顏色的測量，不僅依賴于被測顏色本身的光譜光度特性，還與測量的幾何條件、照明光源的光譜分布等密切相關(guān)。本文介紹了色差儀反射測量的CIE標準照明與觀察幾何條件，感興趣的朋友可以了解一下！

為什么對色差儀的照明與觀察幾何條件進行規(guī)定？

光與材料相互作用時會產(chǎn)生鏡面反射和漫反射，定向透射和散射透射以及光吸收等現(xiàn)象，其中每種現(xiàn)象的特定組合取決于光源、材料的性能及其幾何關(guān)系。

為了便于國際對比，顏色的測量必須在CIE標準照明體或標準光源下選行。由于樣品表面的結(jié)構(gòu)特性不同，同樣的物體在不同方向上會產(chǎn)生不同的反射或透射，因此照明的幾何狀態(tài)對顏色測量結(jié)果會有很大的影響。同時，照明光束的孔徑和測量光束的孔徑大小對顏色測量的結(jié)果也有影響，這些幾何參數(shù)稱為照明與觀察條件，可見，為了交流，比較顏色測量的結(jié)果，必須嚴格規(guī)定照明與觀察的幾何條件。

色差儀反射測量的CIE標準照明與觀察幾何條件類型：

為了提高測量精度和統(tǒng)一測量方法，國際照明委員會（CIE）于1971年正式推薦了四種測量反射色的標準照明觀測條件，分別為垂直/45°（0/45）、45/垂直（45/0）、垂直/漫射（0/d）、漫射/垂直（d/0）。當(dāng)照明觀測條件為0/45、45/0及0/d時所測得的數(shù)值稱為光譜輻亮度因數(shù)，記作，β0/45，β45/0，β0/d，而在0/d條件下測得的數(shù)值稱為光譜反射比ρ。為了便于討論和選擇，可將各種不同照明與觀察條件減少成三種最普遍的幾何條件，即漫射照明、8°觀察角、包括鏡面反射成分（縮寫d/8:i），漫射照明、8°觀察角、消除鏡面反射成分（縮寫d/8：e），以及45環(huán)形照明、垂直觀察（縮寫45/0：c）。CIE推薦了三種測量透射色的標準照明觀測條件，分別為垂直/垂直（0/0）、垂直/漫射（0/d）、漫射/漫射（d/d），測量得到的透射比分別稱為規(guī)則透射比、漫透射比、雙漫射比。測量結(jié)果必須說明所采用的測量條件。具體如下：

1.垂直/45°（符號為0/45）

如下圖所示，以垂直于樣品表面的方向照明，照明光束的光軸與樣品法線之間的夾角不應(yīng)超過10°，在與樣品表面法線成（45+2）°角的方向上測量，照明光更和測量光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過8°。

(2）45°/垂直（符號為45/0）

如下圖所示，照明光束的光軸方向與樣品法線成（45+2）°角，測量方向的光軸和樣品法線之間的夾角不應(yīng)超過10°照明光束和測量光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過8°。

（3）垂直/漫射（符號為0/d）

如下圖所示，照明光束的光軸和樣品法線之間的夾角不超過10°，從樣品反射的輻射通量用積分球收集。照明光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過5°，積分球直徑可以任意選擇，但其開孔總面積不應(yīng)大于積分球總表面積的10%。

（4）漫射/垂直（符號為d/0）

如下圖所示，通過積分球漫射照明樣品，樣品的法線與測量光束的光軸之間的夾角不應(yīng)超過10°。積分球直徑可以任意選擇，但其開孔面積不應(yīng)超過積分球總表面積的10%，測量光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過5°。

對于d/0和0/d的照明與觀察條件，可以利用積分球的光澤陷阱來消除反射光中的規(guī)則反射，所以在設(shè)計儀器時，應(yīng)說明光澤陷阱的位置、尺寸和形狀。如果需要測量包括規(guī)則反射在內(nèi)的反射光。在0/d條件下不應(yīng)使照明光束嚴格地垂直于樣品表面。同樣，在d/0條件下，測量光束不應(yīng)嚴格地垂直于樣品的表面。

CIE規(guī)定，當(dāng)照明與觀察幾何條件為0/45，45/0及d/0時，所測得的數(shù)值稱為光譜輻亮度因數(shù)，記作：β0/45、β45/0、βd/0，而在0/d條件下測得的數(shù)值稱為光譜反射比。

色差儀反射測量的CIE標準照明與觀察幾何條件怎么選？

CIE標準照明與觀察幾何條件同實際環(huán)境或暗室中觀察物體時所看到的可能不一致。首先，CIE標準幾何條件將紋理均化了，紋理是決定試樣外貌的個重要因素，它對色差有很大的影響，因此實際計算紋理的方式不可能與儀器測量的空間均化相等。其次，大多數(shù)照明是定向成分與漫射成分的組合，可是CIE的標準幾何條件要么提供定向組分，要么提供漫射組分。

上述矛盾在某些情況下可以得到緩解。對于漫射材料，無論是用定向照明還是漫射照明，它們看起來都是一樣的，因為其表面的一次反射在所有觀察角均勻發(fā)散。因此，當(dāng)人們在觀察漫射材料時，幾何條件的選擇就不再重要了，不同的幾何條件產(chǎn)生幾乎一致的結(jié)果，并且與目視測量極其相近。對于高光澤材料，其表面形成了一個易于劃出界限的鏡面反射，所以觀察者可通過旋轉(zhuǎn)樣品，以除去鏡面反射組分。如果樣品放置在光暗室的底面，并以45°角觀察，則光暗室的后部應(yīng)該襯上黑色的天鵝絨。這樣，當(dāng)人們測量高光澤材料時，可以選用漫射照明，不含鏡面反射的d/8或環(huán)形照明且軸向觀察的45/0等幾何條件，它們將得到相同的結(jié)果，并且與目視測量密切相關(guān)。因為在這兩種情況下，被測表面的次反射都消除了。

對于表面的一次反射性能介于高光澤和高漫射之間的試樣，它的色貌取決于照明的幾何條件。如果能改變定向和漫射組分的比例，并保持顏色和照明強度不變，那么可以觀察到這些材料的明度和彩度將發(fā)生改變。這時，優(yōu)先選擇CIE幾何條件45/0由于積分球開孔的尺寸沒有標準化（只有與積分球總表面積的相對限制）.因此采用不含鏡面反射組分的d/8幾何條件的儀器測量，其相互之間缺少致性。然而，當(dāng)降低定向靈敏度成為關(guān)鍵時（如測量紡織物和顆粒時），應(yīng)該在上述兩種幾何條件下旋轉(zhuǎn)樣品，并對測量結(jié)果進行比較，在很多情況下，減少定向靈敏度比保證儀器測量之間的一致性更為重要。