測(cè)色儀,又稱(chēng)色差計(jì)、色差儀、比色計(jì)、分光測(cè)色儀等等,我們從其這么多的叫法中便可以知道他的用途,其實(shí)就是用來(lái)檢測(cè)物品顏色的一種測(cè)色設(shè)備,在市場(chǎng)上存在各種各樣的測(cè)色設(shè)備,我們?cè)撊绾螀^(qū)分他們并挑選到我們需要的設(shè)備呢?
首先讓我們了解一下測(cè)色儀的原理。
在沒(méi)有測(cè)色儀之前,顏色的辨別只能通過(guò)人眼來(lái)判斷,但大家都知道,看顏色的結(jié)果受三個(gè)要素的影響:光源、物體、觀(guān)察者。它們中任一個(gè)變化都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的變化,所以必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、客觀(guān)的設(shè)備或儀器來(lái)得出量化的數(shù)據(jù)。
1、光源通常是被認(rèn)為發(fā)光的物質(zhì),但色度學(xué)概念中,光源是各種不同的能量光譜組成的照明體,它是一個(gè)在不同波段(如400nm)有自己特定能量的圖譜。通常人們認(rèn)為電磁光譜中可見(jiàn)光的范圍是400-700nm,但較新CIE(國(guó)際照明委員會(huì))發(fā)現(xiàn)并規(guī)定360-780nm才是較新的可見(jiàn)光范圍。而大家知道,光源的不同會(huì)導(dǎo)致看顏色的不同,那是和光源本身特性相關(guān)的,也就是說(shuō),不能能量分布的光源照明體會(huì)導(dǎo)致看顏色的結(jié)果不同。我們國(guó)家常用的光源有D65光源,C光源,A光源,TL84光源,CWF光源,U30光源等等,他們的能量圖譜都不同。
2、物體就是我們通常說(shuō)的待測(cè)樣品,它可以是你的標(biāo)樣也可以是你的試樣。各行業(yè)的樣品完全不同,但它們都有相同的特性,樣品本身的著色劑(染料、顏料等等)對(duì)光有吸收,繼而帶來(lái)反射或透射的不同。
3、觀(guān)察者,你可以認(rèn)為是人眼或者是儀器的檢測(cè)器,但在色度學(xué)概念中,我們叫2度或10度視角,這是因?yàn)殡S著醫(yī)學(xué)及生物學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家在1931年及1964年分別發(fā)現(xiàn)人眼視網(wǎng)膜上有對(duì)顏色敏感的桿體及椎體細(xì)胞負(fù)責(zé)明暗和顏色視覺(jué),而這些細(xì)胞的分布與瞳孔及物體所形成的夾角是2度和10度,所以我們通稱(chēng)為視角。
測(cè)色儀是模擬人眼觀(guān)察顏色,并給出結(jié)果的客觀(guān)儀器,它的光源現(xiàn)在技術(shù)一般是模擬D65光源,多為閃光氙燈,好的儀器的光源是D65光源模擬日光的時(shí)候,其中UV(紫外)部分也模擬得非常像,而且如果夠標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)都會(huì)配紫外和可見(jiàn)光比例校正板給客戶(hù),這樣,光源是足可以放心了。但還有觀(guān)察者和其它很多因素決定著一臺(tái)測(cè)色儀器的優(yōu)劣。
測(cè)色儀從結(jié)構(gòu)上來(lái)看分為兩種:積分球和45°/0°或0°/45°。積分球結(jié)構(gòu)業(yè)內(nèi)一般叫d/8°結(jié)構(gòu),d是diffuse的縮寫(xiě),由一束光照在積分球內(nèi)壁上在積分球里混合后形成入射光,積分球涂層是白色的高反射物質(zhì),這些物質(zhì)必須長(zhǎng)年不變化,保持高反射和穩(wěn)定才會(huì)使光源穩(wěn)定。市場(chǎng)上的美國(guó)HunterLab和X-Rite的積分球用的物質(zhì)都是更好的物質(zhì),比傳統(tǒng)BaSO4要耐候的多。積分球的尺寸ASTM也有規(guī)定,6.5英寸,相當(dāng)于165mm直徑的積分球,而市場(chǎng)上的很多手提式或便攜式測(cè)色儀只不過(guò)是為了方便而已,并不是標(biāo)準(zhǔn)的可信賴(lài)的儀器。
