颜色测量的仪器有哪些？色差仪和分光测色仪那个精度高？

颜色怎么测量？颜色的定量和度量非常的复杂，它涉及到观察者的视觉生理、照明条件以及观察条件等诸多问题。为了能够得到统一的测量结果，国际照明委员会CIE规定了一套颜色测量原理、数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统，颜色测量仪器便是依据这一系统研发出来的。那么，颜色测量的仪器有哪些？色差仪和分光测色仪那个精度高？

颜色怎么测量？

颜色是外界光投射到物体上，经过物体对光有选择的吸收后，其反射（或透射）光对人眼的辐射产生了颜色感觉。人眼能看到的波长范围为380～780nm，人眼对不同波长光的感受性是不一样的。但人的生理视觉对可见光的感受却呈现着共性的规律，人们根据此规律，制定了标准观察者数据作为我们在颜色测量和评价中所遵循的生理学依据。

CIE标准色度学系统以两组基本视觉实验数据为基础。一组数据叫做“CIE1931标准色度观察者”，或叫做“CIE 1931-XYZ系统”，适于1°～2°视场的测量；另一组叫做“CIE1964补充标准色度观察者”，或叫做“CIE1964-X10Y10Z10系统”，适于大于4°视场的测量。每组数据都是由三条曲线组成，如下图所示。

根据这三条曲线，我们可以通过各种方式来测得颜色的三刺激值X、Y、Z，色度坐标x、y、z。具体公式为：

式中，x（λ）、y（λ）、z（λ）即为数据构成的三条曲线，称之为CIE光谱三刺激值。

φ（λ）为颜色刺激函数：对于自发光体，φ（λ）=S（λ），S（λ）为发光体的相对光谱功率分布；对于透射物体，φ（λ）=τ（λ）S（λ），τ（λ）为待测物体的光谱透过率；对于反射物体，φ（λ）= B（λ）S（λ），B（λ）为待测物体的光谱反射率因数。

S0（λ）是所采用的标准照明体的相对光谱功率分布。

X、Y、Z（X10、Y10、Z10）是表征颜色的最基本参数。它们是假定的理想三原色。测色仪器的目的就是要测出被测对象的XYZ（X10Y10Z10）值，色度学中其它各种表色数据都是由这三个参数换算得到。

颜色测量的仪器有哪些？

颜色测量可以用三种不同的方法：目视法、光电积分法（三刺激值法）和分光光度法。与此相应，色度仪器可分为三种：目视色度计，光电色度计和分光光度计。

1.目视色度计

目视测色方法是用目视比较产品与标准颜色的差别，实际操作时应该在规定的CIE标准照明体下进行，一般可采用A光源（色温2856K）、D65或“北窗光”照明。目视色度计可用目视的方法将试验色与一种可调节的颜色进行匹配。视场包括一个或几个试验色占据的面积和比较色占据的面积，观察者调节比较视场的颜色，直至试验面积和比较面积相匹配为止。

目视法的测量结果包含人为因素，结构比较复杂，且精度不高，现在已很少使用。

典型的目视色度计有：赖特色度计、斯太尔斯三色色度计、唐纳森六原色色度计、麦克亚当双目色度计和伯纳姆色度计。

2.光电色度计

光电积分法是通过把探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE（国际照明委员会）标准色度观察者光谱三刺激值曲线，或某一特定的光谱响应曲线，来对被测量的光谱功率进行积分测量。

光电色度计的响应很象人眼的视觉系统，通过直接测得的与颜色的三刺激值成比例的仪器响应数值，直接换算出试验色的CIE三刺激值。有两种主要的方法用来修正物理探测器，如光电池或光电倍增管的光谱响应，使它们的光谱响应大小正比于颜色的三刺激值。一种方法是使用一个带有光谱样板的双单色仪；另一种是使用滤色片，如日本日本的CR-200/CR-210/CR-221/CR-231系列色度计。样板色度计所提供的标准光谱三刺激值x（λ）、y（λ）、z（λ）比大多数滤色片滤色计所提供的要精确，但是，样板色度即通常比滤色片色度计要复杂的多。

光电色度计测量速度快，但测量精度没有分光光度计高。

3.分光光度计

分光测色仪器是颜色测量最基本的仪器。这类仪器不是直接测量颜色的三刺激值本身，而是测量物体的光谱反射或光谱透射特性，也就是测量物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比。再选用CIE推荐的标准照明体和标准观察者，通过积分计算求得颜色的三刺激值。

这是一种精确测量颜色的色度仪器，而且随着科学技术的发展，目前已制成自动化、智能化的分光测色仪。

色差仪和分光测色仪那个精度高？

仪器测色分为光电积分法和分光光度法两种，相应的仪器称为光电积分式测色仪（色差仪）和分光测色仪。

光电积分法，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。

光电积分式测色仪器主要包括色差计和色度计。色差计利用仪器内部的标准光源照明来测量透射色或反射色，直接测出物体色的三刺激值。该仪器往往不能准确测定绝对值，但可以较为准确地测量两种颜色之间的色差。色度计可测量光源色和由仪器外部光源照明的物体颜色，包括亮度色度计和光源测色仪等。光电积分式测色仪器虽能准确测出两近似光谱功率分布的颜色之间的差别，但测量精度在很大程度上取决于光探测器的光谱匹配精度，在测定三刺激值和色品坐标的绝对精度方面有一定的局限性。这类仪器具有一定的测量精度但速度很快。光电积分型测色仪器在颜色工业生产、控制、产品检验与销售等品质管理方面已得到广泛应用。尽管光电积分式测色仪器成本较低，使用广泛，但是功能有限，精度还不够高。

分光测色法是指，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。这是一种精密的颜色测量方法，采用该方法的仪器即为分光测色仪，其成本较高。由于分光测色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）。分光测色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，可对光电积分测色仪器进行定标，建立色度标准等。

光电积分色度仪器具有测量速度快，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。而分光光度测色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。