Bên trong thiết bị hình cầu thực chất có dạng hình cầu. Nguồn sáng phản chiếu từ bề mặt trắng mờ bên trong quả cầu, khiến ánh sáng phân tán ngẫu nhiên theo mọi hướng. Quá trình này lặp lại hàng nghìn lần chỉ trong vài phần giây, từ đó tạo ra ánh sáng khuếch tán đồng đều lên vật thể. Sau đó, bộ cảm biến thu nhận ánh sáng phản xạ từ bề mặt vật thể với góc 8 độ, giúp đo chính xác màu sắc.
Thiết bị hình cầu có hai cổng, đó là cổng quan sát mẫu và cổng phản xạ gương. Cổng quan sát bao gồm bộ thu và thiết bị dò ánh sáng nhạy cảm, dùng để định lượng ánh sáng phản xạ từ bề mặt mẫu. Có thể mở hoặc đóng cổng phản xạ gương để kiểm soát loại phép đo.

Nếu cổng đang mở, thiết bị sẽ lấy chỉ số loại trừ phản xạ gương (SPEX). Nếu cổng đóng, thiết bị sẽ đọc chỉ số bao gồm phản xạ gương (SPIN).

Thiết bị đo màu theo phương pháp SPEX (Specular Component Excluded – loại bỏ thành phần phản xạ gương) không bao gồm thành phần phản xạ quang phổ trong phân tích của mình. Phép đo SPEX giúp đánh giá tốt hơn các đặc tính ngoại quan màu sắc của mẫu vật. Chúng ta cảm nhận ngoại quan màu sắc của vật thể theo cách gần như tương tự nhau. Đo lường loại bỏ phản xạ gương (SPEX) – hay còn gọi là loại bỏ thành phần phản xạ gương (SCE) – Tương tự như cách mắt bạn cảm nhận màu sắc, bởi vì các đặc điểm bề mặt trở thành một phần của màu sắc mà bạn nhìn thấy. Nói cách khác, bề mặt bóng thường tối hơn so với bề mặt mờ cùng màu.

Khi cổng phản xạ gương được mở, ánh sáng từ phần đó của thành bóng sẽ không phản chiếu trở lại bề mặt mẫu, mà thay vào đó được dẫn vào bẫy màu đen và bị mất đi trong quá trình đo. Bề mặt càng nhẵn thì tỷ lệ phần trăm màu sắc quay trở lại bộ thu ánh sáng của thiết bị càng thấp. Nếu bề mặt mẫu là gương hoàn hảo (độ bóng 100%), bất kể màu sắc "thực" là gì, thiết bị sẽ đọc màu sắc là màu đen hoàn hảo.

Khi bạn cần đo màu tổng thể, bạn có thể muốn sử dụng SPIN (Specular Component Included – Bao gồm thành phần phản xạ gương). Phương pháp này đo lường cả thành phần phản xạ quang phổ của mẫu lẫn thành phần phản xạ hoặc khuếch tán. Việc đo lường bao gồm phản xạ gương (SPIN) – còn được gọi là thành phần phản xạ gương (SCI) – sẽ giúp thu thập dữ liệu màu sắc thực sự từ mẫu, bất kể bề mặt trông như thế nào. “Phép đo phản xạ gương” loại bỏ ảnh hưởng từ bề mặt bên ngoài, chỉ đo màu sắc, Giống như cách mắt của bạn nhìn thấy hình ảnh trong tạp chí mà không có ánh phản chiếu bóng bẩy.

Nếu cổng phản xạ gương được đóng lại, thì bẫy màu đen sẽ được thay thế bằng gạch hoặc tấm màu trắng, vốn được sử dụng trong quá trình chiếu sáng mẫu. Nếu mẫu có độ bóng, phần này của quả cầu sẽ gửi tín hiệu ánh sáng trực tiếp đến lỗ quan sát. Việc chiếu sáng đồng đều bề mặt từ mọi hướng khả dĩ tạo ra môi trường đo lường lý tưởng cho các mẫu được đánh bóng cao (như lớp phủ sáng bóng và bao bì kim loại) hoặc những mẫu có kết cấu rất đặc biệt (như thảm và ngói lợp).