45/0結(jié)構(gòu)儀器是45度角入射到樣品,0度角接收,照明方式和人眼看的方式接近,不考慮鏡面反射光的影響,所以測(cè)量結(jié)果也會(huì)和人眼看的很接近。
從分光原理上來(lái)看,分為兩種,三刺激值和分光原理,前者通過(guò)模擬紅綠藍(lán)三原色,大概估計(jì)出顏色,但對(duì)計(jì)算其它顏色指數(shù)非常不精確-它沒(méi)有反射率或透射率,它只有三個(gè)點(diǎn)參與計(jì)算,它沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)察者和視角。
分光原理測(cè)色儀就理想很多了,通過(guò)光照射到樣品上,經(jīng)過(guò)反射到光柵分光,然后光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),轉(zhuǎn)算成數(shù)字信號(hào)。其中光源、光柵、光信號(hào)放大裝置、光電轉(zhuǎn)換器等等環(huán)節(jié)都要求非常高,計(jì)算過(guò)程是從光源光譜能量*反射率(透射率)*觀(guān)察者(2度/10度視角-xyz值)*系數(shù)的積分值得到相應(yīng)的XYZ三刺激值,然后通過(guò)轉(zhuǎn)換得到Hunter Lab或CIE L*a*b*及其它指數(shù)或色度標(biāo)尺。
所以最關(guān)鍵的就是如上說(shuō)的光源等等設(shè)備里的元件,很多分光原理測(cè)色儀的優(yōu)劣在這里就可以見(jiàn)高下了。
其次、測(cè)色儀校準(zhǔn)和顏色空間
這個(gè)行業(yè)通用的一個(gè)指標(biāo)叫L a b色空間,這個(gè)剛看到以為是實(shí)驗(yàn)室Lab的小東西其實(shí)在顏色領(lǐng)域非常非常知名,L值代表了顏色的明亮度-Lightness,a值代表了顏色的紅綠方向,b值代表了顏色的黃藍(lán)方向,Hunter Lab和CIE L*a*b*在色度空間上都是不均勻的,而且在黃藍(lán)方向二者還有差別。L a b色空間很直觀(guān),兩個(gè)顏色一比較,看看在三個(gè)值上的差別就知道色差怎樣了,創(chuàng)立L a b色空間的科學(xué)家我們應(yīng)該知道并記住,Richard.S.Hunter,麻省理工的雙博士,他還創(chuàng)立了Hunter白度,Hunter黃度,對(duì)顏色領(lǐng)域的貢獻(xiàn)不可謂不大。
我們很難跟大家交流里面元器件的內(nèi)容,但如果你有興趣,倒也可以交流一下。但我們可以提供一個(gè)簡(jiǎn)易的方法來(lái)測(cè)試,那就是用標(biāo)準(zhǔn)板來(lái)校準(zhǔn)儀器。很多客戶(hù)買(mǎi)的儀器都自帶了標(biāo)準(zhǔn)白板、黑光鏡或黑板、綠板等,甚至還有客戶(hù)配備了12塊標(biāo)準(zhǔn)色塊板,大家都用這些標(biāo)準(zhǔn)板來(lái)校準(zhǔn)。
測(cè)色儀的標(biāo)準(zhǔn)板和你的手表與北京時(shí)間天天對(duì)時(shí)一樣,是要溯源的,并不是廠(chǎng)家自己定義的。行業(yè)里的標(biāo)準(zhǔn)白板和綠板一般都是溯源到NPL或者NIST的,但據(jù)我們觀(guān)察,市場(chǎng)上除了美國(guó)HunterLab公司的測(cè)色儀以外幾乎沒(méi)有廠(chǎng)家將溯源數(shù)據(jù)提供給客戶(hù),換句話(huà)說(shuō),儀器校準(zhǔn)是個(gè)不太準(zhǔn)的過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō),如果你身邊正好有一臺(tái)儀器,你把白板換成白紙或者弄臟,你看能校準(zhǔn)通過(guò)嗎?綠板也一樣,大家不妨做這個(gè)試驗(yàn),你會(huì)發(fā)現(xiàn)校準(zhǔn)并非那么可信。