色度学知识60-105

积分球几何构造 d/8º
包括镜面反射
分光器
去除镜面反射
分光器
光源
镜面反射
光源
样品
样品
光的反射
• 对不透光的材料大多数入射光被反射，在 漫反射中看见颜色，在镜面反射中看见光 泽。在镜面角度的反射与任一角度的反射 相比反射量最大。但是镜面反射的总量低 于总反射光的4%，其余的为漫反射。
光的反射
入射光 漫反射 镜面反射
L*
产品标样 可接受的匹配样
分类法总结
确定产品是否通过所采用的标尺和允差范围: 1. 与客户之间长期交流达成的默契和标准 2. 企业在品质管理控制过程中,通过积累和 统计形成的标准.
表面特征和几何 结构
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测量颜色
• 三刺激值色度计或色度计利用光源 照射到被测样品上，光线被物体反 射，然后反射的光通过红，绿，蓝 滤色片以模拟某一特殊照明体的标 准观察者函数（典型为C），在每一 滤色片后有一光电探测头检测通过 滤色片的光的数量，这些信号然后 以 X, Y和Z方式显示出来。
• H* 如下计算: H* [(E*ab)2 - (L*)2 (C*)2]1/2
– 如果L* 为正，试样比标样浅； 为负，试样比标样深。
– 如果C* 为正，试样比标样更鲜艳； 为负，试样没有标样鲜艳。
– H*表示在色相上变化的大小。
极坐标 L*C*h* 色标尺
对卷钢涂层工作者来说, L*C*h* 色标尺相对来
在色差测量中光泽的影响
有光的
无光的
积分球几何构造
b* 包括镜面反射 0.0 去除镜面反射 0.9
L* 0.0 1.8 a* 0.1 -1.6 -
积分球去除镜面反射
• 当你期望要包括镜面反射测量时，积分 球仪器是非常优秀的。然而，因为积分 球仪器去除镜面反射的效果不是最好， 所以在去除镜面反射模式测量的结果往 往是不大精确的。这是因为任一样品的 弧度和纹路将会引起镜面反射光不进入 积分球的去除镜面反射孔，从而使一些 （常常是不稳定的）镜面反射光 错误 地包括在测量内。
测量颜色
样 品
分光光度计
数据处理器
二极管矩阵
X = 41.9
光 源
衍射光栅
Y = 37.7 Z = 8.6
数据显示
一些分光光度计系统
MiniScan
ColorFlex
LabScan XE
仪器的几何构造
• 仪器的几何构造定义光源、样品面和检测 器的配置。通常有两大类几何构造的仪器： 一类 是定向的 (45º /0º或 0º /45º ) 和漫射 型的（积分球）。
• 色差总是以（试样-标样）的值来计算的。 • 如果L* 为正，试样比标样浅；
为负，试样比标样深。
• 如果 a* 为正，试样比标样更红（或少绿）； 为负，试样比标样更绿（或少红）。
• 如果 b* 为正，试样比标样更黄（或少蓝）； 为负，试样比标样更蓝（或少黄）。
矩形允差法图例
极坐标 L*、 C*、 H* 色 差
说较新. 但该标尺值得推荐使用. 因为它与卷钢工艺 的工艺参数相关, 另外它与人眼视觉感知 表示相符. L* :与涂层的厚度和颜料的强度有关. C* :基材本身特性及表面粗糙度有关 h* : 与产品沾污和工艺变化有关
可接受的色匹配的形状
L*
产品标样 可接受的匹配样
+ b*
+ a*
可接受的明度/彩度变化
E* 在色空间的非均匀性
E* =
L *
2
a * b *
2
2
试样 1 标 样
E* =
0.57 0.57 0.57
2 2
2
= 1
E* =
试样 2
0.0 1.0 0.0
2 2
2Fra Baidu bibliotek
= 1
矩形 L*、a*、b* 允差法
Ecmc 色差公式
Ecmc = cf SL L * 2 C * 2 H * 2 ÷ ÷ ÷ l SL c SC SH
式中: cf = 商业因子 l:c = 明度对彩度比
SH
SC
椭圆形 Ecmc 色空间
H*
C*
光的透射
• 透明物质可以是固体或液体。光泽可 从镜面反射看到，颜色主要是在直接 通过物质透射的定向透射中看到。表 面纹路或物质内的内散射可以引起光 散射或漫射，漫透射也包含物质的颜 色并会导致浊度。总透射是有定向透 射加漫透射组成。
光的透射
镜面反射
Regular Transmission
Diffuse Transmission 总透射 入射光
测量颜色
样品
三刺激值色度计
光电探测头 数据显示
X = 41.9 Y = 37.7
光源 红, 绿 和 蓝滤色片
Z = 8.6
一些色度计系统
D25-9000色度计
测量颜色
• 一色度分光光度计或一分光光度计用一 光源照射被测样品，被物体反射的光通 过光栅进行分光后通过二极管矩阵得到 每一波长下的光量。然后光谱数据被送 到处理器，处理器根据所选择的CIE照 明体数据和 2º或 10º标准观察者函数 将其转换成 X、Y、Z 值。
在观察颜色时表面特征的影响
