光柱镭射纸颜色测量方法的比较

李双劲+王灵芳+黄敏

光柱镭射纸凭借炫丽的亮彩虹效果而受到包装印刷行业的青睐，特别是在烟、酒和化妆品等包装领域得到了广泛应用。在采用光柱镭射纸进行印刷之前，技术人员首先需要确定同一批次或不同批次光柱镭射纸的颜色是否一致，但光柱镭射纸炫丽的亮彩虹效果给测量带来了一定的困扰，不同颜色测量仪器的颜色测量结果具有很大的差异性，且重复性也较差。因此，目前印刷企业常采用目视观察法对光柱镭射纸的彩虹光柱和色差进行比较，但目视观察法往往会受到主观因素的影响，稳定性和一致性差。为此，寻求一种客观的测量方法迫在眉睫。

本文以3种不同测量条件的分光光度计X-Rite 7000A、X-Rite MA68Ⅱ和X-Rite SpectroEye为例，对光柱镭射纸的颜色测量方法进行探析，帮助印刷企业把好质量关。

不同颜色测量仪器的测量条件

X-Rite 7000A积分球式分光光度计采用漫反射光源照射，在某一固定角度接收输出光，如图1a所示。该仪器有包含镜面反射（SCI）和排除镜面反射（SCE）两种测量条件，还有圆形大测量孔径（LAV）和椭圆形小测量孔径（SAV）可供选择，颜色测量模式如表1所示。其中，大孔径的直径为25.4mm，小孔径的尺寸为7.5mm×10mm。

X-Rite MA68Ⅱ多角度分光光度计光源的照射方向与被测样品法线的夹角为45°，接收方向与镜面反射光的夹角分别为15°、25°、45°、75°和110°，如图1b所示。

X-Rite SpectroEye分光光度计采用环形光源照射，光源与被测样品的夹角为45°，接收角度为0°，如图1c所示。

为统一比较，3种颜色测量仪器选用的光谱测量范围为400～700nm，光谱采样间隔为10nm。

光柱镭射纸的颜色测量

由于光栅的衍射作用，光柱镭射纸在不同观察角度可呈现彩虹光柱的效果（如图2所示），其中标注的L为某一方向光柱镭射纸上两条相邻光柱的间隔。

为方便比较，在颜色测量时，按照平行光柱方向（X方向）和垂直光柱方向（Y方向）来划分一张光柱镭射纸，随后如图3所示取不同的测量采样点。其中，A、B、C、D、E为X方向上的采样点编号，1～11为Y方向上的采样点编号。这样，不同采样点即可用字母和数字的组合来表示，如A-3、C-7、D-2、E-9等。

颜色测量结果比较分析

以相邻两条光柱为基准，在光柱镭射纸的X方向和Y方向上分别进行测量，测量值为CIE1976L*a*b*色度空间下的L*、a*、 b*值，随后分别比较3种仪器的颜色测量结果。需要注意的是，在沿X方向和Y方向上的采样位置进行测量时，须保证分光光度计和光柱镭射纸的平面夹角保持不变。

1.X-Rite 7000A的测量结果

由于X-Rite 7000A采用漫反射光源照射，因此其探测到的光谱反射曲线几乎是一条直线，即测到的是中性色，如图4所示。

从实验结果来看，在模式1下，包含镜面反射光（SCI）大孔径（LAV）所探测到的光谱信息更为稳定。其中，X方向上的色度值较为一致，以每条光柱的第一个测量点为参照，平均色差为0.23，最大色差为0.54；在相邻两条光柱之间，沿Y方向测量时，以第一个测量点为参照，平均色差为0.94，最大色差为1.78，Y方向上采集到的色度值围绕非彩色中性灰点[a*，b*]=[0，0]呈现周期性变化，同时，a*值和b*值随Y方向采样位置的变化而变化，且满足线性关系。

2.X-Rite MA68Ⅱ的测量结果

根据光栅衍射原理，不同探测角度对应不同衍射角度，对可见光范围内不同波段响应的光谱能量也不尽相同，如图5所示。在相同的探测角度上，X方向上的光谱反射能量较为一致（如图6所示），而Y方向上的光谱反射能量则存在很大差异（如图7所示），因此X-Rite MA68Ⅱ并不适合光柱镭射纸的颜色测量。然而，结合光栅方程，通过对X-Rite MA68Ⅱ测量的光谱信息进行分析，可以得到光柱镭射纸不同位置的光栅常数和光栅条纹的相对刻划方向。

3.X-Rite SpectroEye的测量结果X-Rite SpectroEye内部采用环形光源45°照射，根据光栅衍射原理，当光栅常数为1μm、衍射角度为0°时，探测到的是波长680nm左右的红光。而实际上，在光柱镭射纸表面任意位置进行测量时，探测到的光谱峰值也在680～700nm之间，只是光谱能量会随采样位置的变化而有所不同。沿X方向测量时，发现光谱曲线具有较好的一致性（如图8所示），有相同的能量分布；而沿Y方向测量时，其光谱能量分布却有较大差异，如图9所示。

通过选用3种不同测量条件的颜色测量仪器对光柱镭射纸进行颜色测量，所得到的颜色测量结果表明：积分球式分光光度计在包含镜面反射（SCI）大孔径（LAV）颜色测量模式下的测量精度较高，比较适合光柱镭射纸的颜色测量；多角度分光光度计适合测量光柱镭射纸的光栅常数和光栅条纹的相对刻划方向；环形光源分光光度则不建议用于光柱镭射纸的颜色测量。endprint