色差測量幾何條件的選擇概論

1、色差測量幾何條件的選擇與設(shè)備摘要 由于色差測量目的不同，被測涂層表面所含色漿對入射光反射的特性不同和紋理不同，應(yīng)當(dāng)選擇不同的色差測量設(shè)備和測色幾何條件，介紹了市場上常見的幾種結(jié)構(gòu)的測量不透明物體的色差的設(shè)備的光路原理和其對應(yīng)測色幾何條件下測量的數(shù)據(jù)的意義和其適用的場合。主題詞: 色差 測測色幾何何條件 設(shè)備備 顏色色Abstaact：Acccorddingg too diiffeerennt ppurpposee off tthe tesst oof ccoloor ddifffereencee, ddifffereent equuipmmentt & geoomettricc coondii

2、tioon sshouuld be sellectted. Inntrooducce ssomee teesteers of collor diffferrencce bbasee onn diiffeerennt ggeommetrric conndittionn.Key wwordds: Coloor ddifffereencee Geommetrric conndittionn Equiipmeent Coolorr 0前言裝飾性是涂涂料的重重要作用用之一，對對于批次次間和部部位間的的顏色匹匹配是涂涂料檢測測的重要要環(huán)節(jié)。色差儀是當(dāng)前應(yīng)用廣泛的測色設(shè)備，其原理是一束光經(jīng)特定的光路照射到樣

3、品上，并由一系列的探測器接收由樣品反射的光線并將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的儀器。根據(jù)被測材料的光學(xué)性質(zhì)的不同和測量目的不同，目前市場上有多種不同結(jié)構(gòu)的色差測量的設(shè)備可供選擇。不同結(jié)構(gòu)的色差儀由于測色幾何條件不同，即測量的光路不同，測量的結(jié)果會有差異。素色漆的測測量素色漆是指指顏料中中只含有有色漿的的涂料，這這種涂料料對入射射光的反反射以漫漫反射為為主，其其顏色在在各個角角度看來來沒有本本質(zhì)區(qū)別別，只是是在光澤澤和表面面紋理的的影響下下會稍有有不同。對應(yīng)CIE標(biāo)準(zhǔn)的測色幾何條件，色差儀主要有積分球式和環(huán)形照明式兩種。11環(huán)形形照明式式色差儀儀理想漫反射射物體對對于任意意一束光光都將以以漫反射射形式即即

4、各方向向等效地地反射出出去，為為此入射射光和觀觀察者的的角度并不不重要，不會影響倒觀察結(jié)果，但真實物體表面并非理想漫反射表面，多少都會由于鏡面反射成分和表面紋理而造成由于入射光和觀察者的幾何位置不同而表現(xiàn)的微小顏色差異。而對于（如圖1）的環(huán)形照明則可以消除這種影響。這種以45環(huán)形照明,0（法線方向）觀測的幾何條件可以縮寫為：45/0：c。由于光路可逆，它與0照明45方向環(huán)形接收是等效的，該測色幾何條件對應(yīng)的色差儀有Minolta 506D，GretagMacbeth公司的Color eye 2145等。Minollta5506DD使用一個個氙燈作作為光源源，經(jīng)由由一組光光導(dǎo)纖維維將照明明光以4

5、45環(huán)形照照到樣板板上，法法線上有有一組光光電管作作為探測測器。BYK公司司的測色色精靈也也屬于這這類儀器器，不同同的是它它是由三三組發(fā)光光二極管管構(gòu)成環(huán)環(huán)形光源源，每組組包括112個不不同發(fā)射射波長的的發(fā)光二二極管，三個發(fā)射波長相等的發(fā)光二極管互成120（如圖2），抵消樣品表面紋理的影響。GretagMacbeth公司的Color eye 2145這種色差儀儀的光路路由于抵抵消了表表面紋理理的影響響而更適適合用于于涂料顏顏色調(diào)配配過程，因因為樣品品表面的的光澤等等紋理不不會影響響到顏色色測量,在現(xiàn)實實中沒有有與之完完全對應(yīng)應(yīng)的觀察察環(huán)境。12積分分球色差差儀圖3是積分分球色差差儀的基基本結(jié)構(gòu)

6、構(gòu)，積分分球是一一個中空空的金屬屬球，其其內(nèi)表面面涂有中中等灰色色的高反反射漫射射物質(zhì)，如硫酸酸鋇或聚聚四氟乙乙烯。進(jìn)進(jìn)入這個個球體的的光線經(jīng)經(jīng)過多次次反射后后都只能能從測量量孔或光光源孔射射出積分分球。1一一束光從從任意的的不通過過球心的的角度照照進(jìn)積分分球后經(jīng)經(jīng)過球壁壁的多次次反射后會會從各個個角度照照射到樣樣板，最最終通過過測量孔孔或光源源射出積積分球。測量孔是在與法線夾角成8的位置，由一組光電管構(gòu)成的探測器。X-Rite, Minolta, GretagMacbeth 等很多公司都提供這種結(jié)構(gòu)的色差儀。CIE沒有有明確規(guī)規(guī)定積分分球的開開孔的尺尺寸，只只要求所所有開孔孔面積不不超過內(nèi)內(nèi)

