色差测量几何条件的选择概论

1、色差测量几何条件的选择与设备摘要 由于色差测量目的不同，被测涂层表面所含色浆对入射光反射的特性不同和纹理不同，应当选择不同的色差测量设备和测色几何条件，介绍了市场上常见的几种结构的测量不透明物体的色差的设备的光路原理和其对应测色几何条件下测量的数据的意义和其适用的场合。主题词: 色差 测测色几何何条件 设备备 颜色色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前言装饰性是涂涂料的重重要作用用之一，对对于批次次间和部部位间的的颜色匹匹配是涂涂料检测测的重要要环节。色差仪是当前应用广泛的测色设备，其原理是一束光经特定的光路照射到样

3、品上，并由一系列的探测器接收由样品反射的光线并将光信号转化为电信号的仪器。根据被测材料的光学性质的不同和测量目的不同，目前市场上有多种不同结构的色差测量的设备可供选择。不同结构的色差仪由于测色几何条件不同，即测量的光路不同，测量的结果会有差异。素色漆的测测量素色漆是指指颜料中中只含有有色浆的的涂料，这这种涂料料对入射射光的反反射以漫漫反射为为主，其其颜色在在各个角角度看来来没有本本质区别别，只是是在光泽泽和表面面纹理的的影响下下会稍有有不同。对应CIE标准的测色几何条件，色差仪主要有积分球式和环形照明式两种。11环形形照明式式色差仪仪理想漫反射射物体对对于任意意一束光光都将以以漫反射射形式即即

4、各方向向等效地地反射出出去，为为此入射射光和观观察者的的角度并不不重要，不会影响倒观察结果，但真实物体表面并非理想漫反射表面，多少都会由于镜面反射成分和表面纹理而造成由于入射光和观察者的几何位置不同而表现的微小颜色差异。而对于（如图1）的环形照明则可以消除这种影响。这种以45环形照明,0（法线方向）观测的几何条件可以缩写为：45/0：c。由于光路可逆，它与0照明45方向环形接收是等效的，该测色几何条件对应的色差仪有Minolta 506D，GretagMacbeth公司的Color eye 2145等。Minollta5506DD使用一个个氙灯作作为光源源，经由由一组光光导纤维维将照明明光以4

5、45环形照照到样板板上，法法线上有有一组光光电管作作为探测测器。BYK公司司的测色色精灵也也属于这这类仪器器，不同同的是它它是由三三组发光光二极管管构成环环形光源源，每组组包括112个不不同发射射波长的的发光二二极管，三个发射波长相等的发光二极管互成120（如图2），抵消样品表面纹理的影响。GretagMacbeth公司的Color eye 2145这种色差仪仪的光路路由于抵抵消了表表面纹理理的影响响而更适适合用于于涂料颜颜色调配配过程，因因为样品品表面的的光泽等等纹理不不会影响响到颜色色测量,在现实实中没有有与之完完全对应应的观察察环境。12积分分球色差差仪图3是积分分球色差差仪的基基本结构

6、构，积分分球是一一个中空空的金属属球，其其内表面面涂有中中等灰色色的高反反射漫射射物质，如硫酸酸钡或聚聚四氟乙乙烯。进进入这个个球体的的光线经经过多次次反射后后都只能能从测量量孔或光光源孔射射出积分分球。1一一束光从从任意的的不通过过球心的的角度照照进积分分球后经经过球壁壁的多次次反射后会会从各个个角度照照射到样样板，最最终通过过测量孔孔或光源源射出积积分球。测量孔是在与法线夹角成8的位置，由一组光电管构成的探测器。X-Rite, Minolta, GretagMacbeth 等很多公司都提供这种结构的色差仪。CIE没有有明确规规定积分分球的开开孔的尺尺寸，只只要求所所有开孔孔面积不不超过内内

