校正滤色器精度的影响因素分析

　　1　引　言

　　目前光学模拟式测色仪器普遍采用光学滤色片法使仪器满足卢瑟条件,由光探测器的输出直接读出三刺激值、色坐标等色参数。所谓卢瑟条件就是要求仪器经过滤色器的校正,使其总光谱特性(光接收器的光谱灵敏度与仪器内部光源的相对光谱功率分布之乘积)与CIE匹配函数成比例。校正滤色器采用有色玻璃由串联方式、并联方式或混朕方式组成而实现卢瑟条件。根据卢瑟条件,校正滤色器的理想光谱透射比

　　式中Sc(λ)为标准照明体的光谱功率分布;x(λ)、y(λ)、z(λ)为CIE标准色度观察者的光谱三刺激值(色匹配函数);S(λ)为测色仪器内部光源的相对光谱功率分布;γ(λ)为仪器探测器的光谱灵敏度;Kx、Ky、Kz为比例系数。

　　式(1)中光源的光谱分布可以选择CIE规定的标准照明体中的任一种,最常用的是A和D65,在灯光下观察的物体常选A照明体;在日光下观察的物体常选D65照明体;CIE推荐作为标准色度观察者的有两种:2°视场的1931标准色度观察者和10°视场的1964补充标准色度观察者。测色仪内部的照明光源通常用白炽灯或卤钨灯,探测器用光电池、光电管等。仪器光源的光谱功率分布、探测器的光谱灵敏度,滤色片材料本身的参数都对会校正滤色器的精度产生影响。另外,校正滤色器的精度在仪器中还会受光学系统的影响:如斜光束、积分球的影响等。

　　2　原始数据准确度的影响

　　原始数据包括照明光源相对光谱功率分布、光探测器的光谱灵敏度、滤色片材料(有色玻璃)单位厚度的光谱透射比等。由式(1)可知,校正滤色器模拟CIE色度系统色匹配函数的准确度(即与卢瑟条件的符合程度)与以上这些原始数据有关。测色仪器所确定的的标准照明体的相对光谱功率分布Sc(λ)是已知的。而测色仪内部光源的相对光谱功率分布S(λ)和光探测器的光谱灵敏度γ(λ)是采用一定方法测得的,得到的数据多少会带有一些误差。测色仪如果用两个探测单元和滤色器的组合分别模拟τx(λ)色匹配函数曲线的两部分τx1(λ)及τx2(λ),加上τy(λ)、τz(λ)模拟曲线,则有四个探测器组成;另一种假定τx(λ)曲线在短波部分的次峰曲线τx1(λ)与τz(λ)曲线相似,这部分由τz(λ)校正滤色器来实现,只要将τz(λ)探测器的信号值按一定比例与τx2(λ)探测器的信号相加就能获得x(λ)之值的读数。这样只要三个探测元件。不管用哪种方案,最终获得的三刺激值总是与CIE色度标准观察者的x(λ)、y(λ)、z(λ)有差异,这除了与以上照明光源相对光谱功率分布和探测器光谱灵敏度测定误差有关外,滤色片单位厚度的透射比是否准确也是个重要因素,因为光谱透射比是由单位厚度光谱透射比和滤色片表面的反射损失求得的。若滤色器第i片滤色片表面反射比为ρi,吸收率为αi,材料厚为Hi,则透射比为