照明/观测条件对颜色测量的影响

    1　引言

    颜色的定量测量应与目视结果有良好的相关性,而要定量的描述颜色首先应将影响物体色测量结果的因素确定下来。这些因素是:照明光源、视场角及照明/观测的几何条件。已知这些条件后,测量样品的光谱反射因数,经积分运算,即可得到样品的色度值。三个条件中任何一个的改变,都会对最终结果产生影响;而最终结果也只有在已知以上三个条件时才有确定的意义。

    为使颜色的测量与计算标准化,国际照明委员会(CIE)规定了相应的标准照明体、标准色度观察者及标准的照明/观测条件。其中,标准照明体与标准色度观察者是CIE明确规定的用于色度计算的数据,因此照明光源与视场角的不同对测色结果的影响容易为大家所理解;而照明/观测条件的不同对测色结果的影响却常常被忽视。CIE规定了4种标准照明/观测条件用于颜色测量——0/d、d/0、0/45、45/0。

    随着测色理论及测色仪器的发展,许多企业对产品颜色质量的要求日益严格,历年来购置了多台测色仪器用于颜色控制,这些仪器多为不同的照明/观测条件。当同一产品在不同仪器上测得的结果不同且差异较大时,计量人员往往为不知使用哪个结果而一筹莫展;有的企业用于色度计量或颜色控制的仪器,其照明/观测条件与相应的国家标准、国际标准或行业标准所规定的不同,这往往引起供求双方的争议,给产品的计量、销售带来很多麻烦。计量人员经常遇到的问题是,在有限的条件下,不同的照明/观测条件是否有可能互相代替或依据一定的规律相互换算呢?

    2　两种照明/观测条件下样品色度值的比较

　　根据经验发现:测试条件的改变会引起测得值的变化,变化的大小与被测样表面的状况有关。对此,仅以d/0与0/d条件为例,进行一系列测量,比较表面光泽不同的样品在两种测试条件下色度值的差异。之所以选择这两种条件,是因为二者各具特色的物理意义与实际应用价值:

    0/d条件是指光源基本垂直地照明样品,用积分球接收样品的漫反射光,在包含规则反射的情况下,样品的反射能量被全部接收,它是真正物理意义上的“反射比”; d/0条件是指光经积分球漫射后照明样品,基本垂直于样品表面接收反射光,这种条件更接近于通常情况下人眼对物体的观察情况,即样品被来自各方的白光照明,人眼基本垂直于样品进行观察。

    实验中的两台测色仪器分别为UV-365型光谱光度计、CE-7000A型光谱测色仪,二者均经过校准。前者为0/d条件、先分光(单色仪位于样品前),后者为d/0条件、后分光(单色仪位于样品后)。它们的装置原理分别如图1、图2所示: