色差仪与分光测色仪有什么区别?测量原理、数据与应用比较

色差仪与分光测色仪有什么区别?测量原理、数据与应用比较

色差仪与分光测色仪的测量原理有什么区别?

色差仪与分光测色仪都能显示 L*a*b*、ΔE,但取得颜色信息的方式不同。一般三刺激值色差仪取得与人眼三刺激值相关的信息;分光测色仪则先测量样品在不同波长下的反射光谱,再计算 XYZ、L*a*b* 和色差。

因此,同一样品由不同设备测量,结果不一定完全相同。比较前应先确认测量口径、SCI/SCE、光源、观察者和其他测量条件。

一、色差仪与分光测色仪最大的原理差异

一般三刺激值色差仪通过特定光学感测方式,取得与人眼三刺激值相关的颜色信息,再换算为 XYZ、L*a*b*、ΔE 等数据。分光测色仪会测量样品在各个波长下的反射信息,形成光谱反射率数据,再依据标准光源与标准观察者计算颜色数值。

色差仪与分光测色仪测量原理比较:三刺激值与完整反射光谱
比较项目一般三刺激值色差仪分光测色仪
颜色信息取得方式透过光学感测取得与三刺激值相关的信息测量不同波长下的光谱反射信息
是否取得完整光谱一般不提供完整光谱反射率资料可取得不同波长的光谱资料
常见输出XYZ、L*a*b*、ΔE 等颜色数值光谱反射率、XYZ、L*a*b*、ΔE 等资料
多光源计算视设备功能而定可利用光谱资料计算不同光源下的颜色
同色异谱分析通常无法只凭基本色差值完整判断可进一步分析光谱资料

用苹果与柠檬理解光谱反射

物体会吸收部分光并反射其余的光。反射光进入人眼后形成颜色感受;不同物体对各波长光线的吸收与反射比例不同,因此呈现不同颜色。分光测色仪记录这些波长差异,能进一步观察颜色的光谱特性。

光线被物体吸收和反射的示意图苹果的光谱反射曲线示意图

以苹果为例,红色波长区域的反射率较高,其他区域相对较低;光谱曲线可呈现苹果反射橙红光、吸收部分蓝绿光的特性。以下图示为苹果在不同波长下的反射与颜色表现。

苹果反射光示意图苹果吸收光示意图

柠檬在红、黄波长区域的反射率较高,在靛蓝、紫色区域较低;分光测色仪可借由光谱资料呈现这些差异。设备能够分辨人眼不易察觉的反射变化,但实际表现仍应以具体型号规格为准。

柠檬的光谱反射曲线示意图柠檬反射光示意图柠檬吸收光示意图

二、为什么两种设备都能显示 Lab、ΔE?

L*a*b*、XYZ、ΔE 是测量后可以计算的颜色资料,关键差异在于设备前端如何取得样品的光学信息。两台设备最后都显示 Lab,并不代表内部感测方式相同。

想了解 L*a*b* 的意义,可阅读 什么是 Lab 值?L、a、b 与 ΔL、Δa、Δb 怎么看。

三、为什么同一样品的 Lab 可能不完全相同?

即使设备都已正常校正,同一样品也可能测出不同结果。除了设备类别,实际光学结构与测量条件也会影响数据:

光学结构

设备的照明与接收方式不同,取得的样品光学信息可能有差异。

测量口径

口径大小会改变取样区域,对颜色不均、带纹理或小面积样品尤其明显。

SCI/SCE 模式

是否将镜面反射纳入测量,会影响亮面与雾面样品的 L*a*b*、ΔE。

光源与观察者

标准光源或 2°/10° 标准观察者设定不同,计算结果也可能不同。

样品位置

样品颜色、纹理或光泽不均时,测量位置变化会造成差异。

设备间差异

不同设备即使采用相同设定,仍可能存在一定的设备间差异。

四、SCI/SCE 不是色差仪与分光测色仪的分类方式

SCI/SCE 是测量时处理镜面反射的模式,不能直接用来区分色差仪与分光测色仪。设备是否支持这些模式,要看各型号的光学结构与功能。

模式镜面反射处理常见用途
SCI将镜面反射纳入测量降低表面光泽差异对材料颜色比较的影响
SCE排除镜面反射较能反映亮面、雾面等实际外观差异

更多说明请阅读 SCI/SCE 是什么?SCI 与 SCE 有什么差异。

五、分光测色仪为什么能分析同色异谱?

同色异谱是指两个样品在某种光源下看起来接近,换到另一种光源后却出现明显差异。问题不只反映在单一 Lab 或 ΔE,也可能来自两种样品不同的光谱反射特性。

分光测色仪能够取得不同波长的光谱资料,因此更适合分析同色异谱及不同光源下的颜色变化。

六、客户与供应商测量结果不同,先检查什么?

如果客户与供应商测量同一样品,却得到不同 Lab 或 ΔE,不要先认定某一方的设备不准。建议先统一以下条件:

设备类型与型号

确认双方使用的测量原理与设备是否相近。

测量口径

确认实际测量的样品面积一致。

SCI/SCE

确认镜面反射处理模式相同。

光源与观察者

确认标准光源及 2°/10° 标准观察者设定相同。

样品位置

固定测量位置与方向,减少样品不均匀造成的影响。

校正状态

确认设备已依照各自厂商程序完成校正。

完整排查流程请看 色差仪测量数值不一致?常见原因与排查方法。

七、哪一种设备比较准确?

不能简单地认为色差仪一定不准、分光测色仪一定更准。分光测色仪能取得完整光谱资料,适合需要多光源、同色异谱分析或更完整颜色资讯的工作;若只在固定条件下做日常色差比较,合适的色差仪也可能满足需求。

更重要的是:设备能否在你的样品、测量条件与工作流程中,提供稳定且可比较的结果。

常见问题

两种设备都显示 Lab,结果应该一样吗?

不一定。感测方式、测量口径、光学结构、SCI/SCE、光源与观察者等条件都可能影响结果。

不同品牌的分光测色仪也会有数值差异吗?

可能。设备间的光学结构、口径、校正方式与器差都可能造成差异,比较前应统一条件。

分光测色仪一定支持 SCI/SCE 吗?

不一定,是否支持要看具体设备的光学结构与规格。

要怎么选择色差仪或分光测色仪?

可阅读色差仪和分光测色仪有什么区别?怎么选更合适,根据实际样品与使用需求选择。

同样显示 Lab、ΔE,不代表测量原理完全相同

色差仪与分光测色仪的关键差异,在于取得颜色信息的方式。一般三刺激值色差仪取得与三刺激值相关的信息;分光测色仪则先记录不同波长的光谱,再计算颜色数值。比较不同设备时,应统一光学条件、测量口径、SCI/SCE、光源、观察者与样品位置。

两台设备测同一样品,结果总是对不上?

提供设备型号、测量口径、SCI/SCE、光源、观察者与实际数据,可更快判断差异来自哪个环节。

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 2022-12-01
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