光柱鐳射紙顏色測(cè)量方法的比較

李雙勁+王靈芳+黃敏

光柱鐳射紙憑借炫麗的亮彩虹效果而受到包裝印刷行業(yè)的青睞，特別是在煙、酒和化妝品等包裝領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在采用光柱鐳射紙進(jìn)行印刷之前，技術(shù)人員首先需要確定同一批次或不同批次光柱鐳射紙的顏色是否一致，但光柱鐳射紙炫麗的亮彩虹效果給測(cè)量帶來了一定的困擾，不同顏色測(cè)量儀器的顏色測(cè)量結(jié)果具有很大的差異性，且重復(fù)性也較差。因此，目前印刷企業(yè)常采用目視觀察法對(duì)光柱鐳射紙的彩虹光柱和色差進(jìn)行比較，但目視觀察法往往會(huì)受到主觀因素的影響，穩(wěn)定性和一致性差。為此，尋求一種客觀的測(cè)量方法迫在眉睫。

本文以3種不同測(cè)量條件的分光光度計(jì)X-Rite 7000A、X-Rite MA68Ⅱ和X-Rite SpectroEye為例，對(duì)光柱鐳射紙的顏色測(cè)量方法進(jìn)行探析，幫助印刷企業(yè)把好質(zhì)量關(guān)。

不同顏色測(cè)量儀器的測(cè)量條件

X-Rite 7000A積分球式分光光度計(jì)采用漫反射光源照射，在某一固定角度接收輸出光，如圖1a所示。該儀器有包含鏡面反射（SCI）和排除鏡面反射（SCE）兩種測(cè)量條件，還有圓形大測(cè)量孔徑（LAV）和橢圓形小測(cè)量孔徑（SAV）可供選擇，顏色測(cè)量模式如表1所示。其中，大孔徑的直徑為25.4mm，小孔徑的尺寸為7.5mm×10mm。

X-Rite MA68Ⅱ多角度分光光度計(jì)光源的照射方向與被測(cè)樣品法線的夾角為45°，接收方向與鏡面反射光的夾角分別為15°、25°、45°、75°和110°，如圖1b所示。

X-Rite SpectroEye分光光度計(jì)采用環(huán)形光源照射，光源與被測(cè)樣品的夾角為45°，接收角度為0°，如圖1c所示。

為統(tǒng)一比較，3種顏色測(cè)量儀器選用的光譜測(cè)量范圍為400～700nm，光譜采樣間隔為10nm。

光柱鐳射紙的顏色測(cè)量

由于光柵的衍射作用，光柱鐳射紙?jiān)诓煌^察角度可呈現(xiàn)彩虹光柱的效果（如圖2所示），其中標(biāo)注的L為某一方向光柱鐳射紙上兩條相鄰光柱的間隔。

為方便比較，在顏色測(cè)量時(shí)，按照平行光柱方向（X方向）和垂直光柱方向（Y方向）來劃分一張光柱鐳射紙，隨后如圖3所示取不同的測(cè)量采樣點(diǎn)。其中，A、B、C、D、E為X方向上的采樣點(diǎn)編號(hào)，1～11為Y方向上的采樣點(diǎn)編號(hào)。這樣，不同采樣點(diǎn)即可用字母和數(shù)字的組合來表示，如A-3、C-7、D-2、E-9等。

顏色測(cè)量結(jié)果比較分析

以相鄰兩條光柱為基準(zhǔn)，在光柱鐳射紙的X方向和Y方向上分別進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量值為CIE1976L*a*b*色度空間下的L*、a*、 b*值，隨后分別比較3種儀器的顏色測(cè)量結(jié)果。需要注意的是，在沿X方向和Y方向上的采樣位置進(jìn)行測(cè)量時(shí)，須保證分光光度計(jì)和光柱鐳射紙的平面夾角保持不變。

1.X-Rite 7000A的測(cè)量結(jié)果

由于X-Rite 7000A采用漫反射光源照射，因此其探測(cè)到的光譜反射曲線幾乎是一條直線，即測(cè)到的是中性色，如圖4所示。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，在模式1下，包含鏡面反射光（SCI）大孔徑（LAV）所探測(cè)到的光譜信息更為穩(wěn)定。其中，X方向上的色度值較為一致，以每條光柱的第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)為參照，平均色差為0.23，最大色差為0.54；在相鄰兩條光柱之間，沿Y方向測(cè)量時(shí)，以第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)為參照，平均色差為0.94，最大色差為1.78，Y方向上采集到的色度值圍繞非彩色中性灰點(diǎn)[a*，b*]=[0，0]呈現(xiàn)周期性變化，同時(shí)，a*值和b*值隨Y方向采樣位置的變化而變化，且滿足線性關(guān)系。

2.X-Rite MA68Ⅱ的測(cè)量結(jié)果

根據(jù)光柵衍射原理，不同探測(cè)角度對(duì)應(yīng)不同衍射角度，對(duì)可見光范圍內(nèi)不同波段響應(yīng)的光譜能量也不盡相同，如圖5所示。在相同的探測(cè)角度上，X方向上的光譜反射能量較為一致（如圖6所示），而Y方向上的光譜反射能量則存在很大差異（如圖7所示），因此X-Rite MA68Ⅱ并不適合光柱鐳射紙的顏色測(cè)量。然而，結(jié)合光柵方程，通過對(duì)X-Rite MA68Ⅱ測(cè)量的光譜信息進(jìn)行分析，可以得到光柱鐳射紙不同位置的光柵常數(shù)和光柵條紋的相對(duì)刻劃方向。

3.X-Rite SpectroEye的測(cè)量結(jié)果X-Rite SpectroEye內(nèi)部采用環(huán)形光源45°照射，根據(jù)光柵衍射原理，當(dāng)光柵常數(shù)為1μm、衍射角度為0°時(shí)，探測(cè)到的是波長680nm左右的紅光。而實(shí)際上，在光柱鐳射紙表面任意位置進(jìn)行測(cè)量時(shí)，探測(cè)到的光譜峰值也在680～700nm之間，只是光譜能量會(huì)隨采樣位置的變化而有所不同。沿X方向測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)光譜曲線具有較好的一致性（如圖8所示），有相同的能量分布；而沿Y方向測(cè)量時(shí)，其光譜能量分布卻有較大差異，如圖9所示。

通過選用3種不同測(cè)量條件的顏色測(cè)量儀器對(duì)光柱鐳射紙進(jìn)行顏色測(cè)量，所得到的顏色測(cè)量結(jié)果表明：積分球式分光光度計(jì)在包含鏡面反射（SCI）大孔徑（LAV）顏色測(cè)量模式下的測(cè)量精度較高，比較適合光柱鐳射紙的顏色測(cè)量；多角度分光光度計(jì)適合測(cè)量光柱鐳射紙的光柵常數(shù)和光柵條紋的相對(duì)刻劃方向；環(huán)形光源分光光度則不建議用于光柱鐳射紙的顏色測(cè)量。endprint