 101010 d)(y)(S/100k 1010 )(x)(S)(kX 101010 )(y)(S)(kY 101010 )(z)(S)(kZ 1010 )(y)(S/100k 1010 d)(x)(S)(kX 101010 d)(y)(S)(kY 101010 d)(z)(S)(kZ 101010 )(x)(S)(kX 101010 )(y)(S)(kY 101010 )(z)(S)(kZ 1010 5 5-2测色方法综述测色

2、方法综述 测量方法：测量方法：目视法、目视法、光电积分法光电积分法、分光光度法。分光光度法。 1、目视法、目视法：在某种规定的：在某种规定的CIE标准光源下（如标准光源标准光源下（如标准光源 A、D65或或“北窗光北窗光”等）利用人眼的观察对颜色样品和等）利用人眼的观察对颜色样品和 标准颜色直接进行比对。标准颜色直接进行比对。 要求要求 ，即便如此，其测量结果仍然包含了一些人为的，即便如此，其测量结果仍然包含了一些人为的 ，而且，而且。 在颜色视觉机理研究中是必须的在颜色视觉机理研究中是必须的 关键要素：背景场关键要素：背景场黑色无光泽表面黑色无光泽表面 明度明度L*=5070 样品与标准有相

3、同的面积，视场不小于样品与标准有相同的面积，视场不小于2度度 5 分光光度法分光光度法：测定物体反射的光谱功率分布或：测定物体反射的光谱功率分布或 物体本身的反射光度特性，然后根据光谱测量物体本身的反射光度特性，然后根据光谱测量 数据可计算出物体在各种标准光源和标准照明数据可计算出物体在各种标准光源和标准照明 体下的三刺激值。体下的三刺激值。 ：利用分光色散系统对被测光谱：利用分光色散系统对被测光谱 进行机械扫描，逐点测出各个波长对应的辐射进行机械扫描，逐点测出各个波长对应的辐射 能量，由此达到光谱功率分布的测量。能量，由此达到光谱功率分布的测量。 ：精度很高，但测量速度较慢。：精度很高，但测

4、量速度较慢。 5 多通道探测技术多通道探测技术：即平行探测法。：即平行探测法。 ：快速、高效，大大降低对测量对象和照明光源：快速、高效，大大降低对测量对象和照明光源 的时间稳定性要求，应用快速存取和分组处理，在时的时间稳定性要求，应用快速存取和分组处理，在时 间分辨和光谱分辨两者之间实现有益的兼顾。间分辨和光谱分辨两者之间实现有益的兼顾。 目前，国际上作为产品真正用于自动配色的颜色测目前，国际上作为产品真正用于自动配色的颜色测 量系统都是采用多通道技术量系统都是采用多通道技术。 ：脉冲式脉冲式、直流式直流式 脉冲光源：脉冲光源：接近接近D65的脉冲氙灯、高光强、即时精度和的脉冲氙灯、高光强、即

5、时精度和 重复性高。重复性高。 直流式照明直流式照明：色温接近：色温接近A光源的卤钨灯，光源稳定、光源的卤钨灯，光源稳定、 短波光强低、影响精度。短波光强低、影响精度。 5 光电积分法光电积分法：通过把探测器的光谱响应匹配成所要求通过把探测器的光谱响应匹配成所要求 的的CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线或某一特定标准色度观察者光谱三刺激值曲线或某一特定 的光谱响应曲线，从而对探测器所接收到的来自被的光谱响应曲线，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。测颜色的光谱能量进行积分测量。 匹配方法：匹配方法：膜版法、滤色片膜版法、滤色片 优点优点：测量速度很快，：测量速度很快，

6、 具有适当的测量精度。具有适当的测量精度。 缺点：无法测出颜色的缺点：无法测出颜色的 光谱组成光谱组成 5 045 450 垂直照明、垂直照明、45度测量度测量 45度照明、垂直测量度照明、垂直测量 只能做相对测量。只能做相对测量。 5 0d d0 垂直照明、漫射测量垂直照明、漫射测量 漫射照明、垂直测量漫射照明、垂直测量 可以实现绝对测量，（通量、功率分布）可以实现绝对测量，（通量、功率分布） 5 1、照明和观测条件的选择照明和观测条件的选择 根据实际观测物体情况来选择照根据实际观测物体情况来选择照 明和观测条件。明和观测条件。 举例举例： 印染工作者通常要尽力避免镜面印染工作者通常要尽力避

