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      顏色測量知識
    • 顏色測量知識——照明和觀測幾何條件

    • 信息來源:管理員   瀏覽次數:0    發表時間:2019-08-03
    •     在人眼對物體顏色的觀察中,照明光源、物體和人眼三個要素之間的相對位置會對顏色觀測的結果產生很復雜的影響。照明光源、物體和人眼三要素在顏色測量儀器的設計中對應著照明光源、被測樣品和傳感器,三者之間的位置關系就是顏色測量中的照明觀測幾何條件,簡稱幾何條件。儀器的幾何條件不同,會對顏色測量的結果帶來很大的影響。為了能使評價結果在不同儀器之間具有可比性,幾何條件必須標準化;為了實現不同的檢測目的,應用中也需要選擇相應的幾何條件。為了靈活應對不同的檢測目的,需要盡可能細致的規定多種幾何條件。但是幾何條件規定過多會是顏色測量儀器的設計難度、復雜度加大。
         
          CIE一直在完善對測量幾何條件的規定。CIE15:2004對CIE15.2:1986進行了幾何條件的擴充,CIE15:2004第三版對反射樣品推薦了10種幾何條件;透射樣品推薦了六種幾何條件。主要是對照明和接收角度作了規定。CIE15.2:1986中角度的允差在CIE15:2004中暫缺,說明對公差問題還需深入研究。
         
          從照明光束的方向性來看,幾何條件可分為兩類:一類是漫射型照明或漫射型接收。此類儀器在幾何條件的設計中用積分球結構,用積分球對照明光或反射光進行勻化。另一類是定向型的照明或接收條件。此類儀器在設計中不使用積分球。

          CIE15:2004推薦的反射樣品測量幾何條件共有十種,如圖 2.2所示。

      1.  di:8
          漫射照明,8°方向接收,包括鏡面反射成分。樣品被積分球在所有方向上均勻地漫射照明,照明面積應大于被測面積。接收光束的軸線與樣品中心的法線之間的夾角為8°,接收光束的軸線與任一條光線之間的夾角不應超過5°,探測器表面的響應要求均勻,并且被吸收光束均勻地照明,如圖 2.2(a)所示。

      2.  de:8
          漫射照明,8°方向接收,排除鏡面反射成分。幾何條件同di:8,只是接收光束中不包括鏡面反射成分,也不包括與鏡面反射呈以內的其他光線,如圖 2.2(b)所示。

      3.  8:di
          8°方向照明,漫反射接收,包括鏡面反射成分。幾何條件同di:8,只是di:8°的逆向光路。也就是照明光束的軸線與樣品中心的法線之間的夾角為8°,照明光束的軸線與任一條光線之間的夾角不應超過5°。樣品被照明面積應小于被測面積。漫反射光用積分球從所有方向上接收。如圖 2.2(c)所示。

      4.  8:de
          8°方向照明,漫反射接收,排除鏡面反射成分。幾何條件同de:8,是de:8的逆向光路。樣品被照明面積應小于被測面積。如圖2-2(d)所示。

      5.  d:d
          漫射照明,漫反射接收。幾何條件同di:8,只是漫反射光用積分球從所有方向上接收。在這種幾何條件下測試,照明面積和接收面積是一致的。如圖 2.2(e)所示。

      6.  d:0
          漫射照明,0°方向接收,排除鏡面反射成分。d:0是漫射照明的另一種形式。樣品被積分球漫射照明,在樣品法線方向上接收。這種幾何條件能很好地排除鏡面反射成分。如圖 2.2(f)所示。

      7.  45ɑ:0
          45°環形照明,0°方向接收,如圖 2.2(g)所示。。樣品被環形圓錐光束均勻地照明,該環形圓錐的軸線在樣品法線上,頂點在樣品中心,內圓錐半角為40°,外圓錐半角為50°,兩圓錐之間的光束用以照明樣品。在法線方向上接收,接收光錐的半角為5°,接收光束應均勻地照明探測器。如果將上述照明光束改為:在一個圓環上裝若干離散光源或裝若干光纖束來照明樣品,就成為45c:0°幾何條件。

      8.0:45ɑ
          0°方向照明,45°環形接收。  幾何條件與45ɑ:0,只是45ɑ:0的逆向光路。在法線方向上照明樣品,在與法線成45°方向上環形接收。如圖 2.2(h)所示。

      9.45x:0
          45°定向照明,0°方向接收。幾何條件與45ɑ:0相同,但照明方向只有一個,而不是環形。“x”表示照明的方位。在法線方向上接收。如圖 2.2(i)所示。

      10.0:45x
          0°方向照明,45°定向接收。幾何條件同45x:0,不過是45x:0的逆向光路。在法線方向上照明樣品,在一定的方位角上與法線成45°角接收。如圖 2.2(j)所示。

      圖 2.2反射測量的幾何條件

          上述1,2,6,7,8,9,10幾何條件下,測量結果為是表面反射率R(λ)。在定向接收的幾何條件中,當接受的立體角足夠小時,給出的反射因數稱為輻亮度因數β(λ)。所以,接受的立體角足夠小時,45x:0條件給出輻亮度因數β45:0(λ) ;0:45x條件給出的輻亮度因數β0:45(λ);di:8條件給出輻亮度因數βdi:8(λ);d:0條件給出近似輻亮度因數βd:0(λ);幾何條件8:di給出光譜反射比 R(λ)。以上幾何條件并不能適用于所有的顏色測量,對于一些特殊樣品,比如逆反射材料,需要結合檢測目的制定另外的幾何條件,或給予不同的允差。

          彩譜科技的CS-200、CS-210、CS-220型號的色差儀采用CIE推薦的8:di和8:de幾何條件測量。在測量粗糙物體的顏色時,采用8:di幾何條件,讓更多的光線進入探測器。在測量高光澤物體的顏色時,采用8:de幾何條件,去除反射光對顏色測量的影響。
      CS-580、CS-600、CS-610、CS-660型號的分光測色儀采用CIE推薦的di:8和de:8幾何測量條件。通過擋板和光阱的設計,創造性的將兩種幾何條件有機的結合到一個儀器里面,實現SCI/SCE兼容照明觀察條件。

          杭州彩譜科技有限公司可根據測量物體的不同,采用更符合測量物質特性的幾何照明觀測條件,進行定制特定物質顏色測量儀器。

          注意:在使用積分球時,應避免光源直接照射在被測樣品表面,破壞漫射照明效果,應在被測樣品和照明光源之間加擋板阻隔光線的直接傳遞。為了保證漫射照明效果,積分球開口面積不能大于積分球內壁總面積的10%。
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