色差仪的测色原理及测色角度介绍

色差仪是模拟人眼对红、绿、蓝光感应的光学测量仪器，可以对被测物体进行单角度或多角度分析，并给出特定颜色空间下的色度色差值。本文对色差仪的测色原理及测色角度做了介绍，对光电测色仪器知识感兴趣的朋友不妨了解一下！

色差仪的测色原理：

通常所说的色差仪仿照人眼感色原理研制，由照明系统、探测系统和数据系统三部分组成，照明、探测部分分为“0/45”“45/0”、“d/0”、“d/8”等测量——观察方式。其中“0/45”是模拟人眼观察角度而设计，光源由45°角射人，0°角进行测量。“d/8”积分球式色差仪是用一内壁涂白的球漫射照明样品，在8°角测量，此结构可以更好的测试固体的反射与液体的透射。数据系统则是通过数值表达被测物体的颜色。

根据CIE（国际照明委员会）规定，任何一种给定物体色的特性都可以用三刺激值（X，Y，Z）色度坐标来表示。色差仪是将原始的CIE三刺激值通过一系列数学关系的转换，表示成易于理解的数值，比如：L*、a*、b*。在样品检测中应用较多的为CIEL*a*b*表色系统，其中+a*值表示红色，-a*值表示绿色；+b*值表示黄色，-b*值表示蓝色；+L*值表示明亮度，-L*表示阴暗度。通过这三个数值，可以准确的表示出被测物体的颜色。

色差仪的测色角度：

在颜色测量技术中，已有的测色仪器包括0：45°、d：8°（也称积分球式）和多角度等不同几何光路的分光光度计。

0：45°仪器主要有两种测量方式，一种是0°入射，接受45°的反射光，另一是45°为入射光，0°角接受反射光，其测量原理如下图所示，这里只介绍一种测量方式。

积分球式测量仪器的光路图如下图所示，其基本原理为：光线垂直照射在测量物体上，反射光线在积分球内被均匀反射（积分球的内表面采用完全反射漫射材料，光线可以被来回反射）后单角度接收。相当于一个均匀的球体发光，照射在测量物体表面，测量它的光谱反射率。一般在球体内部与接收角度相对的位置上安装一个光泽吸收陷阱，当打开这个光泽吸收陷阱时，可以将任何镜面反射削减到最小值，这种测量方式称之为“排除镜面反射”（SPEX）。其结果与上述的0：45°仪器的测量结果相似，当我们测量高光表面的颜色外貌，需要考虑镜面发射的光泽影响时，关闭光泽吸收陷阱，采取“包含镜面反射”方式测量（SPIN）。

多角度分光光度计主要测量15°、25°、45°、75°、110°这5个角度的数值，其原理如下图所示。

45/0结构色差仪应用：

理想漫反射物体对于任意一束光都将以漫反射形式即各方向等效地反射出去，为此入射光和观察者的角度并不重要，不会影响到观察结果，但真实物体表面并非理想漫反射表面，多少都会由于镜面反射成分和表面纹理而造成由于入射光和观察者的几何位置不同而表现出来的微小颜色差异。而环形照明则可以消除这种影响，其是以45°环形照明，0°（法线方向）观测的，可以缩写为：45/0：c。由于光路可逆，它与0°照明45°方向环形接收是等效的，该测色几何条件对应的色差仪有三恩时公司的NR145+等。这种结构的仪器是完全不包括镜面反射光的，测得的数据与人眼观察一致，另外这种仪器只能测量不透明样品的颜色。

d/8结构色差仪应用：

积分球是一个中空的金属球，其内表面涂有中等灰色的高反射漫射物质，如硫酸钡或聚四氟乙烯。进入这个球体的光线经过多次反射后都只能从测量孔或光源孔射出积分球。一束光从任意的不通过球心的角度照进积分球，经过球壁的多次反射后会从各个角度照射到样板，最终通过测量孔或光源射出积分球。测量孔是在与法线夹角成8°的位置，由一组光电管构成的探测器。例如三恩时公司的TS7020、TS7030、TS7036等色差仪就是这种结构的色差仪。

CIE没有明确规定积分球的开孔尺寸，只要求所有开孔面积不超过内表面积的10%，因此不同厂家的产品的开孔位置、尺寸及光源入射角度会有区别。与观测孔关于法线对称的地方有一个光阱，关闭光阱时镜面反射成分包含在内，简写作d/8：i（d表示漫反射照明，8是8度角接收，i指包括镜面反射），也可简写作SPIN。当光阱打开时去除了镜面反射，此条件简写作d/8：e，e指去除镜面反射。这种仪器不仅能测量不透明样品的颜色，还可以测量透明样品的颜色。