关于色差仪的更多相关知识

分光色差仪和光电积分式色差计是两种最主要的测色仪器。除此之外，测色仪器还有光谱辐射计、光度计、虑光光度计变角光度计以及光泽度仪、成像系统等。

分光色差仪主要用来测量材料的光谱性能，而光谱辐射计则主要用以测量光源（包括光环境、CRT或LCD显示器、LED、作为辐射源的投影仪等）的光谱性能。两者相比，除了光源有明显不同之外，其它主要结构基本相同。CIE也定义了测量光谱辐亮度和光谱辐照度的标准几何条件，其与光亮度和照度几何条件的定义相同。另外，由于许多光源具有线谱结构，所以光谱辐射计对光谱采样的波长间隔小、带宽窄。

光度计是测量光源照度或亮度的仪器，其探测器的光谱响应匹配成CIE光谱光视函数V（λ）。除了为单信号通道结构之外，光度计的设计与色差计相似。根据其定义，按照CIE标准色度观察者的y（λ）函数[等效于CIE光谱光视函数V（λ）]匹配的色差计的Y通道，也可以测出光亮度L或照度E。

滤光光度计通常采用对个滤光器与探测器组合的方式。在几个分离的不连续的波长上对光谱进行采样，然后通过矩阵化处理，测出目标的色度参数。另一种方法是采用单个探测器与多个光源组合的方式，这类光源一般是发光二极管（LED）。将几组不同颜色（不同主波长）的LED排列在一个马赛克式的格子中，形成45°环形照明，脉冲式LED与一个同步的（相位差为零）硅光电二级管探测器相连，并由此记录来被测样品的反射光，最后通过矩阵化处理，将多个光源下的测试数据转换为色度参数。

在颜色测量中，常利用光泽陷阱来消除被测材料的镜面反射。然而，在定义材料的总体色貌时，物体表面的光泽和纹理等几何特征却是至关重要的。变角光度计就是用来测量材料变角光度性能的仪器，而在确定的光学几何条件下，材料的光泽度可以采用光泽度仪来测定。

作为成像系统，照相的胶卷、广播电视摄影机、扫描仪以及数码相机都可以用来记录作为空间位置函数的颜色信息，即图像。例如，利用扫描仪或数码相机，可以将所需的图像输入计算机，然后经过图像处理软件按照要求处理后，从喷墨打印机或喷绘机输出，或者通过纺织品喷墨印花机喷印到织物上。目前，在现代颜色科学和图像技术领域中，扫描仪和数码相机已成为最主要的彩色图像数字输入设备，在信息相关行业以及印刷包装、纺织等传统的颜色工业中都得到了广泛的应用。

荧光材料的颜色测量

目前，荧光材料在荧光增白剂、交通标识和广告等领域已经得到广泛应用，如在染料、颜料、油漆和包装材料中，都会加入荧光材料。因此，研究和讨论荧光材料的颜色测量具有重要的意义。

根据斯托克斯定律，当荧光物质吸收了入射的辐射能量之后，被激发的荧光分子在返回基态时就会发射出比吸收的入射波长更长的辐射。当目视观察被光源照明的荧光材料时，人眼将看到可见区范围内的全部光谱辐射，即同时观察到材料对光源的反射（或透射）光谱和材料的荧光发射光谱。因此，采用物理方法测量荧光材料的颜色时，其测量结果必须与目视评价一致，否则会得到错误的结论。

实际的荧光材料测色系统，可以有各种具有的结构形式。如图1所示，这是利用积分球光学几何条件d/0测量荧光材料全光谱辐亮因数（即荧光样品的反射和发射光谱辐亮度因数的总和）的系统原理图，仪器采用氙灯D65模拟器，使标准和样品得到复色光照明，两束测试光由单色仪先后接收，最后获得测量数据。图2是采用0/45光学几何条件的测量系统结构原理图。振动反射镜分别把标准测试光束和样品测试光束投射到单色仪的入射狭缝上，以获得标准和样品的比较信号，进过数据处理后，可测得荧光样品在实际照明条件下的全光谱辐亮度因数。

d/0方式的荧光材料全光谱辐亮度因数测量系统

0/45方式的荧光材料全光谱辐亮度因数测量系统

然而，在实际应用中要精确模拟标准照明体的光谱分布并非易事，特别是要模拟标准D65更为困难。因此，以上采用一个单色仪的测量方法精度较低，且其所获得的荧光特性参数还不能全面地反映荧光材料的性能。为了克服上述缺陷，可以采用双单色仪的测量系统，即对每一个有激励单色仪照射于荧光样品的单色辐射所产生的反射和荧光发射光谱，再由一个分析单色仪进行分光测量，在测得样品的反射和荧光发射光谱辐亮度因数之后，可以计算出荧光样品的色度参数。

图2为采用双单色仪系统测量荧光材料的例子。该方法需要预先知道分析单色仪和光电探测器的光谱响应特性，而利用标定过的光源、标准白板和热电堆探测器，就可以确定其光谱响应特性。

测量荧光材料的双单色仪系统

为了计算荧光样品的颜色参数，只要分别测出样品的反射分量βR(λ)和荧光分量β_L（λ），就可以计算全光谱辐亮度因子数β_T（λ），即：

因此，荧光样品在光谱功率分布为P_e（λ）的照明体下，其三刺激值为：

式中，`x（λ）、`y（λ）、`z（λ）为所选用的CIE1931（2°）或CIE1964（10°）标准色度观察者光谱三刺激值函数。

由上述可见，应用双单色仪系统对荧光材料进行颜色测量，是一种精确的方法，且由所测得的全光谱辐亮度因数，可以计算出在任意制定照明体下，被测荧光材料的相关色度参数。