光電測(cè)試技術(shù)-色度和光度測(cè)試技術(shù)

光電測(cè)試技術(shù)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)第2章色度和光度測(cè)試技術(shù)2/4/20231概述

色度學(xué)是研究人的顏色視覺規(guī)律、顏色測(cè)量理論與技術(shù)的學(xué)科。顏色感覺與聽覺、嗅覺、味覺等一樣都是外界刺激使人的感覺器官產(chǎn)生的感覺。

色度學(xué)是研究顏色度量和評(píng)價(jià)方法的學(xué)科，是以光學(xué)、視覺生理、視覺心理、心理物理等學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)。現(xiàn)代色度學(xué)，是一門實(shí)驗(yàn)性非常強(qiáng)的學(xué)科。

2/4/20232§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2/4/20233§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

1．格拉斯曼(H.Grassman)顏色混合定律格拉斯曼在總結(jié)以往顏色混合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，于1854年歸納總結(jié)出幾條實(shí)驗(yàn)規(guī)律，它是建立現(xiàn)代色度學(xué)的基礎(chǔ)。1．1顏色的屬性明度是指人眼對(duì)物體的明暗感覺。色調(diào)是指彩色彼此相互區(qū)分的特性?？梢姽庾V中不同波長的輻射在視覺上表現(xiàn)為各種色調(diào)，如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等。彩度表示物體顏色的濃淡程度或顏色的純潔性，又稱飽和度。物體色的彩度決定于物體表面反射光譜輻射的選擇性程度。2/4/20234§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

1．格拉斯曼(H.Grassman)顏色混合定律1.2補(bǔ)色律和中間色律

在由兩個(gè)成分組成的混合色中，如果一個(gè)成分連續(xù)變化，混合色的外貌也連續(xù)地變化。由此導(dǎo)出兩個(gè)定律：補(bǔ)色律和中間色律。補(bǔ)色律每種顏色都有一個(gè)相應(yīng)的補(bǔ)色；某一顏色與其補(bǔ)色以適當(dāng)比例混合，便產(chǎn)生白色或灰色；以其它比例混合，便產(chǎn)生近似比重大的顏色成分的中間色。中間色律任何兩個(gè)非補(bǔ)色混合，便產(chǎn)生中間色，其色調(diào)決定于兩個(gè)顏色的相對(duì)數(shù)量，其彩度主要決定于兩者在色調(diào)順序上的遠(yuǎn)近。2/4/20235§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

