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高精度色彩測(cè)量：反射式色差儀 vs 透射式色差儀

2025-08-01

色差儀反射測(cè)量和透射測(cè)量是兩種不同的光學(xué)路徑設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)不同的測(cè)量場(chǎng)景和原理。以下根據(jù)《GB/T3978-2008 標(biāo)準(zhǔn)照明體和幾何條件》和實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

色差儀光學(xué)結(jié)構(gòu) (3)

色差儀光學(xué)結(jié)構(gòu)

色差儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)（也稱為幾何條件）中，D/8（下圖所示）、D/0、45/0是比較常見(jiàn)的。這些數(shù)字代表什么意思呢？它們是反射測(cè)量還是透射測(cè)量呢？我們拆開(kāi)進(jìn)行解讀。

▲ d：漫射

di是包含鏡面成分，de是排除鏡面成分，可反射測(cè)量也可透射測(cè)量

▲ 0°：垂直

可反射測(cè)量也可透射測(cè)量

▲ 45°：45°角

45°a為環(huán)狀照明，45°x為單方向照明，只能是反射測(cè)量

因此，D/8代表漫射/8°（反射測(cè)量），D/0（透射測(cè)量）代表漫射/垂直，又可以細(xì)分為包含鏡面成分和排除鏡面成分兩種；45/0代表45°環(huán)狀照明/垂直（反射測(cè)量）或45°單方向照明/垂直（反射測(cè)量）。

反射測(cè)量

1 測(cè)量原理

色差儀中的反射測(cè)量方式基于物體對(duì)光的反射特性進(jìn)行顏色測(cè)定。

當(dāng)光線照射到物體表面時(shí)，一部分光線會(huì)被物體吸收，另一部分光線會(huì)被反射。反射的光線包含了物體的顏色信息，色差儀通過(guò)測(cè)量反射光線的光譜分布，計(jì)算出物體的顏色參數(shù)。

2 幾何條件

di:8°（漫射：8°）

包含鏡面成分。

采樣孔徑被以其平面為界的半球內(nèi)表面從各個(gè)方向均勻地照明，測(cè)量區(qū)域過(guò)充滿。探測(cè)器對(duì)采樣孔徑區(qū)域的響應(yīng)均勻，反射光束軸線和樣品中心法線成8°角，在接收光束軸線5°內(nèi)的所有方向上，采樣孔徑反射的輻射是均勻的。

8°:di（8°：漫射）

包含鏡面成分

滿足di：8°的條件，但光路相反。采樣孔徑被與法線成8°角的光照明，以參考平面為界的半球收集采樣孔徑反射的各個(gè)角度的通量。

de:8°（漫射：8°）

排除鏡面成分。

滿足di：8°的條件，但將單面的平面反射鏡放置于采樣孔徑處時(shí)，沒(méi)有光反射到探測(cè)器方向，而且在這個(gè)方向的1°以內(nèi)也沒(méi)有鏡面反射。

色差儀光學(xué)結(jié)構(gòu) (1)

如圖，分別使用反射平面與光陷阱，可以實(shí)現(xiàn)包含或排除鏡面成分測(cè)量。

8°:de（8°：漫射）

排除鏡反射成分

滿足de：8°的條件，但光路相反。

d:d（漫射/漫射）

照明滿足di：8°的條件，且以參考平面為界的半球收集采樣孔徑反射的各個(gè)角度通量。

d:0°（漫射：垂直）

一個(gè)備選漫射幾何條件是出射方向沿著樣品法線，這是嚴(yán)格的不包含鏡反射的幾何條件。

45°a:0°（45°環(huán)帶/垂直）

從頂點(diǎn)位于采樣孔徑中心，中心軸位于采樣孔徑法線上，半角分別為40°和50°的兩個(gè)正圓錐之間各個(gè)方向射來(lái)的光均勻地照明采樣孔徑；探測(cè)器從頂點(diǎn)位于采樣孔徑中心，中心軸沿樣品法線方向、半角為5°的正圓錐內(nèi)均勻接收反射輻射。這種幾何條件可以將樣品質(zhì)地和方向選擇性反射影響降至最低。如果這種照明幾何條件是由多個(gè)光源以接近于圓形排列來(lái)近似得到，或者由多根出光口排列成圓形且被單個(gè)光源照明的光纖束近似得到，形成的幾何條件叫作圓周/垂直幾何條件（符號(hào)為：45°c：0°）。