7、表面積積的100，因因此不同同廠家的的產(chǎn)品的的開孔的的位置，尺尺寸，光光源入射射角度會會有區(qū)別別，因此此特別對對于有中中等光澤澤的樣板板，不同同的儀器器測量結(jié)結(jié)果的絕絕對值會會有差異異1，但是對比測測量的定定性結(jié)論論(樣品品的絕對對值與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)板的的絕對值值之差的的正負(fù))一般相相同，只是是定量（差差值的大大?。┥仙洗嬖诓畈町?。與觀測測孔關(guān)于于法線對對稱的地地方有一一個光阱阱，關(guān)閉閉光阱時時鏡面反反射成分分包含在在內(nèi)，簡簡寫作dd/8:i，（dd表示漫漫反射照照明，88是8度度角接收收，i指指包括鏡鏡面反射射）也可可簡寫作作 SPPIN。當(dāng)當(dāng)光阱打打開時去去除了鏡鏡面反射射，此條條件簡寫寫作：d

8、d/8:e，ee指去除除鏡面反反射。很很多色差差儀比如如X-RRitee的SPP64和和Minnoltta的 26000D能能提供這這兩種條條件的測測量。試驗表明當(dāng)當(dāng)給相同同的色板板表面賦賦予不同同的光澤澤后，其其在SPPEX條條件下的的測量值值特別是是亮度LL受光澤澤的影響響非常顯顯著，并并在一定定范圍內(nèi)內(nèi)表現(xiàn)線線性關(guān)系系，而這這些光澤澤不同的的色板在在SPIIN條件件下測量量值十分分接近。色板的目視效果與SPEX條件下的結(jié)論接近2。SPIN條條件由于于測量不不受樣品品的影響響而只決決定于樣樣品中色色漿的含含量，因因此適應(yīng)應(yīng)于顏色色調(diào)整過過程使用用。然而而樣品的的表面光光澤會很很大程度度上影

9、響響目視感感覺，因因此在對對最終完完成的成成品的色色差檢測測必須在在相同光光澤下由由SPEEX條件件進(jìn)行，對于不同材料間或不同紋理的材料間的顏色測量也應(yīng)當(dāng)在SPEX條件下進(jìn)行，因為此時的測量結(jié)果考慮了紋理的影響且和目視效果最為接近。這種測色條件與在光源箱中觀察者以與樣板法線夾角8度的方向觀察樣板的幾何條件相對應(yīng)。 2隨角易易色表面面的測量量當(dāng)涂料內(nèi)含含有金屬屬片或云云母色漿漿時，樣樣品表面面對入射射光的反反射不是是各向等等效的，也也就是說說樣品表表面的顏顏色是入入射光角角度和觀觀察角度度的函數(shù)數(shù)，因此此報告顏顏色時必必須考慮慮到角度度的影響響。XRitte公司司的MAA68系系列產(chǎn)品品提供55

10、角度的的逆定向向反射角角（asspecculaar）測測量數(shù)據(jù)據(jù)，如圖4所示它是一一束平行行光與法法線方向向夾455角入射射，在與與其鏡面面反射光光成155，255，455，755，1110角的位位置上分分布著五五組探測測器，其其中155角代表表近鏡面面反射方方向，1110代表逆逆光方向向或稱側(cè)側(cè)視方向向。由于于會受到到樣板紋紋理的影影響，旋轉(zhuǎn)樣樣品可能能會影響響到測量量結(jié)果，且且與目視視效果接接近，因因此適合合用于色色板的對對比。Minollta公公司的CCM5112是另另一類多多角度色色差儀，如圖5所示。它用3組環(huán)形光導(dǎo)纖維將入射光成環(huán)形分別以與法線成15，45，75夾角依次照射到樣品，在

11、法線方向有一組探測器。與測量素色漆的45/0:c條件一樣，這種測量排除了樣品表面紋理的影響，因此更適合色漿調(diào)整過程。3色度計計以上都是分分光光度度計，它它是探測測器將接接收到的的光按波波長分為為多個部部分分別別測量的的色差儀儀，因此可以以在全光光譜上進(jìn)進(jìn)行配色色。色度度計是用用三個對對應(yīng)三刺刺激值的的濾光片片濾光后后分別測測量光強(qiáng)強(qiáng)度的色色差儀，它不能給給出由于于照明變變化，樣板產(chǎn)產(chǎn)生的外外觀顏色色變化，因因此成本本大大降降低。用用于不透透明物體體測量的的色度計計多使用用45 : 00：c測測色幾何何條件(見1.1)，代表的的設(shè)備有有XRRitee9188。色度計計由于不不能反映映出詳細(xì)細(xì)樣品在在各個光光譜頻率率上的反反射率，所所以不能能光譜配配色，在在此不再再詳述。4.小結(jié)對于含有不不同色漿漿的樣品品和不同同測量目目的應(yīng)當(dāng)當(dāng)選擇合合適的色色差儀，以保證測量結(jié)果的有效。相同測色幾何條件下，色差儀結(jié)構(gòu)和尺寸的差異對色差測量的定量結(jié)果有影響，但其定性結(jié)果一般相同。不同測色幾何條件下的測量結(jié)果在定性上就有可能不同，不具有可比性。參考文獻(xiàn)1. 顏色色技術(shù)原原理/（美美）伯恩恩斯（BB