1．格拉斯曼(H.Grassman)顏色混合定律1.3代替律代替律相似色（即外貌相同的顏色）混合后仍相似。如果顏色A=顏色B，顏色C＝顏色D，那么顏色A＋顏色C=顏色B+顏色D根據(jù)代替律，可以利用顏色混合的方法來產(chǎn)生或代替所需要的各種顏色。它是一條非常重要的定律。1.4亮度相加律亮度相加律混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光亮度的總和。以上所說的格拉斯曼顏色混合定律是色度學(xué)的一般規(guī)律，適用于各種顏色的相加混合，但是這些規(guī)律不適用于染料或涂料的混合，因?yàn)槿玖虾屯苛系幕旌鲜穷伾獾南鄿p過程。2/4/20236§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2．色度學(xué)中的基本概念2．1三原色把兩個(gè)顏色調(diào)節(jié)到視覺上相同或相等的方法叫顏色匹配。在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，為匹配得到某一種顏色，一般需要三種顏色就可以達(dá)到匹配目的。通常稱在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中選取的三種顏色為三原色。三原色可以任意選定；但是三原色中任何一種原色不能由另外兩種原色相加混合得到；最常用的是紅、綠、藍(lán)三原色。由三原色混合而成的新的顏色只表示了被匹配顏色的外貌，而不能表示它的光譜組成。例如，由紅、綠、藍(lán)三色光混合而成的白光與連續(xù)光譜的白光在視覺上一樣，但是它們的光譜組成成分卻不一樣，這種情況稱之為同色異譜。2/4/20237§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2．色度學(xué)中的基本概念2.2三刺激值色度學(xué)中是用三原色來表示顏色的。匹配某種顏色所需的三原色的量，稱為顏色的三刺激值。三刺激值不是用物理單位來量度的，而是用色度學(xué)的單位來量度。具體規(guī)定為：在380～780nm的可見光波長范圍內(nèi)，各種波長的輻射能量均相等時(shí)，稱為等能光譜色。由其構(gòu)成的白光稱等能白光，簡(jiǎn)稱E光源。等能白光的三刺激值是相等的，且均定為一個(gè)單位。假定用紅、綠、藍(lán)作為三原色，匹配等能白光所需的三原色的光通量分別為lR、lG、lB，則紅、綠、藍(lán)三種原色的各為1個(gè)單位刺激值分別對(duì)應(yīng)于lR、lG、lB流明的紅、綠、藍(lán)三原色的光通量。又例如：用FR流明的紅光（R）、FG流明的綠光（G）和FB流明的藍(lán)光（B）匹配出FC流明的色光（C），其能量方程為FC（C）＝FR（R）＋FG（G）＋FB（B）其顏色方程為C（C）＝R（R）＋G（G）＋B（B）上式的含義是用R個(gè)單位的紅原色、G個(gè)單位的綠原色、B個(gè)單位的藍(lán)原色混合相加可匹配出C個(gè)（C）單位的C顏色。它們就是C的三刺激值2/4/20238§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2．色度學(xué)中的基本概念2.3光譜三刺激值或顏色匹配函數(shù)用三刺激值可以表示各種顏色，對(duì)于各種波長的光譜色也不例外。匹配等能光譜色所需三原色的量叫作光譜三刺激值，也叫作顏色的匹配函數(shù)。對(duì)于不同波長的光譜色，其三刺激值顯然是波長的函數(shù)。用紅、綠、藍(lán)作為三原色時(shí)，光譜三刺激值或顏色匹配函數(shù)用來表示。由于任何顏色的光都可以看成是由不同單色光混合而成，所以光譜三刺激值是顏色色度計(jì)算的基礎(chǔ)。2/4/20239§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2．色度學(xué)中的基本概念2.4色品坐標(biāo)三原色確定后，一種顏色的三刺激值是唯一的，因此，可以用三刺激值表示顏色。但是，由于準(zhǔn)確測(cè)量三刺激值存在著技術(shù)上的困難，而且用三刺激值表示顏色很不直觀，因而一般不直接用其表示顏色，而是用其在三刺激值總和中所占的比例來表示顏色。這三個(gè)比例值叫作色品坐標(biāo)。假定某顏色的三刺激值分別為R、G、B，色品坐標(biāo)為r、g、b，則有顯然因此，有顏色的色品坐標(biāo)實(shí)際上代表了某一顏色的色調(diào)和彩度兩個(gè)屬性特征。當(dāng)某一個(gè)顏色的三刺激值按照統(tǒng)一比率增加或減小時(shí)，該顏色的色調(diào)和彩度保持不變，所改變的只是明度。這就是說當(dāng)以相同的比例改變某一顏色的三刺激值時(shí)，該顏色的色品保持不變。2/4/202310§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2．色度學(xué)中的基本概念2.5光源色和物體色的三刺激值顏色刺激表示作用于人眼引起顏色感覺的物理輻通量。顏色刺激函數(shù)表示某顏色刺激與波長的關(guān)系函數(shù)，以表示。無論光源色或物體色（自發(fā)光、透射、漫反射等）都是可見輻射作用于人眼所成顏色刺激的結(jié)果。也可看成是波長范圍在380~780nm內(nèi)的各光譜色以不同的比例混合的產(chǎn)物。對(duì)于波長為λ的光譜色，其三刺激值R、G和B應(yīng)分別和其光譜三刺激值以及顏色刺激函數(shù)成正比。故有式中，k為常數(shù)，稱為顏色調(diào)節(jié)因子。，，2/4/202311§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2．色度學(xué)中的基本概念2.5光源色和物體色的三刺激值當(dāng)波長范圍趨向于無限小時(shí)，光譜色的三刺激值為380~780nm內(nèi)所有光譜色對(duì)應(yīng)的三刺激值總和就應(yīng)當(dāng)是被考慮顏色的三刺激值，即2/4/202312§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

