Haben Sie Referenzen für die Äquivalenz von CIE inversen Instrumentengeometrien?

FAQ: ".... das Schema des Messprinzips zeigt eine andere Art von Licht (Lichtquelle -> Probe -> Kugel -> Detektor) als unser Blick (Lichtquelle -> Kugel -> Probe -> Detektor). Können Sie mir bitte den Unterschied zwischen den beiden Konstruktionen und den Unterschied zwischen den beiden Messergebnissen erklären?"

Dies beschreibt das Konzept der Äquivalenz inverser Geometrien für Farbmessgeräte in der Reflexion, bei dem die Lichtquelle -> Kugel -> Probe -> Detektor in einer CIE diffusen d:8 Geometrie der Lichtquelle -> Probe -> Kugel -> Detektor einer 8:d Geometrie entspricht. Das gleiche Konzept gilt für die gerichteten CIE-Geometrien 45:0 und 0:45.

Ein Instrument mit der Richtungsgeometrie 45:0 auf der linken Seite entspricht der Sicht des Technikers am Fenster, und die Geometrie 0:45 auf der rechten Seite entspricht der Sicht des Technikers, der die Proben im Lichtkasten betrachtet.

Wenn Sie eine Farbprobe betrachten, hängt die Farbe, die Sie wahrnehmen, von der Geometrie ab, mit der Sie sie betrachten - wo sich die weiße Lichtquelle befindet, wo Sie stehen und wo sich die Probe befindet.

Um eine Farbe so zu messen, wie Sie sie wahrnehmen, muss die Instrumentengeometrie der Art und Weise entsprechen, wie Sie die Probe sehen. Eine CIE-Gerätegeometrie ist eine formale Definition der relativen Positionen von Lichtquelle, Probenebene und Detektor zueinander.

Es gibt zwei Hauptkategorien mit jeweils 2 äquivalenten Geometrien - diffus d:8 (am häufigsten) und 8:d und gerichtet 45:0 (am häufigsten) und 0:45.

Industrielle Referenzen für die Äquivalenz der inversen CIE Richtungsgeometries

CIE Publikation 15.2004 Farbmetrik (Abschnitt 5)

ASTM E179 Leitfaden für die Auswahl geometrischer Bedingungen zur Messung der Reflexions- und Transmissionseigenschaften von Materialien - Abschnitt 8.2

"Die Helmholtz-Reziprok-Beziehung - Diese Beziehung besagt, dass sich der Verlust an Flussdichte, den ein Strahlenbündel aufgrund von Reflexion, Brechung, Absorption oder Streuung an einer Probe erleidet, nicht ändert, wenn die Laufrichtung des Bündels umgekehrt wird. Mit anderen Worten: Die Ergebnisse des Vergleichs von Proben mit Reflektometern, Glanzmessern usw. ändern sich nicht, wenn die Geometrien des einfallenden und des betrachteten Strahls vertauscht werden. Da die Pupille des Auges klein ist, haben visuelle Instrumente in der Regel kleine Öffnungswinkel für den Empfänger. Bei jedem Instrument mit einem großen Empfangsfenster sollten die Strahlen, die in verschiedene Teile des Fensters eintreten, gleich gewichtet werden. Mehrere Experimentatoren haben Beweise vorgelegt, die dazu tendieren, die Helmholtz-Reziprok-Relation zu widerlegen, aber es besteht der starke Verdacht, dass den oben genannten Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Gewichtung aller Lichtströme, die die betreffenden Instrumentenöffnungen verlassen oder in sie eintreten, nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt wurde."

Anmerkung: Die inverse geometrische Äquivalenz oder Helmholtz-Rekiprozitätsbeziehung wird in Abschnitt 8.2 der ASTM E179 als Originaldokument zitiert: Clarke, F. J. J. und Parry, D. J., "Helmholtz Reciprocity: Its Validity and Application to Reflectometry", Lighting Research and Technology, Vol. 17, 1985, S. 1-11.

ASTM E1164 Standard Practice for Obtaining Data for Object-Color Evaluation - Abschnitt 8.1.1

"Für den Zustand normal:45° sind die Anforderungen an die Beleuchtung und die Sicht anders als eben beschrieben."

AATCC Evaluierungsverfahren 6 - Instrumentelle Farbmessung (Abschnitt 2.3.7)

"2.3.7 Geräte mit 45/0- oder (0/45)-Geometrie beleuchten die Probe im ersten Winkel und betrachten die Probe im zweiten Winkel. Diese beiden Geometrien können entweder in Umfangsrichtung (Betrachtung oder Beleuchtung im 45°-Winkel zur Probe in einem vollständigen Kreis) oder in Richtungsrichtung erfolgen. Für die meisten Textilproben liefern entweder 45/0 oder 0/45 gleichwertige Ergebnisse."

Die Helmholtz-Reziprok-Relation besagt im Grunde, dass die Messwerte gleich sind, wenn man die Positionen von Lichtquelle und Detektor vertauscht, wenn alles andere gleich bleibt. Das heißt, für Reflexionsmessungen ist eine bidirektionale 45:0-Instrumentengeometrie äquivalent zu einer 0:45; und eine d:8-Kugel ist äquivalent zu einer 8:d.

Wie in der Farbwissenschaft üblich, gibt es auch bei der Helmholtz-Reziprok-Beziehung Vorbehalte:

• Die Bedingung "Alles andere ist gleich" zwischen zwei Instrumenten mit inverser Geometrie ist selten gegeben. In der Regel ist ein Element im optischen Pfad (Sichtfeld, Kugeldurchmesser, Lichtsammelwinkel usw.) unterschiedlich, was zu einer kleinen Verzerrung der Messergebnisse führen kann.
• Obwohl es in den meisten Situationen gut funktioniert, gilt das inverse Konzept bei strenger Anwendung nur für flache, gleichmäßige, nicht fluoreszierende, undurchsichtige, feste Proben. Es funktioniert nicht für fluoreszierende oder durchscheinende Proben oder solche, die Licht einfangen, wie z. B. Kunststoffkügelchen.