積分球式色差儀SCI/SCE的設計初衷與其在汽車內飾行業的應用

[摘要]：

積分球光學結構的色差儀，在漫射方式下測量物體顏色，充分理解SCI和SCE模式的差異，并作合理選擇，能幫助測量者把握光澤度，皮紋對樣品顏色的影響。

[關鍵字]：d/8°積分球，SCI/SCE，色差儀，汽車內飾，光澤度，皮紋；

[正文]：

顏色是汽車內飾的裝飾特性中，能給人直觀視覺體驗的屬性，品質上屬于高關注度對象，顏色管理涉及在設計造型、配色開發，量產品控，終端客戶體驗這條產業鏈的所有環節。而汽車內飾材質多樣，工藝繁多，部品間顏色匹配的部位多，而且隨著市場需求的變化，工藝推陳出新，設計由簡入繁，使顏色管控更具挑戰性，如何高效的管理顏色已成為不可回避的課題。

在如今工業4.0大環境下，色差儀已成為快速準確定量并評判顏色的輔助工具，該應用能科學的規避人員經驗個體差異、光源環境影響對顏色評價造成的偏差，讓顏色溝通更客觀準確，更流暢自如。

市面上用于顏色測量的色差儀有很多，光學結構各有不同，具體需要針對部品特點選擇合理的色差儀。需特別注意，不同的光學結構的色差儀，測量相同樣品，數據是不具可比性的，因為光學結構不同（如積分球，單角度），儀器內置的顏色數據算法也不同。積分球式色差儀，就是其中一種光學結構，見圖1。

積分球是一個直徑大于等于十幾厘米的中空金屬球，它的內表面涂布有高反射漫射物質，如硫酸鋇或聚四氟乙烯，理論上要求其不吸收光線。如圖1，進入這個球體的光線經過多次反射后，照射在樣品上，這時可判斷來自積分球內不同角度的光通量均相同，達到完全漫反射狀態，后所有光線只能從測量孔、光源孔或鏡面反射孔射出積分球，測量孔與法線夾角呈8°位置，而相對的與法線也呈8°位置的為鏡面反射光，此處有一開孔，為鏡面反射孔，見圖2，可根據測量需求，關閉此孔將鏡面光包含在測量內（SCI模式），或打開此孔將鏡面光排除在測量之外（SCE模式）。

其幾何條件縮寫如下：

d/8°：i—漫射照射，8°觀察角度，鏡面光包括在內；即，SCI或SPIN；

d/8°：e—漫射照射，8°觀察角度，鏡面光排除在外；即，SCE或SPEX;

二者效果差異在于：SCI—測量物體表面真實色；SCE—測量顏色數據與人眼目視效果一致。

此種裝置初是由來自通用電氣的Arthur C. Hardy發明的（1935） [*]，因為他注意到當觀察者觀察光滑樣品時，他們總是旋轉樣品以消除鏡面反射，顏色測量時，除去這部分光，得到的結果與目視測量有更好的一致性，這便是積分球SCI、SCE當初的設計初衷。

自1958年成立至今的半個多世紀，愛色麗（X-Rite）公司在顏色測量領域取得了長足的發展，積分球色差儀的新代表—Ci6X便攜式系列，Ci7XX0臺式系列—可實現SCI/SCE模式同時測量，其中Ci6X便攜式系列的積分球為SPECTRALON材質，具有優異的穩定性和疲勞性，同時提供參比光束的測量，優化信噪比，可實現更高的測量精度。

汽車內飾的特點是，對于觀察者而言，其反射光以漫反射為主，特別是前擋玻璃周邊的部品對光澤度的管控尤為苛刻，如儀表臺，光澤度有相應的設計要求，若儀表臺表面光澤度過高，會在擋風玻璃上形成炫光和倒影，干擾駕駛員視線，同時過多的鏡面光線進入駕駛員眼睛，易造成駕駛員疲勞，這將嚴重影響駕駛安全性，所以，零部件制造商會根據圖紙光澤度要求對儀表臺進行消光處理，避免鏡面反射。

針對這樣的部品，各角度肉眼觀察，顏色并未有明顯差異，當然如果部品屬性有一定的光澤或者有表面有皮紋，還是會影響視覺對顏色的判斷，目視顏色感覺存在差異。1931年CIE定義并推薦的積分球光學幾何條件的顏色測量儀器，則適用于這種漫反射的部品。

內飾部品多注塑件，皮革，織物，此類部品以漫反射為主，以注塑件為例，其工藝特點導致其光澤度不是一個穩定值，如注塑模具使用頻次的提高，注塑劑，脫模劑等工藝助劑的存在，均對部品光澤度的提高有貢獻，更主要的方面是圖紙設計要求，其光澤度在模具制作時已考慮其中。

顏色評判時，SCI模式下工程師可確定其材料的真實色，SCE模式下，得到的顏色數據則與目視感官一致；如此雙模式下，即使客戶給到的是沒有皮紋的標準色板來要求廠家配色，廠家提供皮紋品與客戶確認顏色時，也可以通過SCI模式準確的實現客觀顏色；另一方面，當SCI模式下的顏色數據與標準很吻合的前提下，若客戶目視判斷顏色有差異，需重新調準標準，也可以通過SCE的數據，確定調色方向，從而與客戶達成終的顏色標準，降低顏色評判難度，提高調色效率。

另外，需要注意的是，不同材質之間的顏色實現，理論上應以相應材質的基材制作標準色板，進行品控管理；因為材質不同，對光吸收性也是不同的，具體差異性，有待數據驗證！

測量實例：

1、汽車內飾頂棚ABS真空吸塑部品的顏色光澤度測量

黃1、黃2是同一張帶有皮紋的塑料板材，因加熱吸塑后拉伸量不同，導致皮紋深淺，光澤度出現差異，目視效果：2比1偏黃。“差異（黃1-黃2）”數據顯示，二者SPIN模式下的Lab值相當，而SPEX模式下的數據差異與目視感覺相吻合。