2．色度學(xué)中的基本概念2.5光源色和物體色的三刺激值對(duì)于光源色，顏色刺激函數(shù)就是光源的光譜功率分布，即故有

物體色既和照明光源的光譜功率分布有關(guān)，也和物體的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)。對(duì)于透射物體對(duì)于反射物體2/4/202313§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

3．CIE標(biāo)準(zhǔn)表色度系統(tǒng)國際照明委員會(huì)（英文縮寫CIE）曾推薦了幾種色度學(xué)系統(tǒng)，以統(tǒng)一顏色的表示方法和測(cè)量條件。國際照明委員會(huì)在1931年同時(shí)推薦了兩套色度學(xué)系統(tǒng)：1931CIE-RGB系統(tǒng)和1931CIE-XYZ系統(tǒng)，1964年又推薦了CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。表色系統(tǒng)一般包括：三原色三原色的單位光譜三刺激值等2/4/202314§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

3．CIE標(biāo)準(zhǔn)表色度系統(tǒng)3.11931CIE-RGB系統(tǒng)三原色：紅(R)(λ＝700nm)、綠(G)(λ＝546.1nm)、藍(lán)(B)(λ＝435.8nm)三原色單位：三原色光（R）、（G）、（B）單位刺激值的光亮度比為1.0000：4.5907：0.0601；輻亮度比為72.0962：1.3791：1.0000。光譜三刺激值：1931CIE-RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值波長變化曲線1931CIE-RGB系統(tǒng)色品圖2/4/202315§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

3．CIE標(biāo)準(zhǔn)表色度系統(tǒng)3.21931CIE-XYZ系統(tǒng)三原色：1931CIE-XYZ系統(tǒng)的三原色選擇的要求是：第一，用三原色匹配等能的光譜色時(shí)，三刺激值均為正；第二，色品圖上表示的實(shí)際不存在的顏色所占的面積盡量??；第三，用Y刺激值表示顏色的亮度。（X）、（Y）、（Z）作為色度學(xué)系統(tǒng)的三原色是有意義的，但實(shí)際上并不存在這三種顏色。XYZ系統(tǒng)的光譜三刺激值也無法通過顏色匹配實(shí)驗(yàn)直接得到，而是以1931CIE－RGB系統(tǒng)光譜色品坐標(biāo)值換算求得。

光譜三刺激值：*在1931CIE-XYZ系統(tǒng)，顏色的亮度完全由Y刺激值表示，則等能光譜色相對(duì)亮度也應(yīng)由光譜三刺激值中的來代表。這樣，值就同光度學(xué)中明視覺（光譜光視效率或視見函數(shù)）V(λ)具有相同的含義。CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值曲線1931CIE－XYZ系統(tǒng)色品圖這段不是光譜色，而是770nm（紅）和380nm（紫）兩光譜色混合色的色品軌跡。