Các mẫu này được chia thành hai bảng màu, một là bảng màu mờ, còn lại là bảng màu bóng. Mặc dù các mẫu mờ có vẻ nhạt hơn, nhưng chúng đều cùng một màu sắc. Đối với những mẫu này, bạn nên sử dụng chế độ đo nào (bao gồm phản xạ gương hoặc loại trừ phản xạ gương)? Đối với công thức pha chế, câu trả lời được ngành công nghiệp công nhận là phản xạ gương. Nếu bạn thiết lập dụng cụ hình cầu để thu thập toàn bộ ánh sáng phản chiếu (cả ánh sáng phản xạ gương lẫn ánh sáng khuếch tán), thì về mặt ngoại quan, giữa ánh sáng gương và ánh sáng mờ gần như không có sự khác biệt. Chính công thức pha chế mới quyết định màu sắc cuối cùng; do đó, các bảng màu này sẽ được đo lường là cùng một màu đen hoặc xám.

Mặc dù điều này có lý trong phòng thí nghiệm, nhưng trong quá trình đảm bảo chất lượng, mục tiêu lại hơi khác biệt. Nếu nhà sản xuất sử dụng màu đen này để phủ lên tủ kim loại, nhưng lại chọn bề mặt bóng cho tấm ốp bên và bề mặt mờ cho ngăn kéo, liệu sản phẩm cuối cùng có thu hút người mua không? Có thể là không. Tuy nhiên, nếu bộ phận QA đo lường cả độ phản chiếu gương của các bộ phận này, thì hai màu đen sẽ được đo giống nhau về màu sắc, và kết quả là chiếc tủ đó sẽ đi kèm với các tấm ốp bên và ngăn kéo không đồng nhất. Trong trường hợp như vậy, tốt hơn hết nên sử dụng chế độ "Loại trừ phản chiếu gương", vì nó giúp ghi nhận màu sắc theo cách mà mắt người nhìn thấy.

Đo đạc bề mặt phản chiếu là một thách thức, vì ảnh hưởng của độ bóng thực tế có thể làm thay đổi vẻ ngoài màu sắc của mẫu. Sự phản xạ ánh sáng trên bề mặt chính là nguyên nhân tạo ra hiệu ứng bóng. Sử dụng thiết bị hình cầu: Máy đo quang phổ hình cầu được thiết kế đặc biệt để đo đạc một cách đáng tin cậy màu sắc của các mẫu có bề mặt bóng hoặc phản chiếu. Nó chiếu sáng mẫu một cách tán xạ và tiến hành đo với góc 8° so với phương thẳng đứng. Hình dưới đây so sánh cách vận hành của máy đo quang phổ 45/0 (bên trái) với máy đo quang phổ hình cầu.

Máy đo quang phổ mặt cầu có thể cung cấp phép đo độ phản xạ theo hai cách: Phản xạ gương (SPIN) và loại trừ phản xạ gương (SPEX). Để bao gồm độ bóng trong phép đo, cổng phản xạ gương sẽ được đóng lại. Để loại trừ độ bóng, cổng phản xạ gương được mở ra, cho phép thành phần phản xạ gương thoát ra, do đó không được tính vào phép đo. Vì vậy, bạn có thể linh hoạt thêm hoặc loại bỏ độ bóng tùy theo loại mẫu và vật kính.

Như hình trên cho thấy, nếu sử dụng thiết bị 45°/0° để đo cùng một mẫu độ bóng, và loại trừ thiết bị dạng cầu vốn không ghi nhận phản xạ mặt kính, thì kết quả đo sẽ khác nhau. Điều này là do máy quang phổ 45°/0° đã loại bỏ tất cả các thành phần độ bóng, trong khi đó, khi cổng phản xạ mặt kính trong thiết bị dạng cầu được đóng lại, nó không cho phép bất kỳ hiệu ứng độ bóng nào thoát ra ngoài.

Khi nào đo SPIN? Khi nào đo SPEX? Dưới đây là một số nguyên tắc:

• Vui lòng tham khảo ý kiến khách hàng của bạn. Một số yêu cầu dung sai quay, trong khi những người khác lại cần SPEX.

• Nếu bạn quan tâm đến ngoại hình của mẫu, thì nên đo SPEX. Tuy nhiên, nếu bạn muốn phát hiện tình trạng tăng sắc tố hoặc so sánh kết cấu của cùng một loại vật liệu, bạn nên chọn SPIN.

• Chất liệu và/hoặc độ bóng của mẫu có thể rất khác nhau, đặc biệt là đối với hàng dệt may. Để thực sự đánh giá màu sắc mà không phụ thuộc vào độ bóng hoặc kết cấu, bạn cần đọc chỉ số SPIN.

• Nếu bạn đang đo lường các chi tiết có kết cấu đa dạng, chẳng hạn như sản phẩm đúc nhựa, và muốn so sánh sự thay đổi màu sắc trên bề mặt, thì nên đo SPIN.