色差儀：數字色彩的神秘解碼器

在當今社會，商品生產領域競爭日益激烈，產品的內在質量和外觀美化成為至關重要的條件。顏色作為外在感觀，對吸引消費者起著重要作用。為了將顏色進行量化，需要使用專業測色儀器，其中常見的就是色差儀。那么，色差儀是干什么的儀器呢？你對色差儀的了解有多少呢？下文將對色差儀進行介紹。

色差儀是一種常見的光電積分式測色儀器。它利用儀器內部的標準光源照射被測物體，在整個可見波長范圍內進行一次積分測量，直接獲得透射或反射物體色的三刺激值和色品坐標，并通過專用微機系統計算出兩個被測樣品之間的色差值。這種儀器具有操作簡單、價格低廉的特點，廣泛應用于工業生產、科研實驗、質檢、商檢和計量部門等領域的光學分析。

色差儀根據其性能參數、精度范圍和使用要求，可以分為三種類型。第一種是手持式色差儀，也被稱為色彩色差計，它可以直接讀取數據，無需連接電腦或配備軟件。這種儀器使用方便且價格低廉，但其精度較低，廣泛應用于一般顏色管理領域。

第二種是便攜式色差儀，又稱為便攜式分光色差儀。除了能夠直接讀取數據外，它還可以連接電腦并配有軟件。它的體積較小，便于攜帶，具有較高的準確性和適中的價格。

第三種是臺式色差儀，又稱為臺式分光測色配色儀。該儀器具有讀數窗口，在連接電腦時需要使用測色和配色軟件。它具備高精度的測色和配色功能，體積較大但性能穩定，價格相對較高。

至于色差儀的測色原理，需要進一步說明。

色差儀是一種光學設備，通過計算顏色差值來識別和比較顏色。其工作機制部分模擬了人眼識別顏色的過程。在人眼視覺系統中，顏色判斷是基于進入眼睛的可見光進行的，這種光線來自物體表面的輻射、反射或內部透射。類似地，在一個測色系統中，需要分析檢測的是進入儀器檢測窗口的可見光。與人類視覺系統使用視網膜來識別光譜相似，機器中的顏色識別功能通常通過感光器件來完成。人類比對顏色是在大腦中完成的，是對不同顏色信號的比較；而色差儀則是將獲得的顏色樣本數值與記憶中的顏色數值進行比較。

在色差儀的應用中，要獲得待測可見光的首要條件是必須有能夠反映待測樣本顏色特征的光線。根據顏色恒常性的理論，我們在特定環境中觀察物體顏色時，依賴于當前光照條件的顏色譜系分布是確定的。然而，一旦改變光照背景，機器傳感器獲得的顏色感應值就會發生變化，導致顏色判斷不再是恒常的。這就是機器視覺不具備顏色恒常性的原因。為了解決這個問題，我們需要在一個與測量環境無關的顏色譜系空間中獲取樣本的反射光線。因此，在測色儀器中都會使用統一的內置光源來刺激物體表面，相當于將所有待測物體置于一個與機器相關的系統光照條件下。在這個系統光照條件下，顏色譜系分布也是確定的。

色差儀內設有一個光源，每次測量時，該光源會使用單色白光或單色LED分組多次照射樣本。在照射過程中，CMOS感光陣列會被用于捕捉反射可見光的信息。隨后，這些信息經過去噪和平均處理，最終得到樣本顏色的系統顏色空間坐標值。需要注意的是，在使用色差儀進行顏色測量之前，必須將標準顏色庫信息加載到儀器中。同時，還需使用純黑或純白色的系統顏色空間參考點與標準顏色庫的標準顏色空間進行比對計算，以確定兩個顏色空間之間的映射關系。一旦選定了標準照明體，其值將保持不變。

在確定顏色空間映射參數的情況下，一旦系統樣本顏色值被計算出來，就可以根據映射參數計算得到與具體機器、硬件系統和光照條件無關的L*a*b*值。因此，當系統需要測量未知顏色時，可以使用樣本的L*a*b*空間坐標值來尋找最接近的標準顏色；相反，如果需要檢查樣本顏色是否落在期望的顏色偏差閾值范圍內，可以將樣本的L*a*b*值與期望顏色的L*a*b*值作為選定色差公式的輸入來計算色差距離△E，并進行色差判斷。

色差儀是一種用于測量顏色差的設備，主要由測頭、數據處理器（包括顯示器和打印機）、直流電源以及附件組成。測頭由照明光源、濾色器、硅光電池、隔熱玻璃、凸透鏡、導光筒、擋板和積分球等部件組成。其中：

1）積分球是色差儀的重要構成部分，它在很大程度上決定了色差儀的使用壽命、測量精度和長期重復性。

"2）數據處理系統主要包括放大器、模數轉換器、中央處理器、顯示器和打印機等輸出設備。該系統利用微控制器進行數據處理，并通過液晶顯示器和打印機輸出各種色度數據。

3）內部光源照明系統采用低能耗的專用發光管，經過修正后作為測色用的標準照明體D65。為確保光源發光的穩定性，系統提供220V+22V，50Hz+1Hz的穩定電壓。測色儀內部照明光源通常為標準A光源。然而，在實際應用中，需要測量物體在標準D65和C光源下的色度值。因此，系統需模擬出D65光源，以使儀器的總光譜靈敏度符合D65下的盧瑟條件。

4）光譜三刺激值方面，系統采用CIE1964補充觀察者10°視角的數據。儀器的照明幾何條件設定為0/d。"

色差儀的發展趨勢：

智能化是色差儀發展的主要趨勢。

由于微電腦技術的發展，目前國內外普遍采用帶有微處理器的傳感器，這些傳感器具有檢測和信息處理功能。這些傳感器通過微電子加工技術將傳感器功能、邏輯功能和存儲功能集成在半導體片基上，使傳感器具備自動校正、自動補償、數據處理、圖像識別、存儲和記憶等功能。

這些傳感器還具有小型化和便攜式的特點。通過采用大規模集成電路，將所有測量和計算集成在一個集成塊中，并采用液晶顯示和干電池供電，使得許多測色儀的體積類似于傻瓜相機的大小，重量僅為1.5Kg左右。

為了提高測量的速度和精度，這些傳感器還采取了一系列的技術措施。例如，在積分球的入射面上采用了鋇處理，并使用雙光束反饋系統進行參比監控，同時還可以對特殊情況進行補償等操作。從測量到計算再到顯示的過程通常只需要幾毫秒的時間。

這些傳感器還支持多種制式的轉換。

可以采用ISO標準或DIN標準，在SCI（包括反射鏡面）和SCE（排除鏡面反射）之間進行切換選擇；SCI提供與樣本比較的效果，而SCE則提供接近于視覺效果相當于一個熟練觀察者的效果?？梢栽赬YZ、Yxy、L*a*b*、L*C*H°、L*u*v*、Hunter-Lab、Munsell之間選擇數據轉換。這些功能得益于微處理器的計算能力，使轉換變得非常便利。

可以利用個人電腦擴展測色儀器的功能。一般便攜式色差儀內部的存儲器可儲存超過1000個數據和50多個標準色樣，用于多種測量的比較和計算。通過特定的接口，色差儀可以與個人電腦實現對接，實現數據的雙向傳輸，充分利用計算機的功能。例如，目前市場上的測色儀器利用RS-232C接口，可以與一般的個人電腦連接。

由于與個人電腦的結合以及彩色軟件系統的不斷推出，軟件功能日益豐富。這大大提高了個人電腦的使用效率。