2/4/202316§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

3．CIE標(biāo)準(zhǔn)表色度系統(tǒng)3.3CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)前面討論的1931CIE-RGB標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)和1931CIE-XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)都是從萊特和吉爾德實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算求得的，因此，它們只適用于小視場(chǎng)角（＜4°）的情況下的顏色標(biāo)定。為適應(yīng)大視場(chǎng)情況下顏色的測(cè)量和標(biāo)定，CIE在1964公布了CIE1964補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng)。它規(guī)定了適合于10°視場(chǎng)使用的CIE1964補(bǔ)充色度觀察者光譜三刺激值和色品圖。其計(jì)算方法與1931CIE-XYZ系統(tǒng)的三刺激值和色品坐標(biāo)的計(jì)算方法完全相同，只不過要用本系統(tǒng)所規(guī)定的基本數(shù)據(jù)。為了與1931CIE-XYZ系統(tǒng)相區(qū)別，所用的符號(hào)要加下標(biāo)“10”。例如，三刺激值表示為X10、Y10、Z10等。2/4/202317§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

3．CIE標(biāo)準(zhǔn)表色度系統(tǒng)總結(jié)起來，用該色度學(xué)系統(tǒng)表示顏色的方法有以下兩種：1）三刺激值表示顏色。最常用的是1931CIE-XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)中所規(guī)定的三刺激值X、Y、Z。該方法表示顏色的困難是三刺激值由于難于定標(biāo)而難于準(zhǔn)確測(cè)量。2）色品坐標(biāo)x、y以及Y刺激值表示顏色。

用x、y和Y表示顏色是常用的方法。2/4/202318§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

4．CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源在測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光度和色度性能時(shí)，必須在統(tǒng)一規(guī)定的照明光源下，測(cè)量結(jié)果才可以互相比較。為了統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，國際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源。4.1色溫和相關(guān)色溫當(dāng)某種光源的色品與某一溫度下的黑體色品相同時(shí)，則將黑體的溫度稱為光源的顏色溫度，簡(jiǎn)稱色溫。相關(guān)色溫

700nm490500380nm5505806005204800.80.60.40.200.20.40.60.8xyCIE1931-XYZ色品圖上的黑體軌跡∞C2/4/202319§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

4．CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源4.2CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源CIE對(duì)“光源”和“照明體”的定義分別為：“光源”是指能發(fā)光的物理輻射體，如燈、太陽等?！罢彰黧w”是指特定的相對(duì)光譜功率分布，這種相對(duì)光譜功率分布不一定能用一個(gè)具體的光源來實(shí)現(xiàn)，而是以數(shù)據(jù)表格給出。CIE規(guī)定了“標(biāo)準(zhǔn)光源”和“標(biāo)準(zhǔn)照明體”的光譜分布。（1）CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、E、D標(biāo)準(zhǔn)照明體A

代表絕對(duì)溫度2856K（1990年國際實(shí)用溫標(biāo)）的完全輻射體的輻射。它的色品坐標(biāo)落在CIE1931色品圖的黑體軌跡上。標(biāo)準(zhǔn)照明體B

代表相關(guān)色溫約為4874K的直射日光，它的光色相當(dāng)于中午的日光，其色品坐標(biāo)緊靠黑體軌跡。標(biāo)準(zhǔn)照明體C

代表相關(guān)色溫約為6774K的平均晝光。它的光色近似于陰天的天空光，其色品坐標(biāo)位于黑體軌跡下方。2/4/202320§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

4．CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源4.2CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)照明體E

在可見光波段內(nèi)的相對(duì)光譜功率為恒定值的照明體。又稱為等能光譜或等能白光。這是一種人為規(guī)定的相對(duì)光譜功率分布，實(shí)際中是不存在的。標(biāo)準(zhǔn)照明體D

代表各時(shí)相（不同時(shí)間、季節(jié)和氣候條件）日光的相對(duì)光譜功率分布，這種光也叫典型日光或重組日光。對(duì)于任意相關(guān)色溫的D照明體的光譜功率分布都可以由公式求得;CIE在標(biāo)準(zhǔn)照明體D中推薦了幾種特定的相對(duì)光譜功率分布，作為在光度、色度計(jì)算和測(cè)量中的標(biāo)準(zhǔn)日光。它們分別稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65、D55、D75。2/4/202321§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

