光电积分法及光电积分式测色仪器的设计原理

光电积分法是颜色测量中比较常见的一种方法，它是在整个测量波长区间内通过积分测量所获得的物体的三刺激值，然后由此计算出物体颜色的色品坐标等参数。使用光电积分法的仪器，一般被称为光电积分式测色仪。本文对光电积分法及光电积分式测色仪器的设计原理做了介绍。

光电积分法原理：

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，即卢瑟条件：

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。这类仪器测量速度快，实时性好，也具有适当的测量精度。

光电积分式测色仪器的设计原理：

根据色度学原理，颜色的定量表示是根据这个颜色所占三刺激值的多少确定的，用三刺激值X、Y、Z或X10、Y10、Z10以及相应的色品坐标x、y、z或x10、y10、z10表示。光电积分测色仪器用于测量非荧光物体表面色及色差。仪器由照明系统、探测系统及数据处理系统三大部分组成，其输出结果即为三刺激值X，Y，Z（或X10，Y10，Z10），经计算得出色品坐标x，y或其它色参数。

按CIE所推荐的测色原理，仪器的光谱响应应符合下式的关系：

对于D65/10°：

式中：

S（λ）为仪器光源的相对光谱功率分布；

SD（λ）为标准照明体D65的相对光谱功率分布；

K1、K2、K3为与波长无关的常数；

τx（λ）、τy（λ）、τz（λ）为仪器中滤光片的相对光谱透射比；

x10（λ），y10（λ），z10（λ）CIE1964标准观察者光谱三刺激值；

γ（λ）仪器探测器未加修正滤光器前的相对光谱响应度。

通常把满足光谱响应公式的测色条件称作卢瑟条件。仪器符合卢瑟条件的程度，决定着仪器测色准确度。