应用于电脑配色系统的凹面光栅光谱仪

　　1　引　言

　　在色彩工业中,经常需要制定颜色配方。电脑配色出现之前,人们通常是参考以前的旧配方资料来进行配色的,如果遇到资料不充足的情况,则需要经过无数次的重复配试,不仅花费了很多时间,有时还无法配出相近的颜色,而且配方的成本也无法控制。除此之外,个人主观因素和生理差异对于颜色的判断也有很大的影响。电脑配色是结合了色料、着色理论、色彩科学、测色技术和电脑科技的实用配色科学,现在已广泛地应用于世界各国的各个领域[1]。

　　在任何一个电脑配色系统当中,都需要有其配套的测色系统用以测量样品,以便取得待配颜色的色度参数,进而计算出它的配方。测色系统的准确性和稳定性对于电脑配色系统来说是非常重要的。电脑配色的大部分工作诸如配方的计算、预测和检索等,都可以在软件中完成,而测色工作就必须要由一定的硬件设备来辅助才能实现其功能。因此,减小测色部分的体积和简化了其结构也就等于减小了整个电脑配色系统的体积和简化了其结构,不仅方便了运送和使用,而且还可以降低成本,更有利于其集成化生产和批量制造。现介绍了一种应用于电脑配色系统的小型光谱仪,它采用分光测色的原理,使用Ⅲ型凹面光栅作为分光元件,在有效地减小光谱仪体积的同时,保证了测色系统的准确性和稳定性。

　　2　工作原理

　　2.1　硬件部分

　　硬件部分主要包括照明光源、测色探头、分光器件、探测器和通信接口,它的工作原理如图1所示,虚线部分为接收系统。

　　通过光纤使光源的光照射到待测样品上,采集样品的反射光信号,传输到接收系统中,由凹面光栅分光成像后的光谱信号被CCD探测器接收,转换成电信号,通过USB接口输入微机。

　　2.2　软件部分

　　软件部分的主要功能是通过CCD探测器输出的电信号计算出所需要的色度参数,以供电脑配色系统使用。其系统框图如图2所示。

　　软件系统具有如下功能:

　　选择适当的灵敏度;通过USB接口采集数据;进行波长标定,计算出波长表;显示光谱响应曲线和光谱反射率曲线,以及相应的光谱响应数据和光谱反射率数值;可由用户选择所用的标准光源和观察者视场,软件自动计算出响应的各种色度参数;计算两个样品之间的色差,显示各种色差,并模拟显示样品的颜色。

　　2.3　比较测色法

　　比较法是通过定量地比较某些已知光谱特性的参照物和样品在同一波长上的透射或反射的单色辐射功率,从而测出样品的光谱透射比或光谱反射比。实验装置的结构为单光路系统,即仪器只有一条光路,参照物和样品依次放在光路中进行测量。它的优点是不但能严格的保持参照物和样品在完全相同的光路中进行测量,而且结构简单。