色差儀用于反射色測量的幾何條件有幾個?有什么特點?
2024-04-09
物體的顏色量值是通過對光譜或刺激值的測量得到的,測量結果與光源、探測器和樣品的相對位置關系,即幾何條件有關。因此,為了統一顏色測量的角度,CIE對顏色測量的幾何條件做了規定。本文對用于反射色測量幾何條件的類型及特點做了介紹。
色差儀用于反射色測量的幾何條件類型及特點:
2004年,CIE取消了儀器測(ce)量(liang)(liang)中“照明觀測(ce)條件(jian)”的(de)提法,代(dai)之以“幾(ji)何(he)條件(jian)”以避免與目視觀察相(xiang)混淆。CIE對反(fan)射測(ce)量(liang)(liang)和(he)透射測(ce)量(liang)(liang)分別規(gui)定(ding)了相(xiang)應的(de)幾(ji)何(he)條件(jian)。其中用于反(fan)射色測(ce)量(liang)(liang)的(de)幾(ji)何(he)條件(jian)一共有10種,分別如下:
1.漫射(di:8°):8°幾何條件,包含鏡面成分
取樣孔(kong)徑(jing)被以其(qi)平(ping)面為界的半(ban)球內表面從各個方(fang)向(xiang)均(jun)勻地照明,測(ce)量區(qu)域過(guo)充滿。探測(ce)器對取樣孔(kong)徑(jing)區(qu)域的響應均(jun)勻,反射光(guang)(guang)束軸(zhou)線(xian)和樣品(pin)中(zhong)心法(fa)線(xian)成8°角,在接收光(guang)(guang)束軸(zhou)線(xian)5°內的所有(you)方(fang)向(xiang)上,認為取樣孔(kong)徑(jing)反射的輻射是(shi)均(jun)勻的。
2.漫射(de:8°):8°幾何條件,排除鏡面成分
滿足di:8°的(de)(de)條件(jian),但將單面(mian)(mian)的(de)(de)平(ping)面(mian)(mian)反射(she)鏡放(fang)置于取樣孔(kong)徑處時,沒有(you)光(guang)反射(she)到探測器方向(xiang),并且在這(zhe)個方向(xiang)的(de)(de)1°以內(nei)也(ye)沒有(you)鏡面(mian)(mian)反射(she),為儀器雜散(san)光(guang)或對準誤差(cha)留有(you)寬容度。目前,實現漫(man)射(she):8°幾何(he)條件(jian)的(de)(de)儀器,一般(ban)會使用反射(she)平(ping)面(mian)(mian)與(yu)光(guang)陷阱,可以實現包含或排除鏡面(mian)(mian)成分測量。
3.漫射(8°:di):漫射幾何條件,包含鏡面成分
滿(man)足di:8°的(de)條件,但光路(lu)相反,因此取樣(yang)孔徑(jing)被與法線成8°角(jiao)的(de)光照(zhao)明,以參考平面為界的(de)半球收集取樣(yang)孔徑(jing)反射的(de)各個角(jiao)度的(de)通量。
4.漫射(8°:de)漫射幾何條件,排除鏡反射成分
滿足(zu)de:8°的(de)條件(jian),但光路相反。
5.d:d:漫射/漫射幾何條件
照明滿足di:8°的條件,且(qie)以參考(kao)平面為界的半球收集取(qu)樣孔徑反射的各個角度通量。
6.d:0°:備選的漫射幾何條件
一(yi)個備選(xuan)漫(man)射幾(ji)何(he)條件是(shi)出射方向沿(yan)著樣品法線,這是(shi)嚴格的不包含鏡反(fan)射幾(ji)何(he)條件。
7.45°a:0°:45°環帶/垂直幾何條件
從頂(ding)點位(wei)(wei)于取樣(yang)孔徑中(zhong)心,中(zhong)心軸位(wei)(wei)于取樣(yang)孔徑法(fa)線(xian)上(shang),半(ban)(ban)角分別為40°和50°的兩(liang)個(ge)正(zheng)圓(yuan)錐(zhui)之間各個(ge)方向射(she)來(lai)的光均勻(yun)地照明取樣(yang)孔徑;探測器從頂(ding)點位(wei)(wei)于取樣(yang)孔徑中(zhong)心,中(zhong)心軸沿樣(yang)品(pin)法(fa)線(xian)方向、半(ban)(ban)角為5°的正(zheng)圓(yuan)錐(zhui)內均勻(yun)接(jie)收反(fan)射(she)輻射(she)。這種幾(ji)何條件可以(yi)將樣(yang)品(pin)質地和方向選擇性(xing)反(fan)射(she)影響(xiang)降至最低。如果這種照明幾(ji)何條件是(shi)由多個(ge)光源以(yi)接(jie)近于圓(yuan)形排列來(lai)近似得到,或者由多根出(chu)光口排列成圓(yuan)形且(qie)被單個(ge)光源照明的光纖束(shu)近似得到,就得到圓(yuan)周/垂(chui)直幾(ji)何條件(45°c:0°)。
8.0°:45°a:垂直/45°環帶幾何條件
角(jiao)度(du)和(he)空間條件滿足45°a:0°的條件,但光路相(xiang)反。因(yin)此(ci)取樣孔徑被垂直照明,反射輻射被中(zhong)心與法線成45°角(jiao)的環帶接(jie)收。
9.45°x:0°:45°單方位/垂直
角(jiao)度(du)和(he)空間條件滿足45°a:0°的條件,但(dan)輻射只(zhi)從一個(ge)方(fang)位角(jiao)發出,這排除了(le)鏡反射,但(dan)突出了(le)質地和(he)方(fang)向(xiang)性。符號中(zhong)x表示(shi)入(ru)射光束(shu)從某任意方(fang)位照射參考平面。
10.0°:45°x:垂直/45°單方位
角(jiao)度和(he)空間條件滿足45°x:0°的條件,但光路相(xiang)反(fan)。因此樣(yang)品表面(mian)被垂直照明,從與(yu)法線成45°角(jiao)的某個方位接收反(fan)射輻射。
幾何(he)條(tiao)件符(fu)(fu)合1、2、6、7、8、9、10的情況下測(ce)(ce)量的結(jie)果是(shi)反(fan)(fan)射因(yin)(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu),當測(ce)(ce)量張(zhang)角足夠小時,反(fan)(fan)射因(yin)(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)的量值與(yu)輻(fu)亮(liang)(liang)度(du)因(yin)(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)的量值相同;符(fu)(fu)合3且(qie)積(ji)分球為理想積(ji)分球時,測(ce)(ce)量結(jie)果是(shi)反(fan)(fan)射比。因(yin)(yin)(yin)(yin)此(ci)在(zai)45°x:0°條(tiao)件可(ke)(ke)以(yi)給出輻(fu)亮(liang)(liang)度(du)因(yin)(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)β45:0;在(zai)0°:45°x條(tiao)件下可(ke)(ke)以(yi)給出輻(fu)亮(liang)(liang)度(du)因(yin)(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)β0:45;在(zai)di:8°條(tiao)件下可(ke)(ke)以(yi)給出輻(fu)亮(liang)(liang)度(du)因(yin)(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)βdi:8——接近于輻(fu)亮(liang)(liang)度(du)因(yin)(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)βd:0;8°:di條(tiao)件的測(ce)(ce)量結(jie)果是(shi)反(fan)(fan)射比ρ。
色差儀反射色測量幾何條件相關術語解釋:
1.45°單方向入射(符號:45°x)
入(ru)射(she)光以(yi)與法線成45°的(de)(de)某方(fang)位(wei)照明反射(she)材(cai)(cai)料。這種幾(ji)何條(tiao)件強調了材(cai)(cai)料的(de)(de)質地和方(fang)向(xiang)(xiang)性。符號中x表示入(ru)射(she)光束(shu)是從某任意方(fang)位(wei)(x方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)(de)方(fang)位(wei)角(jiao))照射(she)參考平面(mian)的(de)(de)。