7、免镜面 反射进入眼睛，大多数的测试采反射进入眼睛，大多数的测试采 用用 0/d 。 计算机配色采用计算机配色采用 0/d 在线颜色测量采用在线颜色测量采用 0/45 和和 45/0 5 多色漫射照明多色漫射照明 5 单色漫射照明单色漫射照明 5 单独采用卤素钨丝灯单独采用卤素钨丝灯 卤素钨丝灯与滤色镜结合，卤素钨丝灯与滤色镜结合， 氙闪光灯氙闪光灯 氙快速弧光灯。氙快速弧光灯。 绝对反射率白板、绝对反射率白板、 计算机贮存的标准白板计算机贮存的标准白板 光泽吸收阱切断镜面反射光、计算方法去除。光泽吸收阱切断镜面反射光、计算方法去除。 衍射光栅、干扰滤色镜、连续干扰滤色镜衍射光栅、干扰滤色镜、连

8、续干扰滤色镜 ：单光束、双光束。单光束、双光束。 5 20世纪世纪30年代一只样品测色需年代一只样品测色需2 分钟分钟以上，以上， 20世纪世纪80年代初年代初Macbeth公司的公司的2020光栅分光型测色光栅分光型测色 只要只要3 秒钟秒钟， 瑞士瑞士Datacolor公司公司DC 3520 R分光光度计采用连续干分光光度计采用连续干 涉滤色片分光，测定时间包括计算需涉滤色片分光，测定时间包括计算需6秒钟，而到秒钟，而到80年年 代末采用闪光氙灯作为光源，每只颜色只需测色一次代末采用闪光氙灯作为光源，每只颜色只需测色一次 时间少于时间少于0.3 秒秒， 90年代，该公司的年代，该公司的38

9、81 Texflash型、型、DC 3890型、型、 ELrepho 2000A型、脉络式分光光度计、型、脉络式分光光度计、Mixflash型等型等 测色时间仅需测色时间仅需0.1 秒秒。 5 一台分光光度计精确度和准确度与该仪器的一台分光光度计精确度和准确度与该仪器的 分光方式、光谱范围、波长间隔等有关。分光方式、光谱范围、波长间隔等有关。 10 年前所用的测色仪器其波长间隔多在年前所用的测色仪器其波长间隔多在5 nm、 10 nm、20 nm， 至今瑞士至今瑞士Datacolor公司的产品波长间隔已达公司的产品波长间隔已达0.8 nm。可以从仪器的稳定性即短期或长期的重现。可以从仪器的稳定

10、性即短期或长期的重现 性来加以考核，性来加以考核， 过去反射率达过去反射率达0.2，现达，现达0.010.02 。 5 现代分光光度计多与计算机配套应用，均具有很现代分光光度计多与计算机配套应用，均具有很 广的应用范围，广的应用范围， 测色对象可包括测色对象可包括有光泽有光泽和和无光泽无光泽的。例如纤维、织物、的。例如纤维、织物、 塑料、油漆、陶瓷、纸张等，塑料、油漆、陶瓷、纸张等， 能进行能进行镜面镜面和和非镜面非镜面测定。测定。 不论是不论是散射性散射性的，的，反光性反光性的，的，透明性透明性的，的，遮盖性遮盖性的，的， 荧光性荧光性的等等表面均不受限制，还可进行色差、白度的等等表面均不受

