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色差計的原理及應用
點擊次數：1778 發布時間：2022-1-5
質量控制在任何行業都是非常重要的，而顏色控制是工農業生產中*的關鍵因素。顏色.是一種有關感覺和主觀解釋的東西。正常視力的人可以分辨大約1 000萬種顏色，但卻不能確切地給出顏色的量值。因為要表達一個顏色有各種各樣的方法和詞匯.但是要向某人描述特定的顏色是很難說得一清二楚的。為了進行色彩交流，人們希望量化色彩現象.建立色彩標準，用數字來表示顏色測量顏色的儀器被統稱為色差計。
通過色差計可以輕地得到被測物體在不同光源及各種條件下的色度數據甚至光譜曲線.有利于進行色彩的管理、控制及研發，方便不同廠家間的色彩交流和溝通。使用儀器也可以避免人為或環境因素造成的色彩判斷偏差，無論室內室外、都可以做到更準確、客觀的評判色彩。
色彩理論知識
我們人眼之所以可以看到顏色.有3個要素必不可缺：光源、視覺和物體 [1-21。在全黑條件下，我們看不到顏色：如果我們閉上眼睛，我們就看不到物體的顏色：如果沒有物體，顏色也就不存在。所以.光源、視覺和物體，三者缺其一，我們就看不到顏色當光源中的特定波長刺激了人眼中的視網膜時.人的眼睛就能看到物體韻顏色。人眼可以看到的光區被稱為可見光區，波長為380—780 nm。按照可見光的不同波長，色譜的順序依次為紅、橙、黃、綠、藍、靛藍、紫;在波長最長的區域內的光線看起來就是紅色.波長最短的區域內的光線看起來就是紫色。
在可見光380～780 nm之間.我們引入一個表示光的發光顏色的物理概念—— 色溫 光源的色溫是以光源發光時所顯現的顏色與一個絕對黑體被高溫燃燒時所顯現的顏色相一致時的燃燒溫度來定義的。它的單位是絕對溫度Kelvin (K)根據色溫的不同，光源可分為：D50光源、D65光源、A光源和F光源等。
國際照明委員會(簡稱CIE)對照明體進行了規范.并推薦用D65標準照明體進行測色。D65光代表其相關色溫為6 504 K的平均日光人眼是分辨顏色的最好儀器.這是由于人類在長期的演變和進化過程中所形成的 但由于人種不同、年齡不同在辨色功能上存在差異 為此.CIE推出了標準色度觀察者.包括2。標準觀察者和10~補充標準觀察者。
色彩的屬性
色彩空間由以下3個屬性構成：色調、亮度和色飽和度(鮮艷度)。這三要素就構成了一個色立體，如圖2所示。色調形成該立體的外緣，亮度作為中央主軸，而色飽和度作為水平副軸。藍等類別 不同的色調銜接排列.就形成了色環當比較各種顏色的亮度時.顏色就有明亮和深諳之分。可見，顏色亮度的測量與色調無關。
亮度沿垂直方向變化。越往上去，色彩越明亮：越往下去，則越深諳當比較兩個相似的顏色的時候.發現色有鮮艷和陰晦之別。這種差別就稱之為色飽和度.色飽和度分別由中心向兩側隨水平距離的增加而變化。離中心越近。色彩越陰晦：離中心越遠，則越鮮艷。為色調、亮度和飽和度建立標度，我們就能用數字來測量顏色。測色儀就是能實現這一功能的儀器。
測色原理
色譜的顏色包括有紅、橙、黃、綠? ?。這些顏色中的紅、綠、藍色通常被看作光的三原色這是因為人眼具有3種視網膜椎狀細胞(色敏感器)，它們對這三原色的波長很敏感.從而使我們看到顏色 圖3表示根據CIE 1931標準觀察者定義畫出的.與人眼相符的光譜靈敏度曲線.這些被稱為配色函數。 (A)、 (A)、z一(A)。
色調用于色彩空間，并把顏色區分為紅、黃、 作用.與人眼相符的光譜靈敏度曲線【CIE 1931標準觀察者配色函數)CIE 1931標準觀察者配色函數其中，X (A)在紅波長區具有高靈敏度; (A)在綠波長區具有高靈敏度;(A)在藍波長區具有高靈敏度。我們所看到的顏色，就是某物體所收到的光線中 (A)、(A)和Z一(A)不同成分(色刺激)的合成物。色差計在測量時就是取代了光源和人的用和人眼感知顏色的同樣方法“接收"顏DtANz|CHANPIN KEKAoxtNG Yu HUA {J|NG sH|YAN第1期 黃蓓：色差計的原理及應用色：將從某物體反射的光的主波長收集、濾光。
