光电积分法是怎么测颜色的？有什么优劣？

光电积分法是在整个测量波长范围内，对被测物体颜色的光能量进行一次性积分测量，直接得到三刺激值X、Y、Z，再计算出样品的色品坐标等参数。因此，该方法又称为三刺激值法。本文对光电积分法测色原理及测色优劣做了介绍。

光电积分法的测色原理：

光电积分法不是测量某一波长的色度值，而是在整个测量波长区间内，通过积分测量测得样品的三刺激值X、Y、Z，再由此计算出样品的色品坐标等参数。传统的方法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）。这样需要三个光探测器接收光刺激，同时就能用一次积分测量出样品的三刺激值X、Y、Z。滤光片须满足卢瑟条件，以精确匹配光探测器。在实际的滤色修正中，由于色玻璃的品种有限，又存在一定的带宽，所以不可能完全符合卢瑟条件，只能近似符合。

而随着探测器技术的发展，彩色摄像器件的技术成熟，现在的某些探测器可以同时接收彩色信号三刺激值R、G、B，但由于不同的探测器对R、G、B具体波长的定义不同，彩色探测器件的动态范围有限等问题，使得这种测量也很难达到很高的精确度。

一般的光电积分式仪器由光源、探测器、数据处理器和输出单元四部分组成。光电积分式仪器直接测量出色源的三刺激值和色品坐标的误差相对较大，而测量两个色源之间的色差的精度相对较高，因而又被称为色差计。

光电积分法的测色优劣：

光电积分法是对被测颜色光谱能量通过一定的公式积分测量，通过将光电探测器的光谱响应将其匹配成所需要的标准色度下的三刺激值曲线或是某一特定光谱响应函数，之后对所接收到的能量积分处理。这个方法不是直接测量出某一波长的色刺激值，而是在整个波长范围内，通过积分测量直接记录被测样品的三刺激值，再由此计算出色品坐标。这种方法的优点在于检测灵敏、速度快，精确度高。而缺点在于无法测出颜色具体的光谱成分。

模板法是用固定的模板将光探测器的光谱特性与CIE 三刺激值匹配，使其能够满足卢瑟条件。但是这种方法要求色度计结构复杂，成本也比较高，所以至今还没有得到广泛的应用。滤色片法是现在工业生产中广泛应用的，是利用有色玻璃片的相关组合来实现卢瑟条件，这种方法器件简单成本较低，应用比较广泛。

光电法测色仪器的最大瓶颈在于光探测器的光谱匹配精度，因为有色玻璃的品种有限，就导致光谱匹配在某些波长上存在一定的误差，同时，由于测量光探测器的灵敏度也存在一定误差。所以我们说在进行光谱匹配的计算和制造过程中，实际的光谱响应都存在或大或小的差异。为了提高仪器的测色准确性，一般情况下用与被测光源相类似的标准光源来对仪器进行校正。如果测色仪器的三色光谱曲线匹配不理想，在测量不同光谱特性的光源时必然导致一定的测量误差。

由此可见，普通的光电积分式测色仪器虽然能够准确地测出两个类似光谱功率分布的色源之间的差异，但在测定色源三刺激值、色品坐标的过程中，其绝对精度却一定的局限性。

光电积分法测色仪器的发展现状：

光电积分式测色仪的接收器部分是与人眼锥状细胞相对应的三个敏感器，分别接收红、绿、蓝三种颜色的反射光，从而直接得到物体表面颜色的三刺激值x，y和Z，通过微型计算机的计算还能转换到别的色空间，但得到的颜色参数也是很有限的。其光探测器一般为硅光电二极管，如果对仪器灵敏度要求很高，也可采用光电倍增管。

光电积分式测色仪的测色精度很大一部分取决于其设备中滤光片的匹配精度[7]。然而由于滤光片加工原料的限制，加工工艺也非常复杂并具有不确定性，所以滤光片与滤光片之间往往存在着一定的光谱匹配误差，这也使得光电积分式测色仪在测量颜色时存在着偏差。这种偏差在测量不同样品的颜色时显得尤为显著，且基本不能保证台间一致性，测量时如果不能保证使用同一台测色仪器，那么其测量得到的颜色数据基本没有意义。所以，光电积分式测色仪在测色性能上有着很大的局限性，但是它也有着价格低、灵活轻便、操作简单等优点。