色度儀器有哪些類型?其中分光測色儀的發(fā)展狀況是怎樣的?

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2022-12-08

顏色測量儀器就是通過一定的途徑求得三刺激值的工具。用現(xiàn)代化的測色儀器來測量顏色,計算顏色,甚至仿真配色具有非常重要的意義和實用價值。目前常用的色度儀器主要有目視色度計、光電積分式測色儀和分光測色儀三種。本文對這三種儀器進行了介紹,并對分光測色儀的發(fā)展狀況和趨勢進行了分析,對顏色測量儀器知識感興趣的朋友可以了解一下!


分光測色儀

色度儀有哪些類型?

顏色是由于各種光譜能量對人的視覺系統(tǒng)的刺激而引起的知覺。在許多領域,如彩色印刷,彩色電視,彩色攝影,紡織工業(yè),染料,涂料,塑料,造紙,油漆,油墨,電光源研究,建筑,交通信號以及軍事科學研究中都涉及對顏色的測量,計算等問題。因此色度學得以發(fā)展,色度學是研究顏色視覺機理,顏色測量的一門科學。它在工程應用的基本方法是通過對人眼的大量研究制定一些適當?shù)臉藴剩谷藗冇锌赡苡脭?shù)學方法來描述顏色,應用了適當?shù)臉藴屎陀嬎惴椒ň陀锌赡軠y量顏色,計算顏色,同時還有可能制造出人們希望的某種顏色。

雖然人眼分辨顏色的能力很強,但卻帶有明顯的主觀性。為了客觀的反映物體的顏色特性,國際照明委員會(CIE)建立了標準色度系統(tǒng),從而為人們客觀的測量物體的顏色莫定了基礎。為了統(tǒng)一顏色測量中的實驗結果,CIE提出了標準色度觀察者和色品坐標系統(tǒng);規(guī)定了標準光源;并對照明觀測條件進行了標準化,分別于1931年和1964年建立起了CIE1931標準色度系統(tǒng)和CIE1964補充標準色度系統(tǒng)。CIE標準色度系統(tǒng)的建立,可以通過對物體顏色三刺激值的測量來確定顏色,將人眼從顏色測量中解放了出來。目前的顏色測量儀器都是在此標準上研制的。

顏色測量儀器就是通過一定的途徑求得三刺激值的工具。用現(xiàn)代化的測色儀器來測量顏色,計算顏色,甚至仿真配色具有非常重要的意義和實用價值。

顏色測量可以用三種不同的方法:目視法,光電積分法(三刺激值法)和分光光度法。因此,色度儀器可分為三種:目視色度計,光電積分式測色儀和分光測色儀。


分光測色儀的發(fā)展狀況及趨勢:

1.在光源方面

測色分光光度計的光源常采用鹵鎢燈或氙燈等,現(xiàn)在多為氙燈,且脈沖氙燈具有光強高,耗能少的優(yōu)點。還可采用濾光片的方法進行濾光以更好的模擬D65光源。

2.在探測器方面

對物體或光源的顏色進行快速而精確的測量,已經成為當前國際上測色領域的一個重要的發(fā)展方向,因此,采用CCD或硅光電二極管列陣等陣列器件作為多元探測器的快速分光測色技術是目前國際上較熱門的顏色研究課題,也是顏色測量儀器的發(fā)展方向。就目前市場來說,分光測色儀器多采用光電二極管,例如SP-1000型測色分光光度計使用的是濱松公司生產的MOS線型陣列光電二極管,與一般的CCD相比,它具有驅動電路簡單,可見光范圍的光譜響應好等優(yōu)點。針對測色領域,現(xiàn)在還有專門用于測色(光譜范圍是可見光區(qū))的探測器,自身還帶有濾波片,這樣做光路的時候可以省去光柵,實現(xiàn)儀器的小型化。另外,值得一提的光纖傳感技術是近年來發(fā)展迅速的新型傳感技術,光纖具有徑細,柔韌,可繞曲性好等特點,目前已有用光纖作探頭的測色儀器,此類測色儀器一般體積較小,便于攜帶,而且測量方便,可用在特殊需要的場合,比如用來測量人體的皮膚或牙齒顏色等。

3.在分光元器件方面

全息光柵漸漸取代機刻光柵,早期的分光光度計多采用棱鏡分光,隨著光柵制作技術尤其是復制光柵技術的發(fā)展和不斷提高,絕大多數(shù)分光光度計采用光柵,后來,隨著全息光柵制造技術的發(fā)展與商品化,全息閃耀光柵以其優(yōu)越的性能(如雜散光小,無鬼線)迅速取代一般閃耀光柵。目前全息凹面光柵發(fā)展很快,開始被用來制作快速的光譜儀器。80年代初美國HP公司首先推出了利用平場全息凹面光柵和二極管陣列的紫外-可見光分光光度計(HP4850A,HP4852A)其整個光譜的掃描時間只需0.1秒。凹面光柵的應用減少了組成的零部件數(shù)量,廢棄了傳統(tǒng)的機械掃描,改為光電全場同時掃描,從而可以實現(xiàn)光譜快速分析,并且提高了測試精度和重復性。

4.在儀器控制方面

隨著分光元器件及分光技術、檢測器件與檢測技術、大規(guī)模集成制造技術等的發(fā)展,隨著單片機、微處理器、計算機和DSP技術的廣泛應用,早期的分光光度計采用人為控制,隨著單片機、微處理器的出現(xiàn),大多數(shù)實現(xiàn)了自動控制,使儀器的自動化與智能化成為可能,在微處理機的控制下,能完成自動掃描、自動記錄或自動進行波長校正、自動尋峰、自動完成基線校正功能,實現(xiàn)儀器光、機、電以及整個系統(tǒng)工作狀態(tài)的自動檢測,還可以內存多種專用分析程序等等。

引入電子計算機技術是當代儀器的發(fā)展潮流,也是分光測色儀器的一個發(fā)展方向。隨著電子計算機,特別是微處理機的發(fā)展,已把小型化,多功能,低成本的專用微處理機直接裝入分光光度儀器內,不但能完成光譜數(shù)據(jù)的計算和處理,而且提高了儀器的自動化程度,擴大自動控制范圍,現(xiàn)代分光測色儀器都是光機電,計算機系統(tǒng)的有機結合。

5.在儀器構型方面

從結構簡單的單光束發(fā)展為雙光束,現(xiàn)在幾乎所有高級分光光度計都是雙光束的,有些高精度的儀器采用雙單色器,使得儀器的分辨率和雜散光等性能大大提高,但結構也變得更加復雜。隨著集成電路技術和光纖技術的發(fā)展,已經出現(xiàn)了一些攜帶方便的小型分光光度計,而微電子技術和MEMS技術的發(fā)展,正促進將分光元件和探測器集成在一塊基片上的微型分光光度計的研究與開發(fā)。因此實現(xiàn)儀器的小型化,研制便攜式的測色儀器也是目前的一個重要發(fā)展方向。

6.在通信接口方面

目前主要有雙向RS232接口,最新的還有USB接口,可以外接記錄儀、計算機、或與光譜數(shù)據(jù)站聯(lián)結,完成儀器遙控、數(shù)據(jù)傳輸、外存、記錄等功能。

7.在顯示、記錄與繪圖方面

更多地采用液晶屏幕或計算機屏幕顯示。