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北京市朝陽区望京園601号悠楽匯E座1209室
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実験の背景
比色法は試料が光の強度と波長を吸収、透過または反射することによって物体の色を定量化する測定方法である。通常はRGB(赤-緑-青)で表示されますが、HEXとL*a*b*で表示することもできます。

L*a*b*色空間は当初、国際照明委員会(CIE)が定義したもので、L*は黒(0)から白(100)までの輝度を定義し、a*は緑(−128)から赤(+127)までの輝度を定義し、b*は青(−128)から黄色(+127)までの輝度を定義した。L*a*b*いずれの値の単位変化も視覚的に知覚される色変化に対応する。
実験目的

図1:実験用の白い参考瓦
ペイントサンプル
左から:白参考瓦、青灰燼色、梅林長衣色、土壌深部色、ゴンドラ色、クローバー色、ミント色、冷たい青草色、緑水色、鳳凰涙色、ミント霧色、極地白、歯白、夏灰色
本実験は13種類の異なる塗料サンプルのL*a*b*色空間値を測定することを目的とし、2つの紫類サンプル(「青灰燼色」と「梅林長衣色」)、2つの茶色類サンプル(「土壌深部色」と「ゴンドラ色」)、3つの白色類サンプル(「極地白色」、「歯白色」と「夏灰色」)と6つの緑色類サンプル(「四つ葉草色」、「ミント色」、「冷青草色」、「緑水色」、「鳳凰涙色」と「ミント霧色」)を含む。白基準瓦は白基準材料として使用され、測定は可視(VIS)スペクトル範囲で行われる。
じっけんき
実験で使用した分光計はアバスペック-ULS2048CL-EVO汎用分光計として、吸光度測定、反射率測定だけでなく、色測定にも使用できます。これは私たちの強力なAS-7010回路基板を採用し、USB 3.0通信インタフェースを提供し、データ伝送速度はUSB 2.0より10倍速い。
実験に使用した光源はアバライト-XE-HP6 wのパワーを持つ高出力パルスキセノンランプ光源。この光源は小型で、システムに統合して使用するのに最適である。

図2:実験測定機器
本実験で使用したその他の付属品:反射測定と色測定の白基準としての白基準瓦(WS-2)、積分球と分光計を接続するための200ミクロンコアの反射プローブ(FCR−7 UVIR 200−2−BX)、プローブホルダ(RPH−1)は、プローブを45度の角度に保持する、AvaLight-XE-HPをAvaSpec-ULS 2048 CL-EVOに接続し、スキャンの点滅を制御し、光源に電力を供給することができる特製インタフェースケーブル。
実験方法
すべてのサンプルは金物店で販売されているペンキのサンプルで、太陽の光によって色が変化しないように引き出しに保管されています。反射プローブはステントに取り付けられ、ペンキサンプルごとに個別に配置され、サンプルと一定の測定距離を維持し、白色基準瓦を測定する際に同じ距離を維持して実験の一貫性を確保した。

図3:クローバー色のペイントサンプル
色測定モードでのスクリーンショット
データ解析モジュールは、AVANTESのカスタムパッケージAvaSoftの2つのモードを使用しています。
最初のモードは、AvaSoft-Allに含まれるか、単一のモジュールとして含まれる色測定モードです。このモードは色測定のために設計され、L*、a*、b*、X、Y、Zなどのパラメータ、およびdL、da、dbとdEを測定することができる。測定グラフはリアルタイムでサンプルL*a*b*を表示し、dL、da、dbとdE測定のために個別の参照色を設定することもでき、すべてのデータをExcelまたは文書ドキュメントに保存することができる。
第2のモードは反射率測定モードである。このモードは、反射アプリケーション用に設計されています。本実験では白参考として白参考瓦を用いた。積分時間を50 ms、平均回数を10、光源の走査ごとの点滅回数を5回に設定した(積分時間は測定した光量を増加または減少させ、結果のスペクトルの全体的な大きさに影響を与えるように調整することができる。平均回数が10は得られたスペクトル値が10の値で平均した結果を示し、スペクトル結果の値をより一致させることができる。)
実験結果
以下に、Scopeモードにおけるサンプルのスペクトル、サンプルの反射スペクトル、および色測定モードにおける各サンプルのデータを示す。

図4:すべてのペンキサンプルのScopeモードでのスペクトル、スペクトル線色はペンキサンプル色に対応する
単一のScopeモードは色を測定するのに適していないことは明らかである。白色系塗料サンプルのScopeモードは強度が高く、茶色系塗料サンプルの強度は低いが、紫色系塗料サンプルの強度は緑色系塗料サンプルの間にあり、各サンプルのスペクトル線に色が表示されていなければ区別が難しい。

図5:すべての塗料サンプルの反射率モードにおけるスペクトル、スペクトル線色はサンプル色に対応する
反射率パターンが提供するスペクトル情報はずっと豊富で、白色サンプルは可視スペクトル上で高い反射率を持ち、緑色サンプルの可視スペクトル上の反射率は中から低まで様々であるが、緑色領域では反射率が上昇し、紫色サンプルは青紫色領域で反射率が高く、茶色サンプルは可視スペクトル上で低い反射率を持っている(図5)。

表1:すべての塗料サンプルと白の参考瓦
色測定モードにおけるL*a*b*データ
各サンプルのL*a*b*色空間値を表1に示す。
紫色系塗料サンプルのL*値は相対的に低く、明るさが暗いことを示している。a*値は正のb*値は負で、赤と青の混合が紫であることを示しています。
茶色系塗料サンプルのL*値はより低く、紫色サンプルよりも暗いことを示しています。a*値がゼロに近いことは、緑色と赤色の混合が非常に均一であることを示し、正のb*値はサンプルの黄色が青色より多いことを示し、これらは典型的な茶色の正確な説明である。
緑色系塗料サンプルのL*値(40.46〜79.52)とb*値(−0.53〜16.3)の範囲は広いが、すべてのサンプルのa*値は負(−9.77〜−40.8)であった。これらの負のa*値は、各サンプル中の緑が赤よりも多いことを示している。
最後に、白色系塗料サンプルはすべて100に近い高いL*値を示し、それが高輝度を持っていることを示し、a*とb*値はゼロに近く、緑色、赤色、青色と黄色が均一に混合されていることを示し、これは白色が可視スペクトル中のすべての色の組み合わせであることと一致している。歯白色のb*値はやや高く、他の2種類の白色塗料サンプルに比べて黄色寄りであることを示している。
実験的結論
本実験はAvaSoft反射率測定モードと色測定モードを用い、反射率測定モードはサンプルの広範なスペクトル概念を提供し、色測定モードはL*a*b*色空間の定量値を提供する。

実験で使用した分光計はAvaSpec-ULS 2048 CL-EVOであり、その応用分野は広く、吸光度と反射率測定及び本実験で示した色測定に適している。実験中の光源はAvaLight-XE-HPであり、高電力または統合アプリケーションを必要とするのに適している。