色差仪作为精密的光电仪器,主要用于对颜色的测量及色差的评定。根据仪器测量精度、测量原理及几何光路结构的不同,色差仪可以分为不同的类类型。本文对色差仪的常见类型及不同类型色差仪之间的区别做了介绍。
1.按测量精度分类
根据性能参数、精度范围和使用要求,色差仪可分为3种:第一种是手持式色差仪,又称色彩色差计,其能直接读取数据,不用连接电脑,不配带软件,使用方便,价格便宜,但精度较低,在颜色管理的一般领域使用广泛;第二种是便携式色差仪,又称便携式分光色差仪,其除了能直接读取数据外,还能连接电脑,配带软件,体积较小,便于携带,精度较高,价格适中;第三种是台式色差仪,又称台式分光测色配色仪,其具有读数窗口,连接电脑时需要使用测色、配色软件,具有高精度的测色和配色功能,体积较大,性能稳定,价格较高。
2.按测量原理分类
色差仪按照按测量原理可分为三刺激值型色差仪和分光型色差仪。三刺激值型色差仪是利用反射或者透射方式获取可见光范围内被测物的所有波长信息,然后经过一次性积分得到被测物的三刺激值,再计算出相应的颜色参数。而分光型色差仪和三刺激值型色差仪不同,其并不是直接测量待测物的三刺激值,而是通过测量待测物的反射或者透射光谱,然后根据国际照明委员会推荐的某种颜色计算标准,进行计算得到待测颜色的三刺激值和其他颜色参数。
3.按光路结构分类
色差仪按照光路结构的不同可以分为d/8°结构和45/0°结构,也就是我们所说的d/8°积分球色差仪和45/0°环形照明式色差仪。d/8°积分球结构色差仪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。而45/0°环形照明式色差仪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。
手持式色差仪虽然可以直接读取相关的数据,但是,不但不可以连接到电脑上面,也没有软件,是一种使用方便价格便宜的设备,但因为精度低,所以对色差要求比较严格的行业不建议选择使用它。
便携式色差仪可以直接读取相关的数据,也可以连接到电脑上面,还带有软件,体积很小,平时携带非常方便,精度相对比较高,价格处于中等价位。
台式分光测色仪这种设备有专门的读数窗口,在连接到电脑上面以后,可以通过使用测色或者是配色软件来更好分析颜色情况,它本身的测色和配色功能非常高给力,属于一种体型比较大同时性能也相对稳定的设备,这种设备的价格往往比较贵。
1.测量原理不同
三刺激值色差仪的工作原理:光照到物体上,没有被物体吸收的光经由物体表面反射出来而进入红绿蓝三个滤色片,由滤色片出来的单色光进入光电探测头,从而直接算出物体颜色的三刺激值XYZ。
分光色差仪的工作原理:光照到物体上,没被物体吸收的光经由物体表面反射或透射出来,然后通过光栅进行分光,最后由光栅分成的单色光进入光电二极管,将光学信号转换成数值信号并进入数据处理器进行计算,从而得到物体颜色的三刺激值XYZ。
2.仪器功能不同
分光型色差仪能同时测量SC和SCE,还可以模拟多种光源以及测得每一波长下的反射率曲线,因此适用于复杂的色彩分析;三刺激值色差仪能自动比较样板与被检品之间的颜色差异,输出CIEL、a、b三组数据和比色后的△E、△L、△a、△b四组色差数据,可以用于简单的对色观察。
3.适用范围不同
三刺激值型便携式色差仪主要是由三滤镜配合硅光电池作为三个传感器,结构相对简单,精度不高,比较适合测量不同样品间的色差,不适合用于例如反射滤光谱及色强度等复杂的色彩分析中。
分光型色差仪一般采用衍射光栅或回折光栅,将光线按一定波长间隔分开,然后采用若干组传感器阵列进行感光分析。分光型色差仪一般精度更高,对颜色也比较敏感,除了测量色差外,还可以测的每一波长选的反射率曲线,因此更适合于复杂的色彩分析。
3.仪器价格不同
分光型色差仪具有高精度性和不断增加的多功能性,适用性更广,因此价格也相对昂贵。三刺激值色差仪外形小巧、轻巧方便、操作简便单功能相对单一,因此价格比较便宜。
d/8°结构和45/0°结构色差仪的区别:
积分球类色差仪一般都有两种模式,也就是SCI和SCE,其中SCI是包含镜面反射光的方式,SCE是不包含镜面反射光的方式,积分球色差仪在SCE模式下,对平整、光滑、均匀样品进行测量,其读数与0/45°色差仪接近。
但是工业上一般不提倡这种测量方式,因为积分球色差仪去掉镜面反射模式测量的结果往往没有那么精确。这主要是因为任何一种样品的弧度和纹路将会一起镜面反射光不进入积分球的去除镜面反射孔,并使一些(常常是不稳定的)镜面反射光错误地包括在测量内。即积分球色差仪去除镜面反射是不完全的去除镜面反射,检测其或光栅在接收信号时将漫反射和镜面反射光都同时检测了,与人眼观测模式不同。因为人眼观测样品时都是完全去除镜面反射的,0/45°色差仪就是完全模拟人眼观察角度而设计的照明-观察模式。
两种实际颜色是完全相同但是由于一个表面光泽另一个表面处理不同,所以两种样看起来颜色就是完全不同的。积分球去除镜面反射测量出来的色差将非常小,但是实际我们用肉眼观察其色差却非常大。但是这是采用基于人眼观察角度而设计的0/465°的色差仪来测量,色差就是非常大的。因为0/45°色差仪的光学几何结果与人眼一致,检测出来的数据也能同人眼观测的效果相一致。
所以在检测表面处理不一致的工业生产产品时我们建议使用0/45°色差仪,这种更接近人眼的观察结果。不过现在色差仪的研发生产商在设计仪器是也会考虑到这种原因,现在不少市场上主流的积分球类色差仪的SCE模式已经能够非常优秀的去除镜面反射带来的测量误差了,其实选购产品是主要还是进行测量试机确定那一款更适合自己的产品。
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