色差儀作為顏色測量的光電儀器，根據(jù)其測量幾何條件的不同，在結(jié)構(gòu)上可以分為積分球式色差儀和環(huán)形照明式色差儀，也就是我們所說的d/8結(jié)構(gòu)和45/0結(jié)構(gòu)的色差儀。那么，積分球色差儀的工作原理是怎樣的？積分球式色差儀使用需要確認(rèn)哪些條件？本文為大家進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。
色差儀的結(jié)構(gòu)類型：
對應(yīng)CIE標(biāo)準(zhǔn)的測色幾何條件，色差儀主要有積分球式和環(huán)形照明式兩種。
1.積分球式色差儀
積分球是一個(gè)中空的金屬球，其內(nèi)表面涂有中等灰色的高反射漫射物質(zhì)，如硫酸鋇或聚四氟乙烯。進(jìn)入這個(gè)球體的光線經(jīng)過多次反射后都只能從測量孔或光源孔射出積分球。一束光從任意的不通過球心的角度照進(jìn)積分球，經(jīng)過球壁的多次反射后會(huì)從各個(gè)角度照射到樣板，最終通過測量孔或光源射出積分球。測量孔是在與法線夾角成8°的位置，由一組光電管構(gòu)成的探測器。例如三恩時(shí)公司的TS7020、TS7030、TS7036等色差儀就是這種結(jié)構(gòu)的色差儀。
CIE沒有明確規(guī)定積分球的開孔尺寸，只要求所有開孔面積不超過內(nèi)表面積的10%，因此不同廠家的產(chǎn)品的開孔位置、尺寸及光源入射角度會(huì)有區(qū)別。與觀測孔關(guān)于法線對稱的地方有一個(gè)光阱，關(guān)閉光阱時(shí)鏡面反射成分包含在內(nèi)，簡寫作d/8：i（d表示漫反射照明，8是8度角接收，i指包括鏡面反射），也可簡寫作SPIN。當(dāng)光阱打開時(shí)去除了鏡面反射，此條件簡寫作d/8：e，e指去除鏡面反射。這種儀器不僅能測量不透明樣品的顏色，還可以測量透明樣品的顏色。
2.環(huán)形照明式色差儀
理想漫反射物體對于任意一束光都將以漫反射形式即各方向等效地反射出去，為此入射光和觀察者的角度并不重要，不會(huì)影響到觀察結(jié)果，但真實(shí)物體表面并非理想漫反射表面，多少都會(huì)由于鏡面反射成分和表面紋理而造成由于入射光和觀察者的幾何位置不同而表現(xiàn)出來的微小顏色差異。而環(huán)形照明則可以消除這種影響，其是以45°環(huán)形照明，0°（法線方向）觀測的，可以縮寫為：45/0：c。由于光路可逆，它與0°照明45°方向環(huán)形接收是等效的，該測色幾何條件對應(yīng)的色差儀有三恩時(shí)公司的NR145+等。這種結(jié)構(gòu)的儀器是完全不包括鏡面反射光的，測得的數(shù)據(jù)與人眼觀察一致，另外這種儀器只能測量不透明樣品的顏色。
積分球色差儀的工作原理：
色差儀的一個(gè)核心技術(shù)就是積分球，融入了積分球原理的設(shè)計(jì)使得色差儀的測量更加精確可靠，并且更加適合市場測色需求。積分球相當(dāng)于光學(xué)擴(kuò)散器，積分球的應(yīng)用同時(shí)帶來很多問題，如什么樣的積分球角度更適合色差儀的應(yīng)用，什么樣的積分球涂層更穩(wěn)定、更長壽等等。
積分球作為光學(xué)擴(kuò)散器來減小測量誤差，得到更加精確的測量結(jié)果。一般情況下，光學(xué)擴(kuò)散片的適當(dāng)使用下，可以降低測量時(shí)因?yàn)樘綔y器上的入射光不均勻分布或者光束偏移造成的誤差，這樣可以提高色差儀在測量時(shí)的精準(zhǔn)性。
積分球的工作原理是光路通過采樣口徑被積分球收集，然后在積分球內(nèi)部經(jīng)過多次反射、折射達(dá)到非常均勻地散射在積分球內(nèi)部。使用積分球來測量光通量是，可以使得色差儀的測量結(jié)果更為準(zhǔn)確，可靠，積分球可以大大降低并清除由光線的形狀、發(fā)散的角度以及探測的位置的不同而帶來的測量誤差影響。
現(xiàn)在色差儀市場上多數(shù)的積分球內(nèi)層反射層為涂層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)存在使用一段時(shí)間后發(fā)黃、剝落等問題。而一旦這種情況出現(xiàn)，導(dǎo)致的后果就是色差儀不能提供準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，積分球必須整個(gè)更換。積分球是色差儀的關(guān)鍵部件，維修和更換費(fèi)用會(huì)很高，這樣就會(huì)大大加重色差儀的成本。所以一臺(tái)色差儀采用品質(zhì)好的積分球是迫切需求的。好的積分球整體均由穩(wěn)定、耐用的高反射材料制成，耐老化、不會(huì)變色，也不存在內(nèi)層剝落等問題。整機(jī)的使用壽命長，維護(hù)費(fèi)用低。
根據(jù)物體的顏色深淺自動(dòng)調(diào)整積分時(shí)間，既能保證快速測量，測量時(shí)間平均為同類儀器的1/2-1/5，堪稱神速；同時(shí)又解決了一些國產(chǎn)色差儀在測量深色部分出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。