11、限制，还可进行色差、白度 等计算，各种计算公式可任意选择或配制。等计算，各种计算公式可任意选择或配制。 测色条件诸如测色条件诸如光源、视场、分光间隔等均可变化光源、视场、分光间隔等均可变化。 有的仪器有的仪器正、逆向正、逆向(多色光和单色光照明多色光和单色光照明)均可测定；均可测定； 反射、透射反射、透射皆可应用。皆可应用。 有的仪器如瑞士有的仪器如瑞士MCS能用于能用于大型物体大型物体(汽车汽车)或或不可裁不可裁 割割物体的颜色测量。物体的颜色测量。 5 现代测色用分光光度计的测色操作过程，自现代测色用分光光度计的测色操作过程，自 始至终是始至终是自动进行自动进行，包括，包括仪器标准、波长间

12、隔仪器标准、波长间隔 的调整、测色条件改变、反射率换算、各种测的调整、测色条件改变、反射率换算、各种测 色计算、读数和输出色计算、读数和输出，而且大多数测色系统均，而且大多数测色系统均 配有荧光屏输出输入终端或荧光屏和打印装置配有荧光屏输出输入终端或荧光屏和打印装置 结合终端。结合终端。 此外国际上现在广泛使用的传递标准是完全此外国际上现在广泛使用的传递标准是完全 漫反射体上标定的绝对值，漫反射体上标定的绝对值，计算机能将绝对反计算机能将绝对反 射值予以存储，并用来标定仪器，从而保证仪射值予以存储，并用来标定仪器，从而保证仪 器在标准状态下工作器在标准状态下工作。 5 利用已知标准白板的绝对反

13、射率定标利用已知标准白板的绝对反射率定标 测定样品的反射率测定样品的反射率 ( )或透射率或透射率 ( ) 计算求得三刺激值和色度坐标计算求得三刺激值和色度坐标 ： 绝对反射率值绝对反射率值 ( )或绝对透射率值或绝对透射率值 ( )； 吸收率吸收率lg ( ) ；K( ) / S( )函数值；函数值； 绝对反射率的平均值；三刺激值绝对反射率的平均值；三刺激值X、Y、Z； 色度坐标色度坐标x、y；均匀颜色空间；均匀颜色空间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计算的扩展数值。以及其他一系列可以计算的扩展数值。 5 5 1949年

14、年Hardy发明一种与波长指示器一起用照发明一种与波长指示器一起用照 明体明体A、B、C的简单手控积分仪，还对他的分的简单手控积分仪，还对他的分 光光度计连接上三种机械加法器，以便自动完光光度计连接上三种机械加法器，以便自动完 成求和。成求和。 1960年年早期在分光光度计上接上常规的图表和早期在分光光度计上接上常规的图表和 磁带穿孔机，以便于反射率值能输入到能应用磁带穿孔机，以便于反射率值能输入到能应用 加权坐标法的离线计算机。加权坐标法的离线计算机。 1969年年为了在为了在17种波长下每种反射率的模拟等种波长下每种反射率的模拟等 值能自动进入计算机，分光光度计对接了模拟值能自动进入计算机

15、，分光光度计对接了模拟 计算机，同年美国计算机，同年美国VA(Varian Associates)和英国和英国 ICS(Instrumental Colour Systems)分别对接分光分别对接分光 光度计到数字计算机上更利于模拟。光度计到数字计算机上更利于模拟。 5 20世纪世纪70年代年代初用小型微机取代了大体积计算初用小型微机取代了大体积计算 机。机。70年代中期计算机不仅用来处理数据和计年代中期计算机不仅用来处理数据和计 算各种色度值，而且用来自动控制仪器的驱动算各种色度值，而且用来自动控制仪器的驱动 和校正，可以贮存各种程序和数据，其输出输和校正，可以贮存各种程序和数据，其输出输

16、入通讯设备效率提高而大大便于操作。入通讯设备效率提高而大大便于操作。 现代分光光度计现代分光光度计三刺激值只需按下测量按钮，三刺激值只需按下测量按钮， 在零点几秒之内就可以得到。在零点几秒之内就可以得到。 微机的出现并非一概有利微机的出现并非一概有利，如分光光度计与，如分光光度计与 微机连接，意味着微机连接，意味着，同时数据，同时数据 和程序和程序，若需改动程，若需改动程 序则常常会带来意想不到的后果。序则常常会带来意想不到的后果。 5 a数字标准数字标准：物理标准即使贮藏在标准状态下，在应：物理标准即使贮藏在标准状态下，在应 用时也不可避免地产生变化，而现代分光光度计从用时也不可避免地产生变

