Kolorymetr a spektrofotometr — najważniejsze różnice w skrócie

Kolorymetry mierzą barwę za pomocą trzech filtrów dostosowanych do ludzkiego widzenia i mogą wykorzystywać duże apertury, co jest przydatne do uśredniania wyników w przypadku próbek o niejednolitym składzie. Spektrofotometry mierzą dane dotyczące odbicia spektralnego, dostarczając informacje o barwie, które korelują z ludzkim widzeniem, ale zawierają więcej szczegółów, co pozwala im wykrywać metameryzm oraz symulować działanie różnych źródeł światła.

Spektrofotometry przenośne mają mniejsze apertury, ograniczone rozmiarem obudowy, podczas gdy spektrofotometry stacjonarne oferują większą wszechstronność, często obejmującą możliwość pomiaru w trybie transmisyjnym kosztem poręczności urządzenia.

Czym jest kolorymetr i jak działa?

Kolorymetr jest przyrządem trójbodźcowym. Mierzy kolor w sposób podobny do komórek ludzkiego oka. Światło odbite od próbki jest filtrowane na trzy pasma: czerwone, zielone i niebieskie, odpowiadające czułości czopków w ludzkim oku. Sygnały te są następnie przekształcane na wartości trójbodźcowe (X, Y, Z) i przedstawiane w powszechnie stosowanych przestrzeniach barwnych, takich jak CIE L*a*b* lub XYZ.

Najważniejsze cechy kolorymetrów

•    Bezpośrednia korelacja z ludzkim wzrokiem: kolorymetry mierzą barwę za pomocą trzech filtrów dostosowanych do krzywych wrażliwości oka, podając stosunkowo proste w użyciu współrzędne barwowe, takie jak CIE L*a*b*.

•    Opcje dużych apertur: Przenośne kolorymetry, takie jak Konica Minolta CR-410 (apertura 50 mm), mogą być wyposażone w stosunkowo duże apertury. Dzięki temu są one szczególnie przydatne do uśredniania wyników pomiarów próbek o niejednolitej strukturze, takich jak ciastka, kamień czy drewno, gdzie mała przysłona wymagałaby wykonania wielu pomiarów w celu scharakteryzowania efektu wizualnego próbki.

•    Przenośne i przyjazne dla użytkownika: ich prostsza konstrukcja optyczna sprawia, że są one wytrzymałe, łatwe w obsłudze i proste do wdrożenia w środowiskach produkcyjnych.

Ograniczenia kolorymetrów

•    Pojedyncze źródło światła: Większość kolorymetrów wykorzystuje jedno źródło światła do każdego pomiaru (modele CR-400/410 wykorzystują źródło D65 lub C). Ogranicza to zdolność kolorymetru do przewidywania, jak kolor będzie wyglądał w różnych warunkach oświetleniowych.

•    Mniejsza precyzja: W porównaniu ze spektrofotometrami powtarzalność i zgodność między urządzeniami są niższe, co może powodować problemy podczas porównywania wyników uzyskanych na różnych urządzeniach.

•    Brak danych spektralnych: Bez pełnych krzywych odbicia spektralnego kolorymetry nie są w stanie wykryć metamerii (gdy dwa kolory wyglądają identycznie w jednym świetle, ale różnie w innym).

•    Niewystarczające do opracowywania receptur kolorystycznych: Receptury pigmentów, barwników lub powłok wymagają pełnych informacji spektralnych.

Czym jest spektrofotometr i jak działa?

Spektrofotometr dokonuje bardziej szczegółowego pomiaru barwy. Zamiast trzech filtrów wykorzystuje siatkę dyfrakcyjną do rozdzielenia światła odbitego na składowe długości fal w całym widmie widzialnym (zazwyczaj 400–700 nm). Następnie wiele czujników mierzy współczynnik odbicia w każdym przedziale, często co 10 nm.

Na podstawie tych danych spektralnych urządzenie może obliczyć wartości trójbodźcowe oraz dowolne współrzędne w przestrzeni barwnej. Co najważniejsze, może on również symulować, jak kolor będzie wyglądał w świetle różnych standardowych źródeł światła, takich jak D65 (światło dzienne), A (żarowe) lub nowoczesne widma LED.

Najważniejsze cechy spektrofotometrów

•    Szczegółowe dane: Oprócz wartości CIELAB spektrofotometry dostarczają krzywe odbicia spektralnego, które ujawniają skład barwników.

•    Wszechstronność: Dostępne są modele przenośne (ręczne) lub stacjonarne, przy czym modele stacjonarne często oferują możliwość pomiaru zarówno odbicia, jak i przepuszczalności (przezroczyste ciecze, folie lub szkło).

•    Różnorodne źródła światła: Zapisane dane dotyczące spektralnego rozkładu mocy pozwalają na ponowne obliczenie wyników w różnych warunkach oświetleniowych, co umożliwia identyfikację problemów, takich jak metameria.

•    Niezbędne do opracowywania receptur barwnych: Oprogramowanie może wykorzystywać dane spektralne do przewidywania receptur barwników, powłok lub tworzyw sztucznych.

Kwestie do rozważenia i wyzwania

•    Złożoność: Bardziej szczegółowe dane dotyczące koloru mogą oznaczać, że operatorzy będą potrzebowali szkolenia, aby prawidłowo interpretować dane spektralne.

•    Przygotowanie próbek: Spektrofotometry zapewniają większą kontrolę podczas pomiarów z uwzględnieniem połysku lub powierzchni. Niezbędne jest stosowanie prawidłowej geometrii i spójnej procedury postępowania z próbkami.

Niektóre kolory o specjalnych efektach, takie jak powłoki metaliczne lub perłowe oraz materiały fluorescencyjne, wymagają dodatkowej kontroli pomiarowej. W przypadku kolorów metalicznych stosuje się spektrofotometry wielokątowe, aby uchwycić różnice między odcieniem widzianym na wprost a odcieniem pod kątem. Natomiast przyrządy z kontrolą promieniowania UV zapewniają, że próbki fluorescencyjne są mierzone zgodnie z postrzeganiem.