2.45°環帶入射(符號:45°c)
測量45°照明條件(jian)(jian)下的(de)反射樣(yang)品色時(shi),如果光源(yuan)從所(suo)有方(fang)位同時(shi)以(yi)(yi)與法線成45°角(jiao)度照明樣(yang)品,則樣(yang)品的(de)質地和(he)方(fang)向性對測量結果的(de)影(ying)響最(zui)小(xiao)。這(zhe)種(zhong)(zhong)照明方(fang)式(shi)可(ke)(ke)以(yi)(yi)通過(guo)(guo)使用一個(ge)小(xiao)尺(chi)寸光源(yuan)和(he)一個(ge)橢球環(huan)(huan)反射鏡或其他非(fei)球面(mian)光學元件(jian)(jian)實現(xian)。這(zhe)種(zhong)(zhong)幾何條件(jian)(jian)有時(shi)可(ke)(ke)以(yi)(yi)通過(guo)(guo)將(jiang)很(hen)(hen)多光源(yuan)排列成環(huan)(huan)狀,或通過(guo)(guo)用單個(ge)光源(yuan)照明很(hen)(hen)多光纖(xian)束(shu),再形成環(huan)(huan)形來近(jin)似(si)實現(xian)。這(zhe)種(zhong)(zhong)近(jin)似(si)環(huan)(huan)帶的(de)幾何條件(jian)(jian)叫做圓周(zhou)幾何條件(jian)(jian),符(fu)號45°c。
3.0°入射
以(yi)法(fa)線方向(xiang)照(zhao)射(she)反(fan)射(she)材料。
4.8°入射
從某個(ge)方(fang)位以與(yu)法線成(cheng)8°的(de)方(fang)向(xiang)照射(she)(she)反(fan)射(she)(she)樣品(pin)。在(zai)反(fan)射(she)(she)測量(liang)中,這種幾(ji)何條件(jian)可以實現包含(han)鏡面(mian)反(fan)射(she)(she)或者排除(chu)鏡面(mian)反(fan)射(she)(she)的(de)測量(liang),所(suo)以在(zai)很多實際(ji)應用中,用于替代0°入射(she)(she)的(de)幾(ji)何條件(jian)。
5.參考平面
測量(liang)過程中(zhong)樣(yang)品(pin)或標準(zhun)放置(zhi)的平(ping)(ping)面(mian)(mian)(mian)。反(fan)射(she)測量(liang)的幾何條件是(shi)根據參考平(ping)(ping)面(mian)(mian)(mian)定(ding)義的。在透(tou)射(she)測量(liang)中(zhong),對于入(ru)射(she)光有一個(ge)(ge)參考平(ping)(ping)面(mian)(mian)(mian),對于透(tou)射(she)過樣(yang)品(pin)的光,有第二個(ge)(ge)參考平(ping)(ping)面(mian)(mian)(mian),兩個(ge)(ge)參考平(ping)(ping)面(mian)(mian)(mian)之間是(shi)樣(yang)品(pin)的厚度。
6.取樣孔徑
被測(ce)量的參考平面(mian)區(qu)(qu)域。取樣孔徑指的是照明(ming)區(qu)(qu)域或者(zhe)(zhe)接收器探(tan)測(ce)到通(tong)量的區(qu)(qu)域,二者(zhe)(zhe)之中以面(mian)積(ji)小的為(wei)準(zhun)。如(ru)果(guo)照明(ming)面(mian)積(ji)大于(yu)探(tan)測(ce)面(mian)積(ji),稱(cheng)為(wei)“過充滿”;如(ru)果(guo)照明(ming)面(mian)積(ji)小于(yu)探(tan)測(ce)面(mian)積(ji),稱(cheng)為(wei)“未充滿”。