颜色测量方法之光电积分测色法和光谱光度测色法

对颜色进行量化是色度学一项重要的研究内容，而测色仪器是量化颜色的重要工具，根据测色仪器获取颜色三刺激值方式的不同，颜色测量可以分为光电积分测色法和光谱光度测色法。本文对光电积分法和光谱光度测色做了详细的介绍。

光电积分测色法：

光电积分测色法是利用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件（探测器），直接测量色源（包括光源色或物体色）的三刺激值或色度坐标的方法，采用这种方法设计的测色仪器称为光电积分测色仪。设计光电积分测色仪的关键是把探测器的光谱响应特性修正成符合CIE标准色度观察者的光谱三刺激值曲线。

光电积分测色仪一般采用三个或四个探测器来获得被测色的三刺激值。在仪器设计时必须考虑探测器的修正。其中三个探测器的修正分为两种情况：一种是将三个探测器的曲线分别修正成下图所示的形状；另一种是将其曲线分别修正成图中x（λ）y（λ）z（λ）的形状，认为x（λ）和z（λ）的曲线形状是相同的。经过修正后的探测器可以通过元件本身电光积分直接获得被测色的三刺激值。

光电积分测色仪必须经过定标校准才能测量色源。获得物体颜色的三刺激值后，就可以通过下式得到物体色的色度坐标：

在实际的探测器修正中，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。使用该类测色仪能准确地测出色源本身的三刺激值和色度坐标是十分困难的，但是它能准确地测出两个具有类似光谱功率分布的色源之间的差别，由此可以方便地设计成色差计。

光谱光度测色法：

光谱光度测色法又称分光光度法，光谱光度测色法是通过对物体色光谱光度测量，测得其颜色刺激函数φ（λ），进而通过计算得出物体色的三刺激值和色度坐标的方法。光谱光度测色法在色度学中具有重要的意义，它是实现高准确度色测量、对光电积分测色仪器进行精确定标，或建立色度标准的必要方法。

光谱光度测色仪至少必须包括以下两个部分；第一，单色仪，它把光源的复合辐射分展成所要求的单色光束。根据所用色散元件的不同，常用的单色仪有棱镜单色仪和衍射光栅单色仪。第二，探测器，它对被分展出的单色辐射功率加以定量的测量。光电管和光电倍増管是光谱光度测色仪中常用的光谱辐射探测器，它们能将光辐射能（功率）转变为电能（功率），从而记录或比较辐射通量的大小。

获得物体颜色刺激函数后，三刺激值的计算方法是用颜色刺激函数φ（λ）分别乘以CIE光谱三刺激值，并在整个光谱范围内分别对这些乘积进行积分。在实际计算中用求和代替积分，其表达式为：

式中φ（λ），对于照明体或光源是它们的相对光谱功率分布，即：φ（λ）=S（λ）；对于物体色，φ（λ）是照明体或光源的相对光谱功率分布S（λ）与物体的光谱透过率τ（λ）、或物体的辐亮度因数β（λ）、或物体的光谱反射率ρ（λ）的乘积。常数K和K0为调整因子，它是将照明体（或光源）的Y值调整为100。获得物体颜色的三刺激值后，可由下式转换得到物体的色度坐标：