4．CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源4.2CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源（2）CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C、D65標(biāo)準(zhǔn)光源A

由色溫2856K的透明玻璃充氣鎢絲燈作為A光源來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體A。如果要求準(zhǔn)確地模擬紫外部分的相對(duì)光譜功率分布，則推薦使用熔融石英玻璃殼或者帶石英窗口的燈泡。標(biāo)準(zhǔn)光源B、C

由標(biāo)準(zhǔn)光源A加上各自相應(yīng)的一組特定的戴維斯—一吉伯遜（Davis-Gib-son）液體濾光器組成，用來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體B和C。標(biāo)準(zhǔn)照明體D

對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)照明體D，CIE尚未推薦出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源，因此標(biāo)準(zhǔn)照明體D的模擬成為當(dāng)前光源研究的重要課題之一。目前研制的模擬似D65標(biāo)準(zhǔn)照明體的人工光源有：帶濾光器的高壓氙燈、帶濾光器的白熾燈和帶濾光器的熒光燈三種。2/4/202322§2-1色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律

小結(jié):1．格拉斯曼(H.Grassman)顏色混合定律顏色的屬性：明度、色調(diào)、彩度補(bǔ)色律和中間色律代替律亮度相加律2．色度學(xué)中的基本概念顏色匹配、三原色、同色異譜等能光譜色、等能白光、顏色的三刺激值、光譜三刺激值、色品坐標(biāo)顏色刺激、顏色刺激函數(shù)3．CIE標(biāo)準(zhǔn)表色度系統(tǒng)1931CIE-RGB系統(tǒng)、1931CIE-XYZ系統(tǒng)、CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)4．CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源色溫、相關(guān)色溫光源、照明體2/4/202323§2-2CIE色度計(jì)算方法2/4/202324§2-2CIE色度計(jì)算方法CIE除了推薦標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)外，還推薦了一系列的計(jì)算方法。如：色品坐標(biāo)的計(jì)算顏色相加計(jì)算主波長和色純度計(jì)算色差計(jì)算同色異譜程度的計(jì)算等2/4/202325§2-2CIE色度計(jì)算方法1色品坐標(biāo)計(jì)算已知某顏色的刺激函數(shù)，要計(jì)算顏色的色品坐標(biāo)，必須先求得顏色的三刺激值。計(jì)算公式為：k叫做歸化系數(shù)，它是將照明物體（或光源）的Y值歸一化為100時(shí)得出的為波長λ的光譜三刺激值自發(fā)光物體色：透射物體色：反射物體色：

2/4/202326§2-2CIE色度計(jì)算方法1色品坐標(biāo)計(jì)算計(jì)算出物體的三刺激值后，由下式計(jì)算其色品度坐標(biāo)注意式中的Y是被測(cè)色的光通量2/4/202327§2-2CIE色度計(jì)算方法2顏色相加計(jì)算已知兩種顏色各自的色品度坐標(biāo)計(jì)算x1、y1、亮度Y1，x2、y2、亮度Y2。①計(jì)算法原則：混合色的三刺激值為各個(gè)混合色的三刺激值的和；可以推廣到更多種顏色相加混合?？梢员硎緸?/4/202328§2-2CIE色度計(jì)算方法2顏色相加計(jì)算計(jì)算步驟：由可得于是

混合色的色品坐標(biāo)和亮度為

2/4/202329§2-2CIE色度計(jì)算方法2顏色相加計(jì)算②作圖法在CIE1931色品圖上應(yīng)用重力中心定律的原理用作圖法求出混合色的色品點(diǎn)。

