色差儀照明系統(tǒng)的要求及其對(duì)顏色測(cè)量的影響
2023-12-07
色差儀是仿照人眼感色原理而研制的光電儀器,由照明系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三部分組成,其中照明系統(tǒng)又是由光源、透鏡、隔熱玻璃和導(dǎo)光筒組成的。本文對(duì)色差儀色差儀照明系統(tǒng)的要求及照明系統(tǒng)對(duì)顏色測(cè)量精度的影響做了介紹,對(duì)此感興趣的朋友可以了解一下!
色差儀照明系統(tǒng)的要求:
現(xiàn)在使用的測(cè)色色差計(jì)光源主要有A光源,C光源,D65光源,A光源代表完全輻射體在2856K發(fā)出的光(X=109.87,Y=100.00,Z=35.59),C光源代表相關(guān)色溫大約為6774K的平均日光,光色近似陰天天空的日光(X=98.07,Y=100.00,Z=118.18),D65光源代表相關(guān)色溫大約為6504K的日光(X=95.05,Y=100.00,Z=108.91),它的相對(duì)光譜功率分布在300~830nm的光譜范圍內(nèi)?,F(xiàn)階段國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)規(guī)定新型材料樣品色的測(cè)量,要求照明體光譜分布的范圍不僅限于可見區(qū),還必須包括近紫外區(qū)成分,而以往使用的標(biāo)準(zhǔn)光源A和C,不能完全代表日光(晝光),尤其是紫外波段。因此,它們已不能適應(yīng)色度學(xué)發(fā)展的需要,現(xiàn)在主要光源多為D65光源。
在顏色測(cè)量時(shí),有光源和接收反射光線的裝置,也就是入射和反射光線,其間夾角主要有兩種,2°與10°,這是因?yàn)樵诓煌慕嵌认?,模擬人眼視場(chǎng)所看到的顏色有差別。實(shí)驗(yàn)表明:人眼從小視場(chǎng)(2°)增大到大視場(chǎng)(10°)時(shí),顏色匹配的精度和辨別色差的能力提高,但當(dāng)視場(chǎng)再進(jìn)一步增大時(shí),顏色匹配的精度提高就不大了。由于10°標(biāo)準(zhǔn)視場(chǎng)對(duì)400~500nm區(qū)域短波光譜有更高的敏感性,目前多數(shù)儀器以D65,10°為主。
在檢定過(guò)程中,先要明確色差計(jì)的光源和觀測(cè)視角,以對(duì)應(yīng)用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)色板的值。
色差儀照明系統(tǒng)對(duì)顏色測(cè)量的影響:
色差的照明系統(tǒng)是由光源、透鏡、隔熱玻璃和導(dǎo)光筒組成的。其內(nèi)部照明光源通常是標(biāo)準(zhǔn)A光源,而實(shí)際應(yīng)用中都需要測(cè)量物體在標(biāo)準(zhǔn)D65和C光源下的色度值,所以要模擬出D65光源,只要使儀器總的光譜靈敏度符合D65下的盧瑟條件即可。在照明系統(tǒng)中影響測(cè)量精度的因素有:
1.照明光源
在設(shè)計(jì)光源的供電電路時(shí)要保證電源輸出電壓的穩(wěn)定性,這樣才能保證光源發(fā)光穩(wěn)定;其次儀器一定要預(yù)熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間,使光源光譜穩(wěn)定,才能進(jìn)行測(cè)量。
2.凸透鏡
作用是把光源發(fā)出的光變成均勻得“平行光”。但是實(shí)際上這是不可能的,因?yàn)槲覀兊墓庠床皇屈c(diǎn)光源,所以只能得到近似的平行光。由此它對(duì)慮色器光譜透射比的影響如下:
其中,α為光線與慮色器法線的夾角;φ為光束最大傾斜角;d為有色玻璃厚度。上式表明斜光束使得能量增強(qiáng),因此慮色器的濾色片應(yīng)該適當(dāng)?shù)募雍?,以校正由斜光束帶?lái)的影響。
3.隔熱玻璃
因?yàn)楣怆娞綔y(cè)器在紅外和紫外波段仍有響應(yīng),這是色差計(jì)所不需要的,也是不希望的。它對(duì)實(shí)際測(cè)量結(jié)果有很大的影響,所以我們選擇在透鏡下方增加一塊隔熱玻璃,用來(lái)消除紫外和紅外部分。無(wú)隔熱玻璃和隔熱玻璃的測(cè)量結(jié)果往往是存在差異的,并且某些數(shù)據(jù)超出了一定的范圍,不能達(dá)到國(guó)家一級(jí)品的要求,而在加熱了隔熱玻璃以后數(shù)據(jù)誤差變小,達(dá)到國(guó)家一級(jí)品的要求。
4.導(dǎo)光筒
為了保證光線照射到待測(cè)樣品上時(shí),光線與透鏡軸線的夾角不超過(guò)10°,需要把一些傾斜角較大的光線去處掉,這樣消除去雜散光。
色差儀照明光源的類型:
同一個(gè)顏色的物體在不同的光源照射下呈現(xiàn)的顏色是不一樣的,因此光源是影響色差計(jì)的一個(gè)非常重要的因素??筛鶕?jù)待測(cè)樣板的實(shí)際情況選擇CIE規(guī)定的A標(biāo)準(zhǔn)光源、C標(biāo)準(zhǔn)光源、D系列標(biāo)準(zhǔn)光源D50、D65、D75、F標(biāo)準(zhǔn)光源中的一種,A光源的顏色偏黃,色溫為2856 K,C光源的色溫為6744K,它表示北方天空的日光,D系列的光源因?yàn)槠渖珳貫?000~7500K,接近白色,所以其顯示性較好。F系列的光源為較節(jié)電的熒光燈顯示性一般。光源可以更換,但每次更換光源后要進(jìn)行色差計(jì)較準(zhǔn)。各種光源下用標(biāo)準(zhǔn)反射折板光譜三刺激值如下表所示。
色差計(jì)使用一段時(shí)間后,光源色溫會(huì)發(fā)生變化,其相對(duì)光譜功率分布就會(huì)改變,導(dǎo)致其與盧瑟條件的匹配精度降低,故其測(cè)色精度也隨之下降。因此,為了保證色差計(jì)的長(zhǎng)期測(cè)量精度,需要定期用標(biāo)準(zhǔn)反射白板進(jìn)行標(biāo)定。