色差儀有d/8°積分球式和0/45°環(huán)形照明式兩種幾何條件,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(huì)有差異,比如0/45°環(huán)形照明式的色差儀一般只能測量不透明的物體,而d/8°積分球式可以測量透明和不透明物體的顏色。本文對(duì)d/8°積分球色差儀與0/45°環(huán)形照明式色差儀的區(qū)別進(jìn)行了簡要介紹。
1.d/8°積分球色差儀
積分球是一個(gè)中空的金屬球,其內(nèi)表面涂有中等灰色的高反射漫射物質(zhì),如硫酸鋇或聚四氟乙烯。進(jìn)入這個(gè)球體的光線經(jīng)過多次反射后都只能從測量孔或光源孔射出積分球。一束光從任意的不通過球心的角度照進(jìn)積分球后經(jīng)過球壁的多次反射后會(huì)從各個(gè)角度照射到樣板,最終通過測量孔或光源射出積分球。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。
CIE沒有明確規(guī)定積分球的開孔尺寸,只要求所有開孔面積不超過內(nèi)表面積的10%,因此不同廠家產(chǎn)品的開孔位置、尺寸、光源入射角度會(huì)有區(qū)別,因此特別對(duì)于有中等光澤的樣板,不同的儀器測量結(jié)果的絕對(duì)值會(huì)有差異,但是對(duì)比測量的定性結(jié)論(樣品的絕對(duì)值與標(biāo)準(zhǔn)板的絕對(duì)值之差的正負(fù))一般相同,只是定量(差值的大小)上存在差異。與觀測孔關(guān)于法線對(duì)稱的地方有一個(gè)光阱,關(guān)閉光阱時(shí)鏡面反射成分包含在內(nèi),簡寫作d/8:i(d表示漫反射照明,8是8度角接收,i指包括鏡面反射),也可簡寫作SPIN。當(dāng)光阱打開時(shí)去除了鏡面反射,此條件簡寫作:d/8:e(e指去除鏡面反射)也可簡寫作SPEX。
2.0/45°環(huán)形照明式色差儀
理想漫反射物體對(duì)于任意一束光都將以漫反射形式即各方向等效地反射出去,為此入射光和觀察者的角度并不重要,不會(huì)影響觀察結(jié)果,但真實(shí)物體表面并非理想漫反射表面,多少都會(huì)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面出微小顏色差異。而對(duì)于如圖(1)所示的環(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(duì)應(yīng)的色差儀有三恩時(shí)NR145+等。它使用一個(gè)氙燈作為光源,經(jīng)由一組光導(dǎo)纖維將照明光以45°環(huán)形照到樣板上,法線上有一組光電管作為探測器。
這種色差儀的光路由于抵消了表面紋理的影響而更適合用于涂料顏色調(diào)配過程,因?yàn)闃悠繁砻娴墓鉂珊图y理不會(huì)影響到顏色測量,在現(xiàn)實(shí)中沒有與之完全對(duì)應(yīng)的觀察環(huán)境。
d/8°積分球類色差儀一般都有兩種模式,也就是SCI和SCE,其中SCI是包含鏡面反射光的方式,SCE是不包含鏡面反射光的方式,積分球色差儀在SCE模式下,對(duì)平整、光滑、均勻樣品進(jìn)行測量,其讀數(shù)與0/45°色差儀接近。
但是工業(yè)上一般不提倡這種測量方式,因?yàn)榉e分球色差儀去掉鏡面反射模式測量的結(jié)果往往沒有那么精確。這主要是因?yàn)槿魏我环N樣品的弧度和紋路將會(huì)一起鏡面反射光不進(jìn)入積分球的去除鏡面反射孔,并使一些(常常是不穩(wěn)定的)鏡面反射光錯(cuò)誤地包括在測量內(nèi)。即積分球色差儀去除鏡面反射是不完全的去除鏡面反射,檢測其或光柵在接收信號(hào)時(shí)將漫反射和鏡面反射光都同時(shí)檢測了,與人眼觀測模式不同。因?yàn)槿搜塾^測樣品時(shí)都是完全去除鏡面反射的,0/45°色差儀就是完全模擬人眼觀察角度而設(shè)計(jì)的照明-觀察模式。
兩種實(shí)際顏色是完全相同但是由于一個(gè)表面光澤另一個(gè)表面處理不同,所以兩種樣看起來顏色就是完全不同的。積分球去除鏡面反射測量出來的色差將非常小,但是實(shí)際我們用肉眼觀察其色差卻非常大。但是這是采用基于人眼觀察角度而設(shè)計(jì)的0/45°的色差儀來測量,色差就是非常大的。因?yàn)?/45°色差儀的光學(xué)幾何結(jié)果與人眼一致,檢測出來的數(shù)據(jù)也能同人眼觀測的效果相一致。
所以在檢測表面處理不一致的工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)我們建議使用0/45°色差儀,這種更接近人眼的觀察結(jié)果。不過現(xiàn)在色差儀的研發(fā)生產(chǎn)商在設(shè)計(jì)儀器是也會(huì)考慮到這種原因,現(xiàn)在不少市場上主流的積分球類色差儀的SCE模式已經(jīng)能夠非常優(yōu)秀的去除鏡面反射帶來的測量誤差了,其實(shí)選購產(chǎn)品是主要還是進(jìn)行測量試機(jī)確定那一款更適合自己的產(chǎn)品。
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