1. 顏色感知的基礎：三刺激值理論

人眼對顏色的感知由視網膜中的三種視錐細胞（敏感于紅、綠、藍光）決定。根據國際照明委員會（CIE）的標準，任何顏色均可通過三刺激值（X, Y, Z）量化表示，分別對應紅、綠、藍光的刺激強度。色差儀通過測量物體反射或透射的光譜分布，計算出這些三刺激值，進而確定顏色參數。

2. 色差儀的核心組件與工作流程

（1）光源

• 使用標準光源（如D65、A光源等），模擬自然光或特定環境光，確保測量條件的一致性。
• 光源發出穩定的光線，照射到被測物體表面。

（2）光學系統

• 分光模塊：將反射光分解為不同波長的光譜（如通過棱鏡或光柵分光）。
• 探測器：接收各波長的光強信號，轉換為電信號。

（3）數據處理

• 計算三刺激值（X, Y, Z）或色度坐標（如Lab、LCh）。
• Lab*顏色空間：
  • L*：亮度（0為黑，100為白）。
  • a*：紅綠軸（+a為紅，-a為綠）。
  • b*：黃藍軸（+b為黃，-b為藍）。
• 通過比較標準樣與測試樣的L、a、b*值，計算色差（ΔE）。

（4）色差計算

• ΔE公式：

• ΔE值越小，顏色差異越小（通常ΔE<1.5時人眼難以分辨）。

3. 色差儀的類型與測量方式

（1）分光光度型色差儀

• 原理：通過分光技術測量全光譜數據，精度高，適用于復雜顏色分析。
• 應用：印刷、涂料、紡織等行業，需精確匹配顏色。

（2）三刺激值型色差儀

• 原理：直接測量三刺激值，速度快但精度較低。
• 應用：生產線快速檢測，如塑料、食品包裝等。

（3）測量方式

• 反射測量：測量物體表面反射光（常用）。
• 透射測量：測量透明或半透明材料（如玻璃、薄膜）的透射光。

4. 關鍵技術參數

• 光譜范圍：通常覆蓋可見光（380-780nm）。
• 重復性：多次測量同一顏色的穩定性。
• 儀器間一致性：不同設備測量結果的兼容性。
• 校準功能：通過白板、黑腔等標準件校準，消除誤差。

5. 應用場景

• 質量控制：檢測產品顏色是否符合標準（如汽車漆面、印刷品）。
• 配色優化：調整顏料比例以匹配目標顏色。
• 顏色傳遞：確保不同批次或供應商的顏色一致性。
• 科研分析：研究材料顏色變化與成分的關系。

6. 優勢與局限性

• 優勢：
  • 客觀量化顏色，避免人眼主觀判斷。
  • 快速、非接觸式測量，適用于自動化生產線。
• 局限性：
  • 需定期校準以維持精度。
  • 對表面粗糙度、光澤度敏感（需結合光澤儀使用）。

總結

色差儀通過模擬人眼對顏色的感知機制，結合光譜分析和數學模型，將顏色差異轉化為可量化的數值（如ΔE），為工業生產和質量控制提供科學依據。其核心在于光-物質相互作用的精確測量與顏色空間的數學表達，是現代顏色管理不可或缺的工具。