色差仪作为光电仪器，其在测量颜色时模拟的是人眼看色的过程，利用仪器内部的模拟积分光学系统，把光谱光度数据的三刺激值进行积分而得到颜色的数学表达式，从而计算出L*、a*、b*值及对比度的色差。那么，色差仪测色是怎么模拟人眼看色的过程的？本文对此做了分析。
色差仪是一种通过计算颜色差值来识别和比较颜色的光学设备，其工作机制实际上是对人眼识别颜色过程的部分模拟。在人眼视觉系统中，颜色判断是依据进入眼睛可见光的进行的，这种光线来自物体表面辐射、反射或者物体内部的透射，类似的在一个测色系统中，实际需要分析检测的就是进入仪器检测窗口的可见光。与人类视觉系统使用生物组织视网膜来识别光谱类似；在机器中这种颜色识别功能通常通过感光器件来完成的。人类比对颜色是在大脑中完成的，是对不同颜色信号的比较；色差仪则是在获得样本颜色数值后与记忆体中的颜色数值进行比较。
对色差仪而言，要获得待测可见光的首要条件是必须有能够反映待测样本颜色特征的光线。所以测色仪器中都会使用统一的内置光源来刺激物体表面，这样就相当于将所有待测物体都置于一个跟机器相关的系统光照条件下，而这系统光照条件下的颜色谱系分布也是确定的了。在色差仪内有一个光源，每次测量时，光源使用单色白光多次照射样本，或者使用单色LED分组多次照射样本，在照射的同时使用光电传感器获得反射可见光的信息，然后经过后期的去噪、平均后获得样本颜色的系统颜色空间坐标值。需要补充的是在色差仪能够测色之前需要将标准颜色库信息装载到色差仪当中，并且使用纯黑或纯白色的系统颜色空间参考点同标准颜色库的标准颜色空间进行比对计算，从而求出两个颜色空间的映射关系，当标准照明体选定时，其是一个常数。
在颜色空间映射参数确定的条件下，一旦测得的系统样本颜色值被计算出来后，就可以在与映射参数计算从而得出和具体机器、硬件系统、光照条件无关的L*a*b*值。所以当系统要测量未知颜色时，这个样本L*a*b*空间坐标值就可以用来寻找最接近的标准颜色；反之，如果查看样本颜色是否符合落在期望颜色偏差的阈值内，则将样本的L*a*b*值与期望颜色的L*a*b*值作为选定色差公式的输入来计算色差距离△E，从而进行色差判断。
色差仪整个系统的工作原理就是在模拟眼睛观看颜色的过程，然后经过处理与分析，最终给出数字形式的数值。
人体眼睛通过视网膜结构来分辨物体细节，这一功能与视网膜上感光单元的分布有关。所以人们在不同位置看同一个物体时，差别可能会很大。色差仪的观察角度和测量角度是固定的，目的就是为了消除位置差异引起的色差偏差。
网膜中央靠近光轴的区域（称为黄斑，直径约为1.5 mm）分辨能力最高。该区域能分辨的最近两点对眼睛的张角，称为最小分辨角。人眼水平方向的视场角约为160°，垂直方向约为130°，但实际上只有中央视角中6°～7°小范围内才能较清楚地看到物体的细节。色差仪也是根据人眼的这个特点设计的，最大的观察视角只有10°，最小2°。
眼睛的分辨能力与照明环境有很大的关系，在夜间照明条件比较差的时候，眼睛的分辨率能力大大下降。色差仪根据这种情况内置标准照明光源，为测量提供稳定的光源，使其不受照明环境的影响。
正常人眼一次可以分辨多种颜色。单波长的色光非常鲜艳，人们称为纯色。然而，实际看到的色光大多数是由许多中波长的光组成的，比如日光，是由从红到蓝的连续光谱组成的。人眼对颜色的感觉是光辐射到视网膜上的锥体细胞作用的结果。由于锥体细胞分布不同，因此不同区域对颜色的感受能力也不同。视网膜中央能分辨各种颜色，由中央向外围部分过渡，对颜色的分辨能力逐渐减弱，最后对颜色的感觉消失。
人眼对颜色变化的辨识能力根据光谱中的不同位置而不同，能辨识颜色的最小变化就是颜色辨识的灵敏阀。最灵敏处为480nm（青）及600nm（橙黄）附近，最不灵敏处为540nm（绿）及光谱两端。灵敏处只要波长改变1nm，人眼就能感受到颜色的变化，而非灵敏处要改变1～2nm才行。
理想的、完全反射的物体的反射率为100%，我们称它为纯白；理想的、完全吸收的物体的反射率为零，我们称它为纯黑。色差仪在研发过程中使用理想完全发射和理想完全吸收原理，并根据实际情况进行调整。白色、黑色和灰色物体对光谱各个波长的反射和吸收是没有选择性的，我们称它们为中性色。对光来说，非彩色的黑白变化相当于白光的亮度变化，即当白光的亮度非常高时，人眼就感觉到是白色的；当光的亮度较低时，就感觉到发暗或发灰，无光时就是黑色的。
分析眼睛观看颜色的过程其实就是在分析色差仪的工作原理，但是色差仪能排除光环境和人情绪变化的影响，因此是可靠的颜色检测精密仪器。
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