色差仪用于反射色测量的几何条件有几个？有什么特点？
2024-04-09
物体的颜色量值是通过对光谱或刺激值的测量得到的，测量结果与光源、探测器和样品的相对位置关系，即几何条件有关。因此，为了统一颜色测量的角度，CIE对颜色测量的几何条件做了规定。本文对色差仪用于反射色测量几何条件的类型及特点做了介绍。
色差仪用于反射色测量的几何条件类型及特点：
2004年，CIE取消了仪器测量中“照明观测条件”的提法，代之以“几何条件”以避免与目视观察相混淆。CIE对反射测量和透射测量分别规定了相应的几何条件。其中用于反射色测量的几何条件一共有10种，分别如下：
1.漫射（di：8°）：8°几何条件，包含镜面成分
取样孔径被以其平面为界的半球内表面从各个方向均匀地照明，测量区域过充满。探测器对取样孔径区域的响应均匀，反射光束轴线和样品中心法线成8°角，在接收光束轴线5°内的所有方向上，认为取样孔径反射的辐射是均匀的。
2.漫射（de：8°）：8°几何条件，排除镜面成分
满足di：8°的条件，但将单面的平面反射镜放置于取样孔径处时，没有光反射到探测器方向，并且在这个方向的1°以内也没有镜面反射，为仪器杂散光或对准误差留有宽容度。目前，实现漫射：8°几何条件的仪器，一般会使用反射平面与光陷阱，可以实现包含或排除镜面成分测量。
3.漫射（8°：di）：漫射几何条件，包含镜面成分
满足di：8°的条件，但光路相反，因此取样孔径被与法线成8°角的光照明，以参考平面为界的半球收集取样孔径反射的各个角度的通量。
4.漫射（8°：de）漫射几何条件，排除镜反射成分
满足de：8°的条件，但光路相反。
5.d:d：漫射/漫射几何条件
照明满足di：8°的条件，且以参考平面为界的半球收集取样孔径反射的各个角度通量。
6.d：0°：备选的漫射几何条件
一个备选漫射几何条件是出射方向沿着样品法线，这是严格的不包含镜反射几何条件。
7.45°a：0°：45°环带/垂直几何条件
从顶点位于取样孔径中心，中心轴位于取样孔径法线上，半角分别为40°和50°的两个正圆锥之间各个方向射来的光均匀地照明取样孔径；探测器从顶点位于取样孔径中心，中心轴沿样品法线方向、半角为5°的正圆锥内均匀接收反射辐射。这种几何条件可以将样品质地和方向选择性反射影响降至最低。如果这种照明几何条件是由多个光源以接近于圆形排列来近似得到，或者由多根出光口排列成圆形且被单个光源照明的光纤束近似得到，就得到圆周/垂直几何条件（45°c：0°）。
8.0°：45°a：垂直/45°环带几何条件
角度和空间条件满足45°a：0°的条件，但光路相反。因此取样孔径被垂直照明，反射辐射被中心与法线成45°角的环带接收。
9.45°x：0°：45°单方位/垂直
角度和空间条件满足45°a：0°的条件，但辐射只从一个方位角发出，这排除了镜反射，但突出了质地和方向性。符号中x表示入射光束从某任意方位照射参考平面。
10.0°：45°x：垂直/45°单方位
角度和空间条件满足45°x：0°的条件，但光路相反。因此样品表面被垂直照明，从与法线成45°角的某个方位接收反射辐射。
几何条件符合1、2、6、7、8、9、10的情况下测量的结果是反射因数，当测量张角足够小时，反射因数的量值与辐亮度因数的量值相同；符合3且积分球为理想积分球时，测量结果是反射比。因此在45°x：0°条件可以给出辐亮度因数β45:0；在0°：45°x条件下可以给出辐亮度因数β0:45；在di：8°条件下可以给出辐亮度因数βdi：8——接近于辐亮度因数βd：0；8°：di条件的测量结果是反射比ρ。
色差仪反射色测量几何条件相关术语解释：
1.45°单方向入射（符号：45°x）
入射光以与法线成45°的某方位照明反射材料。这种几何条件强调了材料的质地和方向性。符号中x表示入射光束是从某任意方位（x方向的方位角）照射参考平面的。
2.45°环带入射（符号：45°c）
测量45°照明条件下的反射样品色时，如果光源从所有方位同时以与法线成45°角度照明样品，则样品的质地和方向性对测量结果的影响最小。这种照明方式可以通过使用一个小尺寸光源和一个椭球环反射镜或其他非球面光学元件实现。这种几何条件有时可以通过将很多光源排列成环状，或通过用单个光源照明很多光纤束，再形成环形来近似实现。这种近似环带的几何条件叫做圆周几何条件，符号45°c。
3.0°入射
以法线方向照射反射材料。
4.8°入射
从某个方位以与法线成8°的方向照射反射样品。在反射测量中，这种几何条件可以实现包含镜面反射或者排除镜面反射的测量，所以在很多实际应用中，用于替代0°入射的几何条件。
5.参考平面
测量过程中样品或标准放置的平面。反射测量的几何条件是根据参考平面定义的。在透射测量中，对于入射光有一个参考平面，对于透射过样品的光，有第二个参考平面，两个参考平面之间是样品的厚度。
6.取样孔径
被测量的参考平面区域。取样孔径指的是照明区域或者接收器探测到通量的区域，二者之中以面积小的为准。如果照明面积大于探测面积，称为“过充满”；如果照明面积小于探测面积，称为“未充满”。
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