色差仪有哪些类型?色差仪的分类有很多种不同的方法,包括光路结构分类、使用功能分类和测量原理分类等,其中色差仪按照测量原理的不同,可以分为三刺激值色差仪和分光色差仪两类。本文对三刺激值色差仪和分光色差仪的区别做了介绍。
市面上色差仪的品牌和型号有很多,按照不同的标准可以分为不同的类型,例如按照几何结构不同,可以分为积分球色差仪和环形照明式色差仪;按照测量原理不同,可以分为三刺激值型便携式色差仪和分光型便携式色差仪。下面对这两类仪器进行介绍。
1.三刺激值型色差仪
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。三刺激值型色差仪主要由光源、探测器以及数模转换软件组成,其中探测器一般是采用有色玻璃滤光片进行校正的硅光电二极管或光电倍增管。三刺激值型色差仪由于原理和结构的特点,尤其是有色玻璃滤光片的种类有限且加工工艺复杂,使得不同批次的滤光片往往存在一定的误差,故不能精确测量出被测物的三刺激值和相关的颜色参数,但对于两种待测物之间的颜色差异却可以准确测量。对于只需要控制物体颜色一致性,不需要进行配色的行业来说,三刺激值型色差仪具有测量速度快、价廉且精度适当的优点。
2.分光型色差仪
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。在分光型色差仪中,最早常用的光源有钨丝灯和弧灯,随着工业的进步,目前通常使用在可见光波段范围内相对稳定的卤钨灯和氙灯,同时采用阵列探测器作为传感器,光栅作为色散器件,导致此类型的测色仪的结构复杂,体积较大,价格较高,难以实现普及。目前,该类仪器主要还是由国外仪器厂商和科研机构进行开发研制,而国内仪器厂商亦有所建树,深圳市三恩时的分光型色差仪产品均己达到较高水平。分光型色差仪通过获取待测物的可见光光谱,进而计算出所需的各颜色参数,所以精度较三刺激值型色差仪要高很多,它适用于具有配色或较高颜色精度的场合。
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。
三刺激值型色差仪,是在整个测量波长范围内,对被测物体颜色的光能量进行一次性积分测量,直接得到三刺激值X、Y、Z,再计算出样品的色品坐标等参数。因此,该方法又称为三刺激值法。通常用滤光片覆盖在探测器上,把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的光谱三刺激值。滤光片需满足卢瑟条件,以和光探测器精确匹配。但在实际应用中,由于有色玻璃的品种有限,仪器不可能完全符合该条件,只能近似符合。三刺激值型色差仪在颜色工业生产、控制、产品检验与销售等品质管理方面已得到广泛应用。尽管三刺激值型色差仪成本较低,使用广泛,但是功能有限,精度还不够高。
分光型色差仪通过测定物体的光谱特性,由此计算出被测物体颜色在标准照明体下的三刺激值,进一步得到各种色度参数的方法。该方法解决了颜色测量需要使用标准光源的问题,提高了测量的灵活性,易于实施。由于分光型色差仪不仅可以给出颜色的三刺激值、Y、Z,还可以给出物体的光谱特性曲线(如光谱反射率因数)。分光型色差仪是精度和准确度都很高的颜色测量仪器,被广泛用配色及颜色分析中,可对三刺激值型色差仪进行定标,建立色度标准等。
三刺激值型色差仪具有测量速度快,体积小,使用方便等特点,但测量精度低。在CIE1931色度图中,各色区测量的绝对色度坐标误差△x,△y均<士0.03。而分光型色差仪能够给出色度谱的分布状态,并给出色度坐标的绝对量值,其优点是精度高。色坐标x,y测量精度可达±0.001±0.003左右,成本较高。