17、化，而现代分光光度计从 长远目标考虑到标准的精确性而使度量标准成为可长远目标考虑到标准的精确性而使度量标准成为可 行，如同事先准备一样，是贮存数据标准而非重新行，如同事先准备一样，是贮存数据标准而非重新 测量标准。测量标准。 b物理标准物理标准： 1965年年英国染色工作者协会颜色测量委员会推荐了英国染色工作者协会颜色测量委员会推荐了 英国陶瓷协会的瓷板（英国陶瓷协会的瓷板（BCRA瓷板）作为各种颜色中瓷板）作为各种颜色中 产生的一组绝对永久的物理标准。产生的一组绝对永久的物理标准。 1968年年1000套套(每套每套12块块)标准瓷板，由英国国立物标准瓷板，由英国国立物 理研究所或由美国理研

18、究所或由美国Hemmnendinger研究所提供光谱研究所提供光谱 反射率和色度值，作为相对于专业标准的偏差评定反射率和色度值，作为相对于专业标准的偏差评定 方法予以销售。经验显示该瓷板用于监测仪器之间方法予以销售。经验显示该瓷板用于监测仪器之间 的差异，对黄、栗、深蓝最有效。的差异，对黄、栗、深蓝最有效。 5 1983年年彩色瓷板标准彩色瓷板标准II型型(两对色差瓷板两对色差瓷板): 一对表示光谱完全不同的色差，一对表示光谱完全不同的色差， 一对更复杂，表示非同色异谱色差。一对更复杂，表示非同色异谱色差。 NBS Standard Reference Material 2101 2105滤色

19、片组是一种专门用来检验分光光度滤色片组是一种专门用来检验分光光度 计透射色的标准玻璃板，每组由红、黄、绿、计透射色的标准玻璃板，每组由红、黄、绿、 蓝、中性灰蓝、中性灰5种玻璃板组成，由美国国家标准种玻璃板组成，由美国国家标准 局提供光谱透射率及色度值，给出的三刺激局提供光谱透射率及色度值，给出的三刺激 值都是在值都是在CIE标准照明体下测试的，并给出了标准照明体下测试的，并给出了 因某些误差因素而引起的三刺激值的变化。因某些误差因素而引起的三刺激值的变化。 5 光电积分测色仪光电积分测色仪：直接测量色源的三刺激值和色度：直接测量色源的三刺激值和色度 光电积分测色仪器最初称为三刺激色度计，是由

20、亨光电积分测色仪器最初称为三刺激色度计，是由亨 特在特在20世纪世纪40年代初，以年代初，以“NBS”为色差单位，在为色差单位，在 、 均匀色坐标体系的基础上而开发的相应光电测色仪器，均匀色坐标体系的基础上而开发的相应光电测色仪器， 并于并于1950年制造和销售。不久又开发了年制造和销售。不久又开发了Hunter-Lab体体 系的光电色差计。系的光电色差计。 色差仪：色差仪：指在光电测色仪上再附加上计算色差的机能。指在光电测色仪上再附加上计算色差的机能。 光电积分测色仪原理光电积分测色仪原理：光电测色仪是仿照人眼红、绿、：光电测色仪是仿照人眼红、绿、 蓝三个基本颜色色觉的原理而制成的。蓝三个基本颜色色觉的原理而制成的。 模拟人眼方法：人眼色觉模拟人眼方法：人眼色觉 = 光电二极管光电二极管 + 滤色器滤色器 三块滤色镜能符合人眼的色觉程度，这种相互一致三块滤色镜能符合人眼的色觉程度，这种相互一致 的条件称为的条件称为卢瑟条件卢瑟条件，是决定光电测色仪功能的重要，是决定光电测色仪功能的重要 因素。因素。 5 测量方式：测量方式： 推荐使用积分球及推荐使用积分球及d0条件，这时样品的表面条件，这时样品的表面 结构及其特性对于测量结果影响很小。结构及其特性对于测量结果影响很小。 积分球