7、表面积积的100，因因此不同同厂家的的产品的的开孔的的位置，尺尺寸，光光源入射射角度会会有区别别，因此此特别对对于有中中等光泽泽的样板板，不同同的仪器器测量结结果的绝绝对值会会有差异异1，但是对比测测量的定定性结论论(样品品的绝对对值与标标准板的的绝对值值之差的的正负)一般相相同，只是是定量（差差值的大大小）上上存在差差异 。与观测测孔关于于法线对对称的地地方有一一个光阱阱，关闭闭光阱时时镜面反反射成分分包含在在内，简简写作dd/8:i，（dd表示漫漫反射照照明，88是8度度角接收收，i指指包括镜镜面反射射）也可可简写作作 SPPIN。当当光阱打打开时去去除了镜镜面反射射，此条条件简写写作：d

8、d/8:e，ee指去除除镜面反反射。很很多色差差仪比如如X-RRitee的SPP64和和Minnoltta的 26000D能能提供这这两种条条件的测测量。试验表明当当给相同同的色板板表面赋赋予不同同的光泽泽后，其其在SPPEX条条件下的的测量值值特别是是亮度LL受光泽泽的影响响非常显显著，并并在一定定范围内内表现线线性关系系，而这这些光泽泽不同的的色板在在SPIIN条件件下测量量值十分分接近。色板的目视效果与SPEX条件下的结论接近2。SPIN条条件由于于测量不不受样品品的影响响而只决决定于样样品中色色浆的含含量，因因此适应应于颜色色调整过过程使用用。然而而样品的的表面光光泽会很很大程度度上影

9、响响目视感感觉，因因此在对对最终完完成的成成品的色色差检测测必须在在相同光光泽下由由SPEEX条件件进行，对于不同材料间或不同纹理的材料间的颜色测量也应当在SPEX条件下进行，因为此时的测量结果考虑了纹理的影响且和目视效果最为接近。这种测色条件与在光源箱中观察者以与样板法线夹角8度的方向观察样板的几何条件相对应。 2随角易易色表面面的测量量当涂料内含含有金属属片或云云母色浆浆时，样样品表面面对入射射光的反反射不是是各向等等效的，也也就是说说样品表表面的颜颜色是入入射光角角度和观观察角度度的函数数，因此此报告颜颜色时必必须考虑虑到角度度的影响响。XRitte公司司的MAA68系系列产品品提供55

10、角度的的逆定向向反射角角（asspecculaar）测测量数据据，如图4所示它是一一束平行行光与法法线方向向夹455角入射射，在与与其镜面面反射光光成155，255，455，755，1110角的位位置上分分布着五五组探测测器，其其中155角代表表近镜面面反射方方向，1110代表逆逆光方向向或称侧侧视方向向。由于于会受到到样板纹纹理的影影响，旋转样样品可能能会影响响到测量量结果，且且与目视视效果接接近，因因此适合合用于色色板的对对比。Minollta公公司的CCM5112是另另一类多多角度色色差仪，如图5所示。它用3组环形光导纤维将入射光成环形分别以与法线成15，45，75夹角依次照射到样品，在

11、法线方向有一组探测器。与测量素色漆的45/0:c条件一样，这种测量排除了样品表面纹理的影响，因此更适合色浆调整过程。3色度计计以上都是分分光光度度计，它它是探测测器将接接收到的的光按波波长分为为多个部部分分别别测量的的色差仪仪，因此可以以在全光光谱上进进行配色色。色度度计是用用三个对对应三刺刺激值的的滤光片片滤光后后分别测测量光强强度的色色差仪，它不能给给出由于于照明变变化，样板产产生的外外观颜色色变化，因因此成本本大大降降低。用用于不透透明物体体测量的的色度计计多使用用45 : 00：c测测色几何何条件(见1.1)，代表的的设备有有XRRitee9188。色度计计由于不不能反映映出详细细样品在在各个光光谱频率率上的反反射率，所所以不能能光谱配配色，在在此不再再详述。4.小结对于含有不不同色浆浆的样品品和不同同测量目目的应当当选择合合适的色色差仪，以保证测量结果的有效。相同测色几何条件下，色差仪结构和尺寸的差异对色差测量的定量结果有影响，但其定性结果一般相同。不同测色几何条件下的测量结果在定性上就有可能不同，不具有可比性。参考文献1. 颜色色技术原原理/（美美）伯恩恩斯（BB