0°：45°a

垂直/45°環(huán)帶

角度和空間條件滿足45a：0°的條件，但光路相反。因此采樣孔徑被垂直照明，反射輻射被中心與法線成45角的環(huán)帶接收。

45°x：0°

45°單方向/垂直（如圖2）

角度和空間條件滿足45 a：0°的條件，但輻射只從一個(gè)方位角發(fā)出。排除鏡反射，突出樣品質(zhì)地和方向性的影響。符號(hào)x表示入射光束從某任意方位照射參考平面。

色差儀光學(xué)結(jié)構(gòu) (2)

0°：45x

垂直/45°單方向

角度和空間條件滿足45°x：0°的條件，但光路相反。因此樣品表面被垂直照明，從與法線成45°角的某個(gè)方位接收反射輻射。

3 行業(yè)應(yīng)用

由于大部分物體都具有反射特性，反射測(cè)量在工業(yè)、科研、藝術(shù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。例如，在涂料、紡織品、化妝品等行業(yè)的質(zhì)量控制中，常使用反射測(cè)量來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的顏色一致性。

透射測(cè)量

1 測(cè)量原理

透射測(cè)量方式則是通過(guò)測(cè)量光線穿過(guò)物體后的光譜分布來(lái)計(jì)算物體的顏色參數(shù)。透射測(cè)量適用于透明或半透明材料的顏色測(cè)定，如玻璃、塑料等。

2 幾何條件

0°:0°（垂直/垂直）

入射與測(cè)量光束都是完全相同的正圓錐狀，正圓錐的軸位于采樣孔徑中心的法線上，半角是5°，采樣孔徑的面輻射和角輻射以及探測(cè)器的面響應(yīng)和角度響應(yīng)都是均勻的。

di:0°（漫射/垂直）

包含規(guī)則成分

采樣孔徑被以第一參考平面為界的半球從各個(gè)方向均勻地照明，測(cè)量光東同0° : 0°幾何條件的規(guī)定。

0°:di（垂直/漫射）

包含規(guī)則成分

幾何條件與di : 0°相反。

de:0°（漫射/垂直）

排除規(guī)則成分

幾何條件滿足di : 0°，但當(dāng)開(kāi)放采樣孔徑（例如不放置樣品），測(cè)量采樣孔徑中心時(shí)，沒(méi)有直射到探測(cè)器的光，并且在1°以內(nèi)也沒(méi)有直射光。

0°:de（垂直/漫射）

排除規(guī)則成分

幾何條件與de: 0°相反。

d:d（漫射/漫射）

采樣孔徑被以第一參考平面為界的半球從各個(gè)角度均勻地照明，透射通量被以第二參考平面為界的半球從各個(gè)角度均勻地接收。

注意啦

在透射測(cè)量的幾何條件的規(guī)定中，相對(duì)于人射光的參考平面，叫做第一參考平面；相對(duì)于透過(guò)樣品的光的參考平面，叫做第二參考平面。兩個(gè)參考平面之間是樣品的厚度。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定參考平面的定義中假設(shè)樣品的厚度可以忽略。

3 行業(yè)應(yīng)用

透射測(cè)量主要用于透明或半透明材料的顏色測(cè)定，如玻璃、塑料、寶石等。此外，透射測(cè)量還可以用于液體顏色的測(cè)定，如飲料、香水等。

色差儀光學(xué)結(jié)構(gòu) (5)