提起積分球就不得不說一個(gè)名詞動(dòng)態(tài)積分球時(shí)間，動(dòng)態(tài)積分時(shí)間是指色差儀中的微電腦根據(jù)測量物品的反射光，自動(dòng)判斷顏色的深淺和顏色的類別，相應(yīng)調(diào)整取樣運(yùn)算的時(shí)間。是使得某些深色物品在反射光比較弱的情況下，也能準(zhǔn)確計(jì)算出真實(shí)顏色的重要參數(shù)。這種毫秒級的快速判斷和處理技術(shù)，完全由電腦自動(dòng)完成，人手在操作的時(shí)候，根本感覺不到。這是色差儀創(chuàng)造的獨(dú)一無二的技術(shù)，為了行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，色差儀對這項(xiàng)創(chuàng)新進(jìn)行了技術(shù)公開，沒有反復(fù)申請專利。一來因?yàn)榈膶＠呀?jīng)非常多，二來希望行業(yè)有一個(gè)整體突破，解決在測量深色部分出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。技術(shù)是公開了，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來還是有一定難度的，只有掌握了核心技巧，才能真正發(fā)揮技術(shù)的作用。
積分球的應(yīng)用提高色差儀的穩(wěn)定性和精度，同時(shí)改善色差儀的測量范圍、減短了測量時(shí)間，在色彩管理歷史上算是里程碑的一步。
積分球色差儀使用需要確認(rèn)哪些條件？
我們常說的積分球色差儀指的就是采用積分球式測量-觀察幾何條件的色差檢測儀器。目前大多數(shù)公司選用的d/8積分球色差儀，不過不同品牌、不同型號之間會(huì)有很大的差別，導(dǎo)致不同的測量精度。積分球作為光學(xué)擴(kuò)散器來減小測量誤差，得到更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果。一般情況下，光學(xué)擴(kuò)散片的適當(dāng)使用下，可以降低測量時(shí)因?yàn)樘綔y器上的入射光不均勻分布或者光束偏移造成的誤差，這樣可以提高色差儀在測量時(shí)的精準(zhǔn)性。
當(dāng)然在使用積分球色差儀對樣品進(jìn)行測量時(shí)，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性除了儀器本身結(jié)構(gòu)的影響外，還會(huì)受到用戶設(shè)定的測量條件的影響，因此用戶在使用時(shí)就需要確認(rèn)以下條件：
1、標(biāo)準(zhǔn)觀測光源：選擇GB/T3978規(guī)定的CIE光源，主要采用D65光源或D50光源，也有采用D55、D75、A、C等其他光源。
2、標(biāo)準(zhǔn)顏色空間：目前通常采用CIELAB，XYZ，Yxy，LCh，CIELUV等幾種
3、標(biāo)準(zhǔn)觀測角度：2°/10°
4、標(biāo)準(zhǔn)色差公式：ΔE*=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2或Δc*=[(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
除此之外，還需要參照各個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行色差檢測操作。
積分球色差儀如何維護(hù)？
在使用積分球色差儀的過程當(dāng)中，根據(jù)情況合理維護(hù)設(shè)備很有必要，因?yàn)橹挥泻侠砭S護(hù)設(shè)備才能夠保證檢測出來的數(shù)據(jù)可以更準(zhǔn)確，那么，到底應(yīng)該要如何維護(hù)積分球色差儀呢？
1.因?yàn)榉e分球色差儀是一種精密的測量儀器，所以，在測量的時(shí)候要避免外部環(huán)境出現(xiàn)很大的變化，不然就可能會(huì)因?yàn)橥獠凯h(huán)境變化而導(dǎo)致測量結(jié)果受到影響，會(huì)影響到測量結(jié)果的因素包含光照閃爍、溫度變化等等。
2.在使用積分球色差儀檢測時(shí)要注意讓設(shè)備保持平衡，不可以出現(xiàn)晃動(dòng)或者移位等等情況，也不可以對設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊或者是碰撞。
3.積分球色差儀本身并沒有防水效果，所以不能在濕度高的環(huán)境下使用。當(dāng)然，使用過程中也要注意讓設(shè)備保持整潔，如果不需要使用，需要將其收拾好，長時(shí)間不用則應(yīng)該要把電池拆下來。
4.使用積分球色差儀的過程中不可隨便對其進(jìn)行拆裝或者是更改，不然就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備測量效果受到影響，甚至還可能會(huì)導(dǎo)致色差儀出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損壞。
5.在使用積分球色差儀的過程當(dāng)中一定要定期對電池進(jìn)行更換，這樣能夠避免因?yàn)殡姵夭唤o力而導(dǎo)致測量誤差出現(xiàn)。