色差儀：數字色彩的神秘解碼器

在當今社會(hui) ，商品生產(chan) 領域競爭(zheng) 日益激烈，產(chan) 品的內(nei) 在質量和外觀美化成為(wei) 至關(guan) 重要的條件。顏色作為(wei) 外在感觀，對吸引消費者起著重要作用。為(wei) 了將顏色進行量化，需要使用專(zhuan) 業(ye) 測色儀(yi) 器，其中常見的就是色差儀(yi) 。那麽(me) ，色差儀(yi) 是幹什麽(me) 的儀(yi) 器呢？你對色差儀(yi) 的了解有多少呢？下文將對色差儀(yi) 進行介紹。

色差儀(yi) 是一種常見的光電積分式測色儀(yi) 器。它利用儀(yi) 器內(nei) 部的標準光源照射被測物體(ti) ，在整個(ge) 可見波長範圍內(nei) 進行一次積分測量，直接獲得透射或反射物體(ti) 色的三刺激值和色品坐標，並通過專(zhuan) 用微機係統計算出兩(liang) 個(ge) 被測樣品之間的色差值。這種儀(yi) 器具有操作簡單、價(jia) 格低廉的特點，廣泛應用於(yu) 工業(ye) 生產(chan) 、科研實驗、質檢、商檢和計量部門等領域的光學分析。

色差儀(yi) 根據其性能參數、精度範圍和使用要求，可以分為(wei) 三種類型。第一種是手持式色差儀(yi) ，也被稱為(wei) 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(yi) 器使用方便且價(jia) 格低廉，但其精度較低，廣泛應用於(yu) 一般顏色管理領域。

第二種是便攜式色差儀(yi) ，又稱為(wei) 便攜式分光色差儀(yi) 。除了能夠直接讀取數據外，它還可以連接電腦並配有軟件。它的體(ti) 積較小，便於(yu) 攜帶，具有較高的準確性和適中的價(jia) 格。

第三種是台式色差儀(yi) ，又稱為(wei) 台式分光測色配色儀(yi) 。該儀(yi) 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(ti) 積較大但性能穩定，價(jia) 格相對較高。

至於(yu) 色差儀(yi) 的測色原理，需要進一步說明。

色差儀(yi) 是一種光學設備，通過計算顏色差值來識別和比較顏色。其工作機製部分模擬了人眼識別顏色的過程。在人眼視覺係統中，顏色判斷是基於(yu) 進入眼睛的可見光進行的，這種光線來自物體(ti) 表麵的輻射、反射或內(nei) 部透射。類似地，在一個(ge) 測色係統中，需要分析檢測的是進入儀(yi) 器檢測窗口的可見光。與(yu) 人類視覺係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(yi) 則是將獲得的顏色樣本數值與(yu) 記憶中的顏色數值進行比較。

在色差儀(yi) 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(men) 在特定環境中觀察物體(ti) 顏色時，依賴於(yu) 當前光照條件的顏色譜係分布是確定的。然而，一旦改變光照背景，機器傳(chuan) 感器獲得的顏色感應值就會(hui) 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(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，我們(men) 需要在一個(ge) 與(yu) 測量環境無關(guan) 的顏色譜係空間中獲取樣本的反射光線。因此，在測色儀(yi) 器中都會(hui) 使用統一的內(nei) 置光源來刺激物體(ti) 表麵，相當於(yu) 將所有待測物體(ti) 置於(yu) 一個(ge) 與(yu) 機器相關(guan) 的係統光照條件下。在這個(ge) 係統光照條件下，顏色譜係分布也是確定的。

色差儀(yi) 內(nei) 設有一個(ge) 光源，每次測量時，該光源會(hui) 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(hui) 被用於(yu) 捕捉反射可見光的信息。隨後，這些信息經過去噪和平均處理，最終得到樣本顏色的係統顏色空間坐標值。需要注意的是，在使用色差儀(yi) 進行顏色測量之前，必須將標準顏色庫信息加載到儀(yi) 器中。同時，還需使用純黑或純白色的係統顏色空間參考點與(yu) 標準顏色庫的標準顏色空間進行比對計算，以確定兩(liang) 個(ge) 顏色空間之間的映射關(guan) 係。一旦選定了標準照明體(ti) ，其值將保持不變。

在確定顏色空間映射參數的情況下，一旦係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(yu) 具體(ti) 機器、硬件係統和光照條件無關(guan) 的L*a*b*值。因此，當係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範圍內(nei) ，可以將樣本的L*a*b*值與(yu) 期望顏色的L*a*b*值作為(wei) 選定色差公式的輸入來計算色差距離△E，並進行色差判斷。

色差儀(yi) 是一種用於(yu) 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、矽光電池、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(yi) 的重要構成部分，它在很大程度上決(jue) 定了色差儀(yi) 的使用壽命、測量精度和長期重複性。

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

3）內(nei) 部光源照明係統采用低能耗的專(zhuan) 用發光管，經過修正後作為(wei) 測色用的標準照明體(ti) D65。為(wei) 確保光源發光的穩定性，係統提供220V+22V，50Hz+1Hz的穩定電壓。測色儀(yi) 內(nei) 部照明光源通常為(wei) 標準A光源。然而，在實際應用中，需要測量物體(ti) 在標準D65和C光源下的色度值。因此，係統需模擬出D65光源，以使儀(yi) 器的總光譜靈敏度符合D65下的盧瑟條件。

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

色差儀(yi) 的發展趨勢：

智能化是色差儀(yi) 發展的主要趨勢。

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

這些傳(chuan) 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(ge) 集成塊中，並采用液晶顯示和幹電池供電，使得許多測色儀(yi) 的體(ti) 積類似於(yu) 傻瓜相機的大小，重量僅(jin) 為(wei) 1.5Kg左右。

為(wei) 了提高測量的速度和精度，這些傳(chuan) 感器還采取了一係列的技術措施。例如，在積分球的入射麵上采用了鋇處理，並使用雙光束反饋係統進行參比監控，同時還可以對特殊情況進行補償(chang) 等操作。從(cong) 測量到計算再到顯示的過程通常隻需要幾毫秒的時間。

這些傳(chuan) 感器還支持多種製式的轉換。

可以采用ISO標準或DIN標準，在SCI（包括反射鏡麵）和SCE（排除鏡麵反射）之間進行切換選擇；SCI提供與(yu) 樣本比較的效果，而SCE則提供接近於(yu) 視覺效果相當於(yu) 一個(ge) 熟練觀察者的效果。可以在XYZ、Yxy、L*a*b*、L*C*H°、L*u*v*、Hunter-Lab、Munsell之間選擇數據轉換。這些功能得益於(yu) 微處理器的計算能力，使轉換變得非常便利。

可以利用個(ge) 人電腦擴展測色儀(yi) 器的功能。一般便攜式色差儀(yi) 內(nei) 部的存儲(chu) 器可儲(chu) 存超過1000個(ge) 數據和50多個(ge) 標準色樣，用於(yu) 多種測量的比較和計算。通過特定的接口，色差儀(yi) 可以與(yu) 個(ge) 人電腦實現對接，實現數據的雙向傳(chuan) 輸，充分利用計算機的功能。例如，目前市場上的測色儀(yi) 器利用RS-232C接口，可以與(yu) 一般的個(ge) 人電腦連接。

由於(yu) 與(yu) 個(ge) 人電腦的結合以及彩色軟件係統的不斷推出，軟件功能日益豐(feng) 富。這大大提高了個(ge) 人電腦的使用效率。