可以證實光、物件(以一個蘋果為例)和觀察者如何混合而形成對一朵“紅"蘋果的感覺 當一臺儀器是觀察者的時候.它以一個定量的數值“接收" 反射的波長，這個數值是：三刺激數據(色彩色差計)或反射光譜數據(積分球式分光光度儀)色差計按照其測量原理來分.可分為三刺激值型和分光型。
人感覺顏色的原理以及色彩色差計感受顏色的原理.兩者基本是類似的 利用3個經過過濾的敏感器使其具有與人眼相同的(A)、 (A)、 (A)靈敏度來測量物體的反射光，從而直接測量三刺激值 、l，和Z.這種方法被稱之為三色刺激法.用這種方法設計出來的色彩色差計.以與人眼如何感覺光相等同的方法來測量光。
色差計的應用
在實際工作中.利用色差計給出的測色數據進行顏色控制及調色.控制產品的顏色質量.保證顏色的一致性.確保產品顏色達到各行業要求的顏色標準以滿足用戶對顏色的要求在用戶拿到一個標準樣品的時候.需要重復打樣，從而再現和樣品相同的顏色，以便產品的顏色能與樣品的顏色控制在一定的范圍之內.即希望產品的顏色更接近樣品的顏色 此時可用色差計來測量小樣和標準樣品的色空間差值.并根據差值來確定樣品的色差是否符合范圍.以及進行調色 調色可利用色差計的CIE 1976a術b色空間或HunterLab色空間來解決 在CIE 1976 L a 色空間中， 明度指數L木代表亮度軸，表示黑白，O為黑色，100為白色，0—100之間為灰色;
色差計測量過程
另外一種測色方法被稱為分光光譜分析法。使用這種方法的測色儀器用來測量光的光譜特性.然后根據CIE標準觀察函數的方程式來計算三刺激值分光光譜分析法利用復合敏感器(在CM一2600d中有40個)來測量物體在每一個波長或每一個載波長范圍內的光譜反射比.于是該儀器的微計算機根據光譜反射比數據通過積分來計算三刺激值利用分光光譜分析法的儀器.除了以各種色空間來顯示數字數據之外.還可以直接顯示光譜數據，提供有關該物體的、更為詳細的信息。
DtANzl CHANPIN KEKAoXlNG YU HUANJING SHIYAN數a 代表紅綠軸. 正值為紅色. 負值為綠色 色品指數b 代表黃藍軸.正值為黃色.負值為藍色。此時.小樣與標準樣品的L a水h;一c之差. 用AL*Aa*Ab表示. AE*表示總色差 AL*為正.說明小樣比標樣顏色淺： 為負.說明小樣比標樣顏色深 Aa*為正，說明小樣比標樣紅f或少綠)：為負， 說明小樣比標樣綠(或少紅)。
Ab*為正.說明小樣比標樣黃(或少藍); 為負.說明小樣比標樣藍(或少黃)。根據這些AL*Aa △b 值，配色人員可適當地增減灰色料，紅綠色料.或黃藍色料。在顏色測量過程中.有時會出現兩中顏色在一種光源下顯示相同.但在另一種光源下顯出不同的現象.這稱為條件等色(也叫同色異譜)現象。對于有條件等色現象的物體.兩物體顏色的光譜反射特性是不一樣的.從而出現在某一種光源照射下產生的三刺激值是一樣的.而在另一種光源照射下卻互顯差異 此時選用正確類型的色差計就顯得尤為重要 這是因為三刺激值色差計通常只在標準光源電子產品可靠性與環境試驗 2010鉦C和標準光源D65下作測量.這兩種光源均相當于日光并具有非常相似的光譜能量分布.正因如此，三刺激值色差計不能用來測量條件等色現象：
而另一方面.分光色差計則裝備有各種各樣光源的光譜能量分布特性.因此能測量條件等色現象。此外.分光色差計還能顯示光譜反射比曲線.從而可以確切地看到這兩種顏色的光譜反射比是如何不一樣的，更適用與復雜的色彩分析。鑒于兩種色差計的不同特點.三刺激值色差計主要用于生產線及產品檢查中的色差測量：而分光色差計通常用實驗室和產品開發研究中的高精度色差分析和管理。