光电积分测色法原理及光电积分法测色仪器

光电积分测色法是颜色测量中常用的一种测色方法，这种方法是用光电积分效应，直接测得颜色的三刺激值。对于光电积分测色法的原理及光电积分测色仪器，许多的朋友不是很了解，本文对此做了详细的介绍，对光电测色仪器知识感兴趣的朋友不妨了解一下！

光电积分测色法含义：

该种方法是利用探测器的光谱响应去匹配CIE标准色度观察者三刺激值曲线，或是利用特定的光谱响应曲线对光功率进行积分测量。通常情况下，探测器的光谱特性需要用适当的滤色片来进行校正，使得滤色片和探测器的组合能很好的匹配三刺激值曲线，即探测器经过滤色片后的响应信号正比于该入射光颜色的三刺激值。此方法为三刺激值色度计测量色度基本原理。

光电积分测色法原理：

光电积分法不是测量某一波长的色刺激值，而是在整个测量波长区间内，通过一次积分测量得到样品的三刺激值X、Y、Z，再由此计算出样品的色品坐标等色度评价参数。由色度学的三个基本方程求得样品颜色的三刺激值X、Y、Z为：

式中，k为归一化系数，而x（λ）、y（λ）、z（λ）是CIE标准色度观察者光谱三刺激值函数，选用不同的标准色度系统如CIE1931或CIE1964，其值也应选用相应不同视场（2°或10°）的光谱三刺激值数据。通常用滤光片覆盖在探测器上，把探测器的相对光谱灵敏度S（λ）修正成CIE推荐的光谱三刺激值x（λ）、y（λ）、z（λ）。滤光片的光谱透射比τx（λ）、τy（λ）、τz（λ）必须满足如下的光谱匹配关系：

上式被称为卢瑟条件。

在测得色样的三刺激值X、Y、Z之后，可以进一步计算出颜色的CIE色品坐标（x，y）、L、a*、b*等色度参数。

光电积分法测色仪器：

光电积分式仪器是模拟人眼的三刺激值特性，用光电积分效应，直接测得颜色的三刺激值。这类仪器使用颜色滤光片，对所用的光电探测器的光谱响应进行滤色修正，使它与CIE标准观察者相一致。同时对照明光源也加以滤色修正，使之符合标准照明体的相对光谱功率分布（实际中均把这两种滤色修正混成一组来设计），光电积分式仪器其总的光学条件应符合卢瑟条件。

在实际的滤色修正中，我们不可能做到仪器完全符合卢瑟条件，只能近似符合。近似的程度决定了仪器的精度。光电积分式仪器在测量原理上存在误差，其精度自然比不上分光式仪器。

这类仪器一般都由光源、探测器、数据处理器和输出单元几部分组成。光源多为稳定性光源，较多使用的是卤素灯。探测器为三个或四个经过滤色修正的硅光电池或光电管。在结构形式上一般有台式和便携式两种。由于光源的光谱功率分布和光电池的光谱灵敏度直接影响到光学模拟的结果，所以它们的稳定性和一致性在仪器制造中是十分重要的。

光电积分式仪器对颜色的绝对测量精度不高，但对颜色的相对测量，尤其对中色差测量还是比较常见的。所以在很多场合中，我们称之为测色色差计。

光电积分式仪器卢瑟条件实现方法：

为了进行光电积分式颜色测量，仪器的三个光探测器的光谱响应必须满足卢瑟条件。能够实现这种要求的方法通常有两种，即模板法和光学滤色片法。

1.模板法

模板法采用模板使光探测器的光谱响应特性与CIE光谱三刺激值函数相匹配，即满足卢瑟条件的要求。下图是模板法光电积分式色度计的光学系统，光源照明测试样品，由试样表面反射的光辐射，通过透镜和棱镜色散成光谱；在光谱面上分别放置X模板、Y模板和Z模板，它们使光接收器对等能光谱的光谱响应，分别与CIE色度匹配函数x

（λ）、y（λ）和 z（λ）成正比；从模板透过的光谱能量，由透镜会聚于光接收器上，即可测出试样的CIE三刺激值X、Y、Z。

2.光学滤色片法

光学滤色片法不采用色散系统和光谱模板，而是利用有色玻璃片的组合来实现卢瑟条件。为使光探测器的相对光谱灵敏度S（λ）符合aE的色度匹配函数x（λ）、y（λ）、z（λ），需要选择合适的滤光片及其厚度，使其光谱透射比τ（λ）与探测器的相对光谱灵敏度S（λ）的组合结果，满足卢瑟条件的要求。下图是采用光学滤色片法实现卢瑟条件的光电积分式色度计的基本构成示意。这种类型的色度计构造简单，成本较低，因此在工业生产中得到广泛的应用。