色彩管理技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，近幾年得到迅猛發(fā)展，而光柵分光測色儀則是色彩管理中不可或缺的高精度顏色測量設(shè)備。那么，光柵分光測色儀的結(jié)構(gòu)是怎樣的？它有什么特點？本文對光柵分光測色儀的結(jié)構(gòu)組成及特點進(jìn)行了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
光柵分光測色儀的基本組成可分為光源和照明系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、色散系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及接收、檢測顯示系統(tǒng)5部分，如下圖所示。
除了上圖所示的硬件結(jié)構(gòu)以外，測色儀器還需要有完備的軟件系統(tǒng)，并且，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟件系統(tǒng)在整個儀器中發(fā)揮著越來越重要的作用。
1.光源和照明系統(tǒng)
我們遇到的物體常處在各種不同光源的照明下，照明光源不同，物體的顏色就會有差異，為了統(tǒng)一測量標(biāo)準(zhǔn)，CIE規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源。CIE對顏色的評價是在它規(guī)定的照明體或光源下進(jìn)行的。
分光測色儀器中光源的光譜分布不是關(guān)鍵因素，但光源必須在儀器的整個波長范圍內(nèi)發(fā)出連續(xù)的光譜輻射，并且有足夠的強(qiáng)度，使每一波長上都具有足夠能量，那么在探測器上就有滿意的信噪比。可利用透鏡或反射鏡將光源成像在單色器的入射縫上以提高狹縫的照度，照在入射縫上的光應(yīng)盡可能均勻。
2.準(zhǔn)值系統(tǒng)
準(zhǔn)直系統(tǒng)由入射狹縫和準(zhǔn)直物鏡組成。對于儀器內(nèi)部的系統(tǒng)而言，入射狹縫成為替代的、實際的光源，限制著進(jìn)入儀器的光束。入射狹縫位于準(zhǔn)直物鏡的焦平面上。這樣，由它發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)直物鏡后成為平行光束投向色散系統(tǒng)，造成夫瑯和（Fraunhofer）的衍射條件。
3.色散系統(tǒng)
色散系統(tǒng)的作用是將入射的復(fù)合光分解為光譜。分光測色儀中色散系統(tǒng)的功能由單色器完成，單色器的功能是輸出不同波長單色光的裝置。單色器是分光測色儀器中最主要的部分。根據(jù)單色器中色散元件的不同大致有以下幾類：
（1）棱鏡或光柵分光的單色器
是較高級的分光測色儀器中最常見的一種。它利用棱鏡或光柵將光源能量色散成波長的函數(shù)，不同波長的單色光依次在空間排列成光譜帶。如光柵單色器轉(zhuǎn)動色散元件，并利用其機(jī)械傳動正弦機(jī)構(gòu)或正切機(jī)構(gòu)和其它光學(xué)零件使單色光等間隔地落到單色器的出射狹縫處，并利用出射狹縫的寬度來控制單色光的帶寬。為了得到更純的單色光并減少儀器內(nèi)的雜散光，有時一級單色器還不能滿足要求，常將第一級單色器輸出的單色光作為光源輸入第二級單色器，再進(jìn)行一次色散，這樣組合在一起使用的單色器叫做雙聯(lián)單色器。一級單色器的雜散光只達(dá)到0.1%左右，而有些雙聯(lián)單色器雜散光可低于0.0001%。
（2）濾光片分光的單色器
棱鏡或光柵單色器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造精度高，價格貴。由于相當(dāng)多的顏色樣品具有比較平緩的光譜透射比或反射比曲線，因此可以在整個波長范圍內(nèi)均勻選擇一些離散點來進(jìn)行測量。這樣對單色器的要求可簡化，只需在有限個波長上提供一定帶寬的單色光即可。
由于近年來光學(xué)薄膜技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以制造出中心波長不同的各種窄帶干涉濾光片。這種濾光片中心波長的準(zhǔn)確度約2nm，通常將一組帶寬為10nm~30nm不同的濾光片裝在可轉(zhuǎn)動的圓盤上使用。
近年來還發(fā)展了一種可變波長的干涉濾光片。例如國內(nèi)已研制出直徑為150nm的圓形峰值波長可變干涉濾光片，峰值波長可變范圍400nm~1100nm，峰值波長沿圓形基底的不同角度呈線性變化。可變波長濾光片與窄帶濾光片相比，具有可任意改變采樣波長，增減采樣密度和選擇不同帶寬的優(yōu)點，但中心波長準(zhǔn)確度和透光率較低。
（3）可調(diào)諧激光器單色器
激光具有單色性好，能量高等優(yōu)點，近年來由于染料激光器等可調(diào)諧激光器的發(fā)展，已能做到在一定波段范圍內(nèi)獲得波長連續(xù)可調(diào)、單色性很好的強(qiáng)激光光束。這就為測色工作提供了一種新型的高性能單色器。
4.成像系統(tǒng)
成像系統(tǒng)的作用是將空間色散開的各波長的光束匯聚在成像物鏡的焦平面上，形成按波長依次排列的狹縫的單色像。
5.接收系統(tǒng)
接收系統(tǒng)的作用是將成像系統(tǒng)焦平面上的光譜能量接收，并檢測光譜的強(qiáng)度、波長位置。探測器是接收系統(tǒng)的主要部分。根據(jù)所使用的光探測器的不同，分為目視分光光度測色儀（以眼睛作為探測器）和自動分光光度測色儀（應(yīng)用光電探測器），在顏色科學(xué)研究和工業(yè)測量中應(yīng)用廣泛的是后者。自動分光光度測色儀包括掃描式分光光度測色儀和快速分光光度測色儀。
掃描式分光測色儀常用的探測器有光電倍增管、光電池、光電管等，這些都是單通道探測器。將一個或多個出射狹縫放在成像物鏡的焦面上分離出全部所需要的波長的單色狹縫像或譜線，將這單色光束或譜線的能量傳遞到探測器的靈敏面如光電陰極上，光信號就能被轉(zhuǎn)換成電信號。
快速分光測色儀采用的是用多通道探測器，如硅光電二極管列陣、硅靶攝像管和CCD器件。在快速分光測色儀器中應(yīng)用的硅列陣器件，可直接安裝在單色儀的出射狹縫處，單色儀的結(jié)構(gòu)已不需要象掃描式分光測色儀那樣用出射狹縫把單色輻射分割開來。這種儀器沒有出射狹縫機(jī)械部件，因此，單色儀實際上已成為一個多色儀，全部單色光譜輻射都同時入射到光探測器上，探測器列陣獲得了整個光譜能量分布的信息。這種儀器不需要掃描就可以實現(xiàn)對樣品的快速測量。
6.軟件系統(tǒng)
計算機(jī)軟件系統(tǒng)是測色儀器的重要部分，通過計算機(jī)軟件系統(tǒng)可以進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集和處理，減輕疲勞程度，增強(qiáng)儀器的實時性；提高儀器的自動化程度，甚至使整個儀器的操作、測量、分析完全按程序自動地進(jìn)行，并用數(shù)字或圖表形式顯示結(jié)果；可以對影響儀器精度的某些誤差進(jìn)行自動修正，提高儀器精度；利用計算機(jī)高速運算和存儲功能，提高儀器的分析、測量速度。