700nm490500400nm550580600520480KC2KC1M(P+Q)Q(C2)P(C1)(x1y1)(x2y2)0.80.60.40.200.20.40.60.8xy顏色相加作圖法圖示2/4/202330§2-2CIE色度計(jì)算方法3主波長和色純度計(jì)算①主波長用某一光譜色按照一定比例與一特定的參照光源（如等能白光E，CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A、C，標(biāo)準(zhǔn)照明體D65）相混合匹配出某種顏色，則該光譜色的波長就是該顏色的主波長λd。但是，在色品圖上光譜軌跡兩端（400nm和700nm）與參照光源的色品點(diǎn)組成的三角區(qū)域內(nèi)的顏色沒有主波長，因而引入補(bǔ)色波長概念，用-λd表示。已知某顏色的色品坐標(biāo)（x，y）和參照光源的坐標(biāo)（x0，y0），可以方便地用作圖法確定某顏色的主波長或補(bǔ)色波長。

700nm490500400nm550580600520480O(x0,y0)L(x,y)0.80.60.40.200.20.40.60.8xy確定顏色的主波長和補(bǔ)色波長M(x,y)N(x,y)495.4519.42/4/202331§2-2CIE色度計(jì)算方法3主波長和色純度計(jì)算②色純度色純度是指樣品顏色同主波長光譜色接近的程度，色純度有興奮純度和亮度純度兩種。

興奮純度興奮純度與前述的彩度含義相同。

它表明主波長的光譜色在樣品顏色中所占亮度比重亮度純度2/4/202332§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用2/4/202333§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用1積分球及其應(yīng)用在色度與光度測(cè)量裝置中廣泛使用積分球部件。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)積分球是一個(gè)中空的金屬球體；球壁上開有一個(gè)或幾個(gè)窗孔，用于進(jìn)光和放置光接收器件；球內(nèi)壁上應(yīng)涂以理想的漫反射材料，也就是漫反射系數(shù)接近1的材料。常用的材料是氧化鎂（或硫酸鋇）。性能特點(diǎn)與要求可以證明，進(jìn)入積分球的光經(jīng)過吸收很小的內(nèi)壁涂層的多次反射，最后可達(dá)到內(nèi)壁上具有均勻分布的照度。并且該照度較入射光通量除以球內(nèi)壁面積的照度值大得多（可提高信噪比）。積分球上的總開孔面積應(yīng)盡可能小，把積分球的直徑做得比較大。2/4/202334§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用1積分球及其應(yīng)用用途：12345a）光接收器b）均勻亮物面c）球形平行光管1-硒光電池2-光源3-開孔塞子4-牛角形消光管5-準(zhǔn)直物鏡帶有準(zhǔn)直物鏡、燈泡和黑、白塞子的積分球體稱為球形平行光管2/4/202335§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用2顏色的測(cè)量方法和儀器**顏色的測(cè)量必須建立在現(xiàn)代色度學(xué)的基礎(chǔ)之上。任何測(cè)色儀器只要能給出與CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)完全一致的三刺激值，該儀器就認(rèn)為是準(zhǔn)確的，而不論它是否能真正給出物體呈現(xiàn)在觀察者眼里的色刺激外貌。測(cè)色的方法分類：2/4/202336§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用2顏色的測(cè)量方法和儀器①色度計(jì)光電色度計(jì)可以由儀器的響應(yīng)值直接得到顏色的三刺激值。光電色度計(jì)由照明光源、校正濾光器、探測(cè)器組成。關(guān)鍵問題是設(shè)計(jì)修正照明光源和探測(cè)器光譜特性的校正濾光器。為了模擬標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者在標(biāo)準(zhǔn)照明體下觀察物體顏色特性，色度儀器的總光譜靈敏度必須符合盧瑟條件。盧瑟條件是校正濾光器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，以公式表示如下儀器內(nèi)部光源的光譜功率分布為比例常數(shù)校正濾光器的光譜透射比探測(cè)器的光譜靈敏度選定CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)照明體的光譜功率分布標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的光譜三刺激值比對(duì)下式：知道：儀器的各個(gè)探測(cè)器所測(cè)得的電信號(hào)值就正比例于物體顏色的三刺激值。核心問題：濾光器的設(shè)計(jì)2/4/202337§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用2顏色的測(cè)量方法和儀器①色度計(jì)光電色度計(jì)有四個(gè)探測(cè)器和三個(gè)探測(cè)器之分。因?yàn)?/p>

CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值曲線2/4/202338§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用2顏色的測(cè)量方法和儀器①色度計(jì)基本結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)：方便現(xiàn)場(chǎng)使用準(zhǔn)確度不高常用于比較兩種顏色積分球XYZ透射樣品平衡用光電管反射樣品Y光源光電色度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)圖2/4/202339§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用2顏色的測(cè)量方法和儀器②測(cè)色分光光度計(jì)利用測(cè)色分光光度計(jì)可以測(cè)量物體的透射色和反射色。原理：這類儀器不是直接測(cè)量顏色的三刺激值，而是測(cè)量物體的光譜反射率或光譜透射特性，再用前述的CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的光譜三刺激值，利用公式計(jì)算求得被測(cè)顏色的三刺激值。與色度計(jì)方式測(cè)色比較，其特點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確度高，儀器復(fù)雜和昂貴，數(shù)據(jù)處理也較復(fù)雜

2/4/202340§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用M6M1D2WICHS1M3G1G2M2M4M5M7M8M10M9M11M12M13M15M14M16PbSPMT試樣室U-3400型分光光度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)原理圖AS2S3PWI-碘鎢燈D2－重氫燈

CH－機(jī)械遮光器S1,S2,S3-狹縫M－反射鏡（M7,M9－柱面鏡，M8－玻璃調(diào)制盤）

P－色散棱鏡G1,G2－光柵PbS－硫化鉛探測(cè)器PMT－光電倍增管2/4/202341§2-3色度的測(cè)試方法和應(yīng)用3測(cè)色應(yīng)用例——有色光學(xué)玻璃的色度測(cè)量首先應(yīng)測(cè)量出它的光譜透射比數(shù)據(jù)；

根據(jù)前面介紹的CIE色度計(jì)算方法，計(jì)算出在某種光源照射下的顏色三刺激值和色品坐標(biāo)；并進(jìn)一步地可以得到描述顏色的色品特征的兩個(gè)指標(biāo)，即主波長和色純度。計(jì)算例參見書上的例子。2/4/202342§2-5光學(xué)系統(tǒng)透過率測(cè)試技術(shù)2/4/202343§2-5光學(xué)系統(tǒng)透過率測(cè)試技術(shù)概述光學(xué)系統(tǒng)的透過率反映了經(jīng)過該系統(tǒng)之后光能量的損失程度，是系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。光能量損失，亮度將降低；光譜特性變壞；產(chǎn)生雜散光；彩色還原效果變差。2/4/202344§2-5光學(xué)系統(tǒng)透過率測(cè)試技術(shù)定義：光學(xué)系統(tǒng)的透過率

光學(xué)系統(tǒng)的光譜透過率光學(xué)系統(tǒng)的白光透過率考慮照明光源、光學(xué)系統(tǒng)、接收器的總的透過率出射的光通量

入射的光通量

2/4/202345§2-5光學(xué)系統(tǒng)透過率測(cè)試技術(shù)1．望遠(yuǎn)系統(tǒng)透過率的測(cè)量1234561-小孔光闌2-平行光管3-可變光闌4-被測(cè)望遠(yuǎn)鏡5-檢流計(jì)6-積分球望遠(yuǎn)系統(tǒng)透過率測(cè)量光路圖望遠(yuǎn)系統(tǒng)的白光透過率為“實(shí)測(cè)”讀數(shù)“空測(cè)”讀數(shù)測(cè)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的光譜透過率，將照明光源換成單色光即可，并在規(guī)定波長范圍內(nèi)按一定波長間隔逐點(diǎn)進(jìn)行透過率測(cè)量2/4/2