• 当你看一颜色相同但表面特征不同的样品 时，对每一颜色你的感觉是不一样的。表 面光泽高的样品看起来较深和彩度较高， 无光的和粗纹的表面看起来较浅和彩度较 低。
在色差测量中光泽的影响
• 在下一页中，整个卡上是相同颜色的涂料， 右边经过无光表面整理（作为试样测量）， 左边光泽高（作为标样测量）。注意：用 0º /45º几何构造（不包括镜面反射）仪器 所作的色差测量与你所见到的色差相一致 （无光一边稍浅和少红），这是因为0º /45º 测量时除了测量颜色，还考虑了表面对颜 色的影响。0º /45º 几何构造的仪器用于质量 控制应用时是非常好的，它与人眼看的方 式一致，结果也与人眼最接近。
定向型几何构造
• 定向型几何构造典型的有在 45º角照 明， 0º 角测量，称为 45º /0º几何构造。 0º /45º几何构造是 0º 照明和45º 测量。 两者在测量中都去除了镜面反射（不 包括镜面）。这种仪器测量的结果与 由于颜料颜色和表面光泽度变化在视 觉上所引起的外观变化相符合。
45º /0º和0º /45º去除镜面反射几何 构造
45º照明/0º测量
分光器
0º照明/45º测量
光源 分光器 光源
镜面反射
镜面反射
0º 45º 0º 45º
漫射
样品
漫射
漫射
样品
漫射
0º /45º 几何构造分光光度计
LabScan XE
积分球几何构造
• 典型的积分球几何构造仪器用一内壁涂白 的球漫射照明样品，在8 º角测量（d/8 º ）。 通常测量中包括镜面反射。这种测 量忽视由于表面不同引起的差异，提供的 测量仅符合颜料/染料颜色的变化，所以 在配色时我们选择这种方式。积分球也有 去除镜面反射的能力，但时其去除镜面反 射的效果一般不如0º /45º的仪器。
• Ecmc 是一个定义三维色差空间的表示通
过/不通过的单一的测量值，一个椭圆体是 环绕产品标样为中心。椭圆体的形状可以 通过调节明度-彩度（l:c）的比例调节到工 业参数。比例为1:1时为圆球状。比例为3:1 时是一个细长的球状。椭圆体的大小用调 节商业因子（cf）来调节最大的可接受范围， 在彩色涂层行业而言，通常取l:c比例为1.4, cf 为1 。
• 由于色空间的非均匀性，通常是较浅的颜 色有较大的 L* 允差，较小的 a* 和 b* 允差。 • 对彩度（饱和度）较大的颜色，有较大的 a* 和b* 允差。
可接受的明度/彩度变化
L*
+ b*
+ a*
椭圆形Ecmc 允差法
• Ecmc 是一个定义产品标样周围椭圆色差 空间的单一测量值。
椭圆Ecmc 色空间
在色差测量中纹路的影响
较浅的纹路
较深的纹路
L* 积分球几何构造 b* 包括镜面反射 0.1 去除镜面反射 1.0 b* 去除镜面反射 2.5 0.1 2.0 L* 5.2
a* -0.1 0.5 a* 1.8
0º /45º几何构造
积分球几何构造
积分球几何构造仪器也有测量透射光颜色的能力
去除镜面反射积分球几何构造
光滑的样品
测量
镜面反射
有纹路的样品
测量 镜面反射
镜面反射 镜面反射
测量值是精确的
测量值太浅
光滑的样品
有纹路的样品
在色差测量中纹路的影响
• 下面是两个经过不同表面处理的塑料片，两者 都有一定的纹路，但其中一个比另一个纹路更 多。当用积分球仪器在包括镜面反射的模式下 测量的结果表明不存在色差。然而，用积分球 仪器去除镜面反射模式下的色差比它们本身的 色差低，这是因为浅纹路和深纹路两者的读数 都比其应有的较高，再求差所以结果色差比其 实际的小。 0 º /45 º几何构造仪器较精确并同人 的视觉结果比较一致。
积分球几何构造分光光度计
ColorQuest XE
试样制备和放置
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颜色测量的理想的样品
• • • • • 平的 光滑的 均匀的 无方向性的 不透光和透明的
样品的制备和放置
• • • • • 选择能代表产品的试样。 用最接近理想样品特征的方法制备样品。 每次以相同的方式制备试样。 用可重复性的方式放置样品到仪器上。 多次制备样品并平均测量。
样品制备和放置的例子
Questions?
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在色差测量上的光泽影响
有光的
无光的
0º /45º几何构造 b*
去除镜面反射
L*
1.4
a*
-1.5 -1.2
在色差测量中光泽的影响
• 在下一页中看到上面所测量的相同的卡， 然而这次测量是使用一d/8º 积分球仪器 。 积分球的读数指出包括镜面反射时无色差， 它只考虑颜料/染料的变化而不考虑表面光 泽的影响，这在配色应用中是非常有用的。 • 积分球仪器也能在去除镜面反射的模式下 测量卡，对这一平的、光滑的、均匀的卡 读数与 0 º /45 º 仪器相近似。