В этой небольшой статье мы хотели бы продемонстрировать, как влияет оптическая геометрия колориметрических приборов на результаты измерения цветовых координат.

Сравнение сферической и направленной (линейной) геометрий измерения колориметрических приборовВажно отметить, что при рассмотрении цветовых характеристик предметов мы имеем дело не с цветом, а с окраской. Цвет это свойства излучения. При измерении цвета мы не учитываем пространственное распределение излучения. Окраска это свойства предметов определяемое через отраженное излучение, то есть через цвет. В зависимости от фактуры поверхности и направлений света, в различных направлениях отражается излучение различной мощности, а в случае, например, традиционных пигментов и различного спектрального состава. Строго говоря каждый предмет имеет великое множество различных окрасок, в зависимости от того под какими углами наблюдается поверхность предмета. В обычных случаях эти вариации окрасок достаточно близки между собой, поэтому считается, что подобные предметы имеют одинаковую окраску. Но именно по причине того, что окраска связана с индикацией рассеивания отраженного света, результат измерения цветовых координат поверхности зависит от оптической геометрии используемого прибора.

Проиллюстрируем это на наглядном примере. Для демонстрации мы используем два прибора с наиболее распространенными стандартными оптическими геометриями измерения, а именно прибор со сферической геометрией измерения d/8 (спектрофотометр YS3020  от 3nh) и прибор с направленной (или линейной) геометрией измерения 45/0, кольцевой (спектрофотометр YS4560  от 3nh).

При обозначении геометрии измерения первое число относится к углу освещения, а второе — к углу обзора (регистрации отраженного света). Это означает, что в случае 45°/0° свет падает под углом 45° к поверхности измеряемого образца, а светоприёмник получает отраженный свет под углом 0° перпендикулярно к поверхности объекта (рис. 1).

Направленная геометрия измерения – это когда образец освещается под углом 45 градусов, обычно с помощью кольцевого осветителя (то есть со всех сторон под углом 45) градусов. Отраженный свет измеряется по нормали. Направленная геометрия наоборот чувствительна к фактуре поверхности образцов.
В сферических инструментах объект освещается со всех направлений, а датчик получает отражённый свет под углом 8° от поверхности измеренного объекта (рис. 2). Это построение оптической системы получило название «сферы», так как в инструменте используется физическая полая сфера с белой отражающей внутренней поверхностью (обычно покрытой сульфатом бария), которая рассеивает свет во всех направлениях.

Сравнение сферической и направленной (линейной) геометрий измерения колориметрических приборов

У нас имеется цветовой эталон, представляющий собой образец пластика с различным тиснением в разных местах. Надеемся что это на фото это видно.

Сравнение сферической и направленной (линейной) геометрий измерения колориметрических приборов

В данном случае это эталон RAL. Очевидно, что по своему составу (рецептуре пластика) этот образец однородный во всех точках. Мы примем за стандарт гладкую область (область № 1 на картинке) образца, а в качестве образца сравнения возьмем поверхность областей №2 и №3, с различными степенями шероховатости. Далее проведем измерение с помощью двух спектрофотометров – один с линейной, а второй со сферической геометрией, после чего сравним величины цветового различия.

Сначала используем прибор со сферической геометрией измерения. Для сферического прибора мы будем использовать режим включения зеркальной составляющей, то есть весь свет, который отражается поверхностью независимо от углов отражения, будет собираться спектрофотометром.

Измеряем область №1 как стандарт, а далее относительно него области №2 и №3. Вы видите, что цветовое различие (dE) между тисненой и гладкой поверхностью оказалось всего лишь 0,08 для области №2 (средняя шероховатость) и 0,07 для области №3 (сильная шероховатость). То есть, цветового различия практически нет – геометрия прибора нивелирует эти отличия в фактуре поверхностей.

Сравнение сферической и направленной (линейной) геометрий измерения колориметрических приборов

Теперь выполним те же самые измерения с помощью прибора с направленной геометрией. Измеряем область №1 как эталон, а далее относительно нее области №2 и №3. Полученное цветовое различие (dE) между тисненой и гладкой поверхностью составляет уже 3,07 для области №2 (средняя шероховатость) и 5,89 для области №3 (сильная шероховатость). То есть, мы видим, что данная геометрия измерения чувствительна к фактуре поверхности.

Сравнение сферической и направленной (линейной) геометрий измерения колориметрических приборов
Сравнение сферической и направленной (линейной) геометрий измерения колориметрических приборов

Именно поэтому, если приоритетной задачей является контроль внешнего вида изделия, то предпочитают использовать геометрию 45/0, потому что если вы попадаете в допуске на приборе с такой геометрия то, скорее всего, вы будете в допуске и по цветовому тону и по фактуре поверхности. С другой стороны, если главной задачей является расчет цветовой рецептуры, например того же пластика, то чувствительность к фактуре поверхности будет мешать выполнению точного расчета.

Отсюда следуют практические рекомендации по выбору приборов: если преимущественно стоит задача цветового контроля – то следует выбирать прибор с направленной геометрией, а если главной задачей является расчет рецептур окрашивания – то лучше выбирать прибор со сферической геометрии.

Если поверхность образцов всегда однородная и гладкая – для расчета рецептур можно использовать и геометрию 45/0 и сферическую d/8. Например, в полиграфической промышленности для расчета рецептур печатных красок практически повсеместно используются направленная геометрия.

Но, конечно же, каждый случай уникален и это лишь общие рекомендации, а не жесткие правила. Поэтому, если Вам нужна помощь в выборе прибора для контроля цвета – Вы можете обратиться к нам за детальной консультацией и мы обязательно постараемся Вам помочь.

По вопросам приобретения спектрофотометроыnhв и лабораторного оборудования – обращайтесь к официальному представителю 3nh, LamyRheology, Neurtek, TQC Sheen, X-Rite, ATP-Engineering etc